Elektromotor für Kühlwasserpumpen (Verflüssigerkreis)

Ein wassergekühlter Kaltwassersatz (Chiller) gibt die aus dem Gebäude oder Prozess aufgenommene Wärme im Verflüssiger an einen zweiten Wasserkreis ab. Die Pumpe dieses zweiten Kreises fördert das erwärmte Wasser zum Kühlturm, zum Trockenkühler oder zu einem Wärmetauscher und führt das abgekühlte Wasser zum Verflüssiger zurück. Fällt die Pumpe aus, schaltet die Hochdrucksicherung den Chiller in kurzer Zeit ab; der Motor der Kühlwasserpumpe ist daher ein unauffälliges, aber entscheidendes Glied für die Kühlsicherheit der Anlage. Einen Überblick über die gesamte Branche finden Sie auf unserer Seite Elektromotoren für die HLK-Branche.

Was treibt der Motor im Verflüssigerkreis an?

Der Motor dreht das Laufrad der Kühlwasserpumpe und sorgt dafür, dass das Wasser im Kreis zirkuliert. Die Wärme nimmt im Verflüssiger das Kältemittel auf, an die Luft abgegeben wird sie vom Ventilator des Kühlturms oder des Trockenkühlers. Der Pumpenmotor bestimmt daher weder die Kälteleistung noch die Verflüssigungstemperatur allein; er stellt nur sicher, dass der Auslegungsvolumenstrom im Kreis zirkuliert. Der Motor des Kühlturmventilators ist ein eigenes Thema und wird auf der Seite Elektromotor für Kühltürme behandelt.

Dieser Beitrag richtet sich an Industrie- und Gewerbebetriebe mit zentraler Kälteanlage. Ventilator- und Pumpenersatzteile in Haushaltsklimageräten oder kleinen Kompaktgeräten werden hier nicht behandelt.

Der Unterschied zwischen offenem Kühlturmkreis und geschlossenem Kreis

In der häufigsten Anordnung wird das Kühlwasser aus dem Becken eines offenen Kühlturms angesaugt. Dieses Wasser enthält Staub, Laub, Kalk und biologische Ablagerungen aus dem Turm; zudem wird es laufend chemisch behandelt. Je mehr sich der Saugkorb in der Ansaugleitung zusetzt, desto stärker verschiebt sich der Betriebspunkt der Pumpe, die Kavitationsgefahr steigt, und der Motor erfährt unerwartete Laständerungen. Sinkt der Beckenspiegel, kann die Pumpe Luft ziehen.

In geschlossenen Kreisen zirkuliert das Wasser dagegen im Trockenkühler oder im Register eines geschlossenen Kühlturms und ist meist ein Glykolgemisch. Glykol verändert Dichte und Viskosität des Wassers; dadurch kann die von der Pumpe aufgenommene Wellenleistung steigen. Deshalb ist es wichtig, die Daten beim Pumpenhersteller passend zum Glykolanteil anzufordern. In beiden Anordnungen ist der Motor selbst derselbe Standard-Asynchronmotor – der Unterschied liegt in den Pumpendaten.

Diese Angaben werden für die Motorauswahl benötigt

Wenn Sie einen Motor für die Kühlwasserpumpe anfragen, beschleunigt es die Auswahl, wenn folgende Punkte gemeinsam vorliegen:

• Typenschild oder Datenblatt der Pumpe: Volumenstrom, Förderhöhe, Laufraddurchmesser, Drehzahl
• Höhenunterschied zwischen Verflüssiger und Kühlturm; Lage des Turmbeckens im Verhältnis zur Pumpe
• Art des Wassers: offener Kühlturmkreis oder geschlossener Kreis mit Glykol
• Ob die Pumpe zusammen mit dem Chiller oder über einen gemeinsamen Verteiler arbeitet
• Aufstellungsort: Technikraum, neben dem Kühlturm oder auf dem Dach
• Versorgungsspannung, Anlaufverfahren und gegebenenfalls Frequenzumrichter

