Wie versorgen Sie Ihren Armaturenprüfstand mit Wasser?
KATEGORIE Hydraulik
Lesezeit : 6 min
Verfasst von <a href="https://www.linkedin.com/in/testbencheslftechnologiesguillaumenaulet/" target="_blank" rel="”nofollow”">Guillaume Naulet</a>
<p>Die Wasserversorgung eines <strong>Armaturenprüfstands</strong> hängt direkt von den durchzuführenden Prüfungen, der Art des zu prüfenden Produkts und den vor Ort verfügbaren Ressourcen ab. Ein Prüfstand benötigt unter Umständen Kaltwasser, Warmwasser, einen konstanten Druck, eine bestimmte Durchflussmenge oder einen geschlossenen Kreislauf, um den Wasserverbrauch zu begrenzen. </p>
<p>Bevor man sich für eine Lösung entscheidet, müssen mehrere Punkte geklärt werden: der gewünschte Druck, die erforderliche Durchflussmenge, die Anzahl der zu versorgenden Anschlüsse, die erwartete Temperaturgenauigkeit sowie das eventuelle Vorhandensein einer Warmwasserbereitung oder eines bestehenden Primärkreislaufs.</p>
<p>Je nach vorhandener Anlage kann die Bank direkt über das Versorgungsnetz, über interne Speicher, über einen Warm-/Kaltwasserkreislauf oder über einen eigenständigen Generator mit Energie versorgt werden. Diese Konfigurationen weisen unterschiedliche Vorteile und Einschränkungen hinsichtlich Regelung, Wasserverbrauch und Dimensionierung auf. </p>
<p>Hier sind die wichtigsten Möglichkeiten zur Wasserversorgung eines <a href="https://www.lf-technologies.de/hydraulischer-prufstand">Hydraulikprüfstands</a> für Armaturenprüfungen.</p>
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Kriterien, die vor der Auswahl einer Wasserversorgung zu berücksichtigen sind
Bevor die Versorgung eines Armaturenprüfstands dimensioniert wird, müssen zunächst die erwarteten Prüfbedingungen festgelegt werden. Ein Prüfstand, der für eine einfache Kontrolle genutzt wird, erfordert nicht dieselbe Installation wie ein Prüfstand, der für Leistungs-, Dauer- oder Qualifikationsprüfungen vorgesehen ist.
Die wichtigsten festzulegenden Kriterien sind folgende:
- der Bedarf an Kaltwasser, Warmwasser oder lauwarmem Wasser;
- die erforderliche Durchflussmenge zur Versorgung eines oder mehrerer Prüfstände;
- der erwartete Druck, der je nach Versuch konstant oder variabel ist;
- die gewünschte Temperaturgenauigkeit;
- die Anzahl der zu versorgenden Bänke oder Module;
- die Wahl zwischen einer Versorgung mit Verlustwasser oder einem Betrieb im geschlossenen Kreislauf.
Anhand dieser Faktoren lässt sich eine für die bestehende Anlage geeignete Konfiguration auswählen. In manchen Fällen reicht das Vorhandensein eines Netzes vor Ort aus. In anderen Fällen müssen Speicher, Pumpen, Wärmetauscher oder ein spezieller Warm- und Kaltwassergenerator vorgesehen werden.
Situation vor Ort | Mögliche Lösung | Wichtig zu beachten |
Kaltwasser vorhanden, kein Warmwasser | Beheizter Warmwassertank + Kaltwasser aus dem Netz | Einfach zu integrieren, aber Kaltwasser ist vom Versorgungsnetz abhängig |
Sowohl Warm- als auch Kaltwasser vorhanden | Direkte Einspeisung, bei Bedarf mit Pumpen oder Tanks | Praktische Lösung, wenn das Netz in Druck und Durchfluss stabil ist |
Primärkreislauf für Warm- / Kaltwasser vorhanden | In den Prüfstand integrierte Wärmetauscher | Hohe Temperaturgenauigkeit, ohne kontinuierlichen Wasserverbrauch |
Keine geeignete Wasserversorgung vorhanden | Autonomer Warm- / Kaltwassererzeuger | Komplettlösung, zu dimensionieren nach Anzahl der Arbeitsplätze |
Fall 1 – Sie haben nur Kaltwasser
Wenn Sie keine Warmwasserversorgung haben, ist es am einfachsten, zwei Behälter zu installieren: einen an der Warmwasserversorgung des Prüfstands (50 l) und einen an der Kaltwasserversorgung (15 l). Hinzu kommen ein Heizsystem im Warmwassertank und ein Verteiler im Prüfstand. Der Verteiler leitet einen Teil des gemischten Wassers in den Warmwassertank, wodurch ein geschlossener Warmwasserkreislauf entsteht (energie- und wassersparender).
