Isolierung von Plattenwärmetauschern: Warum sie wichtig ist und wie Sie die richtige Lösung wählen
Materialien, richtige Auswahl und präzise Fertigung von Isolierungen für Plattenwärmetauscher
Die Isolierung eines Wärmetauschers wirkt im Vergleich zur Konstruktion des Geräts selbst wie eine Kleinigkeit. In der Praxis reduziert sie jedoch Wärmeverluste, verhindert Kondensation und trägt zu einer sicheren und technisch sauberen Ausführung der gesamten Anlage bei.
Warum sollte man einen Plattenwärmetauscher isolieren?
Ein Plattenwärmetauscher funktioniert nach dem Prinzip der Wärmeübertragung zwischen zwei Kreisläufen. Ist der Wärmetauscher nicht gedämmt, gibt er einen Teil der Wärme über seine Oberfläche direkt an die Umgebung ab. In Heizungsanlagen und Systemen zur Warmwasserbereitung entsteht dadurch ein Wärmeverlust, der für den eigentlichen Betrieb des Systems nicht genutzt wird. Bei Kühlanwendungen ist es umgekehrt: Wärme aus der Umgebung gelangt zur kalten Oberfläche des Wärmetauschers und es besteht die Gefahr von Kondensation.
Die Bedeutung der Wärmeverluste zeigt auch eine Messung des Worcester Polytechnic Institute. Bei dem getesteten ungedämmten Plattenwärmetauscher betrugen die Wärmeverluste an die Umgebung etwa 24-32 % der vom warmen Medium abgegebenen Wärme. Die Höhe dieser Wärmeverluste hängt vor allem von folgenden Faktoren ab:
- der Temperatur des Wärmetauschers und der Umgebung,
- Größe und Bauweise der Anlage,
- Strömung der Umgebungsluft,
- Betriebsdauer,
- Material und Dicke der Dämmung,
- der Qualität ihrer Ausführung.
Nicht immer handelt es sich dabei um einen tatsächlichen Wärmeverlust. Befindet sich der Wärmetauscher in einem Raum, der ohnehin beheizt wird, beispielsweise in einem Heizungs- oder Maschinenraum, bleibt die abgegebene Wärme dort, wo sie genutzt werden kann. Bei Anlagen, die nur kurzzeitig und mit geringen Temperaturunterschieden betrieben werden, kann die Bedeutung der Isolierung ebenfalls geringer sein. Bei Dauerbetrieb oder großen Temperaturunterschieden sieht die Situation jedoch deutlich anders aus. Eine passend gewählte Wärmedämmung reduziert diese Verluste.
EPP oder PUR zum Heizen, andere Anforderungen beim Kühlen
Für Heizung und Warmwasserbereitung werden Wärmedämmungen aus EPP (expandiertem Polypropylen) oder PUR (Polyurethanschaum) verwendet. EPP ist ein leichtes und formstabiles Material, das sich für die Herstellung fester, an die Form des Wärmetauschers angepasster Teile eignet. PUR bietet sehr gute Wärmedämmeigenschaften und wird auch in Ausführungen mit einer schützenden Außenummantelung eingesetzt.
Bei Kühlanwendungen ist neben der Reduzierung der Wärmeübertragung auch der Schutz vor Kondensation wichtig. Sinkt die Oberflächentemperatur unter den Taupunkt der Umgebungsluft, kann sich auf nicht isolierten Flächen Feuchtigkeit niederschlagen. Hier kommen beispielsweise geschlossenzellige Elastomerschäume und dampfdichte Dämmsysteme zum Einsatz, die für niedrige Temperaturen geeignet sind. Bei industriellen Anwendungen mit höheren Betriebstemperaturen wird auch Mineralwolle eingesetzt.