Leistung und Drehzahl: Pumpenkennlinie und vorhandenes Typenschild

Die Motorleistung richtet sich nach der Wellenleistung der Pumpe im Auslegungspunkt und nach dem Leistungsanstieg in dem Bereich, in dem die Kennlinie zum höchsten Volumenstrom hin verläuft. Im Kühlwasserkreis ist dieser zweite Teil wichtig: Ist die statische Höhe zwischen Turmbecken und Pumpe gering und der Kreis bei der Erstbefüllung leer, arbeitet die Pumpe eine Zeit lang gegen sehr geringen Gegendruck, also am rechten Ende der Kennlinie. Damit der Motor in diesem Moment nicht überlastet wird, ist die vom Pumpenhersteller empfohlene Motorleistung maßgeblich.

Die Drehzahl ergibt sich aus der Laufradkonstruktion. Bei Kühlwasserpumpen mit großem Volumenstrom sind 4-polige Motoren verbreitet; in manchen Kreisen mit hoher Förderhöhe, bei denen der Kühlturm weit über dem Gebäude steht, werden auch 2-polige Motoren eingesetzt. Wird ein vorhandener Motor ersetzt, sind die kW- und U/min-Werte auf dem Typenschild der sicherste Ausgangspunkt; allein anhand einer Leistungszahl lässt sich nicht sagen, ob sie "für die Kühlwasserpumpe reicht".

Kontrolle von Grundplatte, Kupplung und Flanschmaßen

Die IEC-Baugröße des zu ersetzenden Motors (z. B. 160M, 225M) ist die erste Vergleichsangabe. Bei Normpumpen mit axialem Eintritt steht der Motor in Fußausführung (B3) auf einer gemeinsamen Grundplatte und ist über eine elastische Kupplung verbunden; hier werden Fußlochabstand, Achshöhe, Wellendurchmesser und Passfedermaß einzeln mit dem alten Motor verglichen. Bei vertikalen Inline-Pumpen ist der Motor in Flanschausführung; geprüft werden Flanschtyp (B5 oder B14), Zentrierdurchmesser und Lochkreis. Elektrisch müssen Spannung, Schaltung und Nennstrom zur Schutzeinstellung im Schaltschrank passen.

Die Drehstrombaureihe von HEM Motor ist je nach Baugröße in den Bauformen B3, B5, B14, B34, B35 sowie vertikal in V1, V3, V5, V6, V15 erhältlich; Flansch- und Wellenmaße werden bei der Bestellung bestätigt. Welche Bauform möglich ist, lesen Sie in der Frage zu den Bauformen. Nach dem Motortausch die Kupplung neu auszurichten, wirkt sich bei Kühlwasserpumpen direkt auf die Lagerlebensdauer aus.

Aufstellung am Kühlturm: Feuchtigkeit, Chemikalien und Außenluft

Kühlwasserpumpen werden häufig direkt neben dem Kühlturm, im Freien oder auf dem Dach aufgestellt. Vom Turm verwehte Tropfen, Dämpfe der Aufbereitungschemikalien und direkte Sonne belasten das Motorgehäuse. Unsere Motoren haben Schutzart IP55 und Isolationsklasse F; sie schützen gegen Regen und Spritzwasser, sind jedoch nicht speziell für den Dauerbetrieb unter Turmtropfen oder in Chemikaliendampf ausgelegt. Ein einfaches Schutzdach, eine Aufstellung im Windschatten des Turms und eine nach unten gerichtete Kabeleinführung bewähren sich bei solchen Anordnungen.