Der andere Teil des Mischwassers wird in den Abfluss gezogen. Tatsächlich ist die Schleife zum Kaltwasser offen, daher ist der gesamte Wasserverbrauch gleich dem Kaltwasserdurchfluss, aber es muss nicht gekühlt werden, da die Kältezufuhr direkt bei Ihrer Wasserzufuhrtemperatur erfolgt. Dieses System ist das einfachste, da es kein Kühlsystem gibt. Der Nachteil ist, dass im Gegenzug die Kaltwassertemperatur nicht einstellbar ist.
Fall 2 – Sie verfügen bereits über Warm- und Kaltwasser
1: Die Druckregelung Ihrer Produktion ist gut (Druck Ihrer Produktion = Testdruck): In diesem Fall kann man den Prüfstand direkt über Ihre Wasserproduktion versorgen.
2: Sie müssen Druckschwankungen vornehmen: Sie müssen am Eingang der Bank Pumpen für das Warm- und Kaltwasser hinzufügen, die Druckschwankungen über den Netzdruck hinaus ermöglichen. In dieser Konfiguration kann der Wasserdruck nur erhöht werden.
3: Sie müssen Tests mit einem Druck durchführen, der niedriger ist als Ihr Versorgungsdruck: Daher muss der Druck zunächst mithilfe von Puffertanks auf heißes und kaltes Wasser abgesenkt und dann mithilfe von Pumpen kontrolliert zum Prüfstand hinaufgepumpt werden.
Wenn Sie einen getrennten Warm- und Kaltwasserrücklauf wünschen, müssen Sie einen Verteiler am Mischwasserausgang der Bank installieren, um das Mischwasser auf das warme und kalte Rücklaufnetz zu verteilen.
Fall 3 – Sie verfügen über eine Primärschleife
Ihre Warm- und Kaltwasserschleife wird als externe Quelle zum Heizen und Kühlen des Prüfstands verwendet. Das Wasser im internen Heißwassertank des Prüfstands wird durch einen Wärmetauscher erhitzt (mit dem Heißwasserkreislauf als Heizquelle). Das kalte Wasser im internen Kaltwassertank des Prüfstands wird durch einen Wärmetauscher gekühlt (mit dem Kaltwasserkreislauf als Kühlquelle). Es wird kein Wasser durch den Kreislauf verbraucht.
Wärmetauschersysteme ermöglichen eine sehr gute Temperaturgenauigkeit (± 0,5 °C auf warm und kalt) und Sie können die Sollwerte für die Warm- und Kalttemperatur leicht ändern.
Vorteil:
- können Sie die Temperatur und den Druck mithilfe der internen Tanks und Pumpen leicht steuern.
- Das Testwasser verbleibt im Prüfstand (es steht nicht in Verbindung mit Ihrem Heiz- und Kühlsystem), was einen häufigen Austausch ermöglicht.