Wärmedämmung für bestimmte Wärmetauschermodelle
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So wählen Sie die richtige Isolierung für einen Plattenwärmetauscher aus
Die Isolierung lässt sich nicht allein anhand der Leistung des Wärmetauschers richtig auswählen. Zwei Wärmetauscher mit gleicher Leistung können sich in Größe, Bauweise und Anzahl der Platten unterscheiden, da die tatsächliche Leistung von den Temperaturen, Durchflussmengen und den verwendeten Medien abhängt (z. B. muss ein 30-kW-Wärmetauscher nicht dieselben Abmessungen oder dieselbe Ausführung haben wie ein anderer Wärmetauscher mit gleicher Leistung). Wenn Sie den Wärmetauscher selbst noch auswählen und nicht sicher sind, welches Modell das richtige ist, lesen Sie unseren Artikel So wählen Sie einen Plattenwärmetauscher aus.
Grundlage ist immer die genaue Kenntnis des Wärmetauschertyps und seiner Abmessungen. Wichtig sind Höhe und Breite des Gehäuses, die Gesamtlänge sowie die Ausführung der Anschlüsse. Innerhalb einer Baureihe kann sich die Gesamtlänge zudem mit der Plattenzahl ändern.
Neben den Abmessungen müssen auch die Betriebstemperatur und die Art der Anwendung berücksichtigt werden. Ein Wärmetauscher im Heizkreislauf benötigt eine andere Isolierung als einer, der zur Kühlung eingesetzt wird, wo zusätzlich die Kondensation zu berücksichtigen ist. Die richtige Wahl der Isolierung hängt letztlich vom konkreten Wärmetauschermodell, seinen Abmessungen und den tatsächlichen Betriebsbedingungen ab.
Geklebte Isolierung wird individuell an den Wärmetauscher angepasst
Neben herkömmlichen Isolierummantelungen kommt auch eine verklebte Isolierung zum Einsatz. Diese wird bereits bei der Auslegung der Baugruppe berücksichtigt, sobald der Wärmetauschertyp, die Anzahl der Platten und die endgültigen Abmessungen bekannt sind. Die Isolierung ist anschließend Bestandteil des gelieferten gelöteten oder vollständig aus Edelstahl gefertigten Plattenwärmetauschers und wird nicht erst nachträglich bei der Montage angebracht.
Bei atypischen Anschlussabständen oder weniger gängigen Wärmetauschermodellen kommt es vor, dass die fertige EPP- oder PUR-Ummantelung nicht genau passt oder für das jeweilige Modell gar nicht erhältlich ist. In solchen Fällen entscheiden wir uns für eine geklebte Isolierung.
Die einzelnen Teile werden entsprechend den Abmessungen der jeweiligen Ausführung vorbereitet. Das Dämmmaterial schneiden wir auf dem Laserplotter Thunder Laser Nova 51, der uns von der Firma Narrangeliefert wurde. Die ausgeschnittenen Teile werden anschließend zusammengesetzt und direkt auf den Wärmetauscher geklebt, sodass die Wärmedämmung der Form der Wände und den Übergängen zwischen den einzelnen Teilen folgt. Den Laser nutzen wir außerdem zum Gravieren des Logos, der Typenbezeichnung oder der Wärmetauschernummer. Bei einem späteren Service lässt sich so auch nach Jahren direkt vor Ort erkennen, um welchen Wärmetauscher es sich handelt.
Ein nicht gedämmter Bereich kann das Gesamtergebnis beeinflussen
Ein Wärmetauscher arbeitet nie für sich allein. Er ist an die Rohrleitungen angeschlossen, und wie gut er sich in die Anlage einfügt, hängt auch von Anschlüssen, Befestigung und weiterem Zubehör für Plattenwärmetauscher ab. Deshalb lohnt es sich, schon bei der Planung nicht nur an den Wärmetauscher und seine Isolierung zu denken, sondern auch daran, wie die gesamte Lösung nach der Montage aussehen wird.
Die Isolierung des Wärmetauschers sollte man daher im Zusammenhang mit der gesamten Installation betrachten. Ein gutes Ergebnis hängt nicht allein von der Wahl des Isoliermaterials ab, sondern vom Zusammenspiel des konkreten Wärmetauschers, der Betriebsbedingungen und einer sorgfältigen Ausführung.