- sehr gute Regelung der Vorlauftemperatur der Heizungsanlage und schnelle Anpassung der Warm- und Kaltwassertemperaturen
Fall 4 – Sie haben keine geeignete Stromversorgung
Lösung 1 :
Die erste Lösung ist ein kleiner Generator, der die Bank direkt versorgt. Sie besteht aus zwei Behältern (Warmwasser und Kaltwasser) und verfügt über ein Heizsystem für den Warmwasserbehälter mit 20 kW sowie ein Kühlsystem für den Kaltwasserbehälter, ebenfalls mit 20 kW. Die Bank ist mit einem Warm-/Kaltwasserverteiler ausgestattet, sodass das gemischte Wasser in einem geschlossenen Kreislauf in den Warmwasser- und den Kaltwassertank gesaugt wird, wodurch kein Wasserverbrauch entsteht. Es ergibt sich eine Energieeinsparung beim Warmwasser, aber das System benötigt Energie, um das Kaltwasser zu kühlen. Es findet keine Wärmerückgewinnung von kalt nach warm statt.
Die Genauigkeit des Heizbehälters beträgt ± 1 °C und die des Kühlbehälters nur ± 2 °C. Dies reicht für die meisten Ausdauertests aus, nicht jedoch für einen Teil der Leistungstests.
Lösung 2 :
Die Anlage wird von einem Warm- und Kaltwassergenerator gespeist, der leistungsstärker ist als in Lösung 1. Der Generator sorgt für die Temperaturregelung eines Warmwasser- und eines Kaltwasserspeichers. Die Anlage pumpt das Warm- und Kaltwasser direkt in diese Speicher.
Dieses System ermöglicht die Versorgung von einem oder mehreren Armaturenprüfständen, je nach den an den einzelnen Stationen erforderlichen Durchflussmengen. Das gesamte System arbeitet im geschlossenen Kreislauf und verfügt über eine integrierte Warm- und Kaltwassererzeugung.
Die Lösung verfügt über eine hohe thermische Leistung: 30 kW für Warmwasser und 30 kW für Kaltwasser. Dank seiner großvolumigen internen Speicher, 400 l für Warmwasser und 200 l für Kaltwasser, kann der Generator einen hohen Durchfluss liefern und dabei eine präzise Temperatur aufrechterhalten.
Diese Konfiguration ermöglicht die Versorgung mehrerer Prüfstände mit einer Temperaturgenauigkeit von ca. ±0,5 °C sowohl im Heiz- als auch im Kühlbetrieb, sofern die bei der Auslegung vorgesehenen Durchflussmengen eingehalten werden. Sie eignet sich daher besonders für Labore, die über mehrere Prüfstände verfügen oder regelmäßig Testreihen durchführen.
Die Wärmepumpe sorgt für die Kühlung des Kaltwassers und ermöglicht es, einen Teil der erzeugten Energie für die Warmwasserbereitung zurückzugewinnen. Die überschüssige Wärme wird anschließend über einen Lufterhitzer abgeführt. Durch diese Funktionsweise lassen sich Energieverluste begrenzen im Vergleich zu einer herkömmlichen Heiz- und Kühlanlage.
Beide Lösungen sind vom Prinzip her ähnlich, doch Lösung 1 ist einfacher und kostengünstiger. Sie bietet jedoch eine geringere Temperaturgenauigkeit, eine geringere Heiz- und Kühlleistung und leitet keine Wärme vom Kühlkreislauf in den Heizkreislauf um. Einen detaillierteren Vergleich dieser Konfigurationen finden Sie auf unserer Seite zu Peripheriegeräten.
Welche Konfiguration sollten Sie für Ihren Prüfstand wählen?
Die richtige Wahl hängt von der vorhandenen Anlage, dem erforderlichen Durchfluss, der erwarteten Temperaturgenauigkeit und der Anzahl der zu versorgenden Arbeitsplätze ab. Verfügt der Standort bereits über eine stabile Warm- und Kaltwasserversorgung, kann eine direkte Anbindung ausreichen. Sind für die Versuche jedoch höhere Genauigkeitsanforderungen erforderlich oder steht keine geeignete Versorgung zur Verfügung, kann ein eigenständiger Erzeuger oder ein eigener Kreislauf vorzuziehen sein.
In jedem Fall muss die Dimensionierung bereits im Lastenheft festgelegt werden, um Durchflussbeschränkungen, Temperaturschwankungen oder einen zu hohen Wasserverbrauch während der Tests zu vermeiden.
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Thibault MARCHAND
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