Die Katalogwerte gelten für Umgebungstemperaturen von −15 bis +40 Grad und eine Aufstellungshöhe bis 1000 m. In Anlagen, deren Kühlturm im Winter stillsteht, kann eine Stillstandsheizung ergänzt werden, da der Motor lange kalt und feucht bleibt; zur Überwachung der Wicklungstemperatur sind PTC- oder PT100-Fühler als Bestelloption erhältlich. Geben Sie diese Bedingungen bei der Bestellung an.

Drehzahlregelung, Chiller-Stufen und Anlaufhäufigkeit

Die Kühlwasserpumpe wird meist zusammen mit dem Chiller zu- und abgeschaltet. In Anlagen, in denen mehrere Chiller nacheinander arbeiten, läuft die Pumpe jeder Gruppe getrennt an; die Zahl der Anläufe hängt von der Chiller-Regelung ab. Sind sehr häufige Anläufe nötig, sollte dies in die Motorauswahl einfließen.

In den letzten Jahren werden auch Kühlwasserpumpen zunehmend am Frequenzumrichter betrieben. Dabei ist zu beachten, dass der Volumenstrom durch den Verflüssiger in dem vom Chiller-Hersteller zugelassenen Bereich bleibt; die Mindestfrequenz wird nach den Chiller-Daten eingestellt. Auf der Motorseite können unsere Drehstrombaureihen am Umrichter eingesetzt werden; bei langem Betrieb mit niedriger Drehzahl und vollem Drehmoment wird ein Fremdlüfter, bei langen Kabeln ein dU/dt- oder Sinusfilter geprüft. Details finden Sie auf der Seite Elektromotoren für Frequenzumrichterbetrieb.

Beispieltabelle: Motoren nach Art des Kühlwasserkreises

Diese Beispiele sind keine verbindliche Auswahl; die Eignung des Motors für die Pumpe wird anhand von Pumpenkennlinie, Drehzahl, Bauform und Aufstellungsort gesondert geprüft.

Angaben für einen Ersatz- oder Austauschmotor

Bei einer Austauschanfrage benötigen wir als Erstes ein gut lesbares Foto des Typenschilds; die Seite Typenschild senden gibt dazu Hinweise. Ihre Anfrage können Sie per WhatsApp senden; die Nummern finden Sie auf der Seite Kontakt. Es genügt, die folgende Liste mitzuschicken.

• Foto des Typenschilds vom alten Motor: Leistung, Drehzahl, Spannung, Strom
• Typenschild der Pumpe oder Angaben zu Marke und Typ
• Bauform: Fußausführung auf gemeinsamer Grundplatte oder vertikale Inline-Pumpe
• Wellendurchmesser auf der Kupplungsseite und Flanschmaß
• Aufstellungsort: neben dem Kühlturm, auf dem Dach oder im geschlossenen Technikraum
• Betrieb am Frequenzumrichter oder mit Stern-Dreieck-Anlauf
• Stückzahl und Wunsch nach Reservemotor

Passende Motorkategorien im Shop

Alle Modelle finden Sie auf der Seite Elektromotor kaufen. Für Kühlwasserpumpen im Außenbereich und auf großen Grundplatten ist die Kategorie Motoren mit Graugussgehäuse ein guter Ausgangspunkt. Die Produktlinks in der Tabelle sind Beispiele, die Eignung für die Pumpe wird gesondert geprüft. Für allgemeine Lösungen bei Pumpen auf Grundplatte ist die Seite Elektromotor für Kreiselpumpen, für allgemeine Informationen die Seite Elektromotoren für Pumpen hilfreich.

Häufig gestellte Fragen

Was passiert mit dem Chiller, wenn die Kühlwasserpumpe ausfällt?

Da im Verflüssiger keine Wärme mehr abgeführt werden kann, steigt der Verflüssigungsdruck, und der Chiller schaltet über die Hochdrucksicherung ab. In kritischen Anlagen ist es deshalb üblich, eine Reservepumpe und einen Reservemotor vorzuhalten.

Das Kühlturmwasser ist verschmutzt – wirkt sich das auf den Motor aus?

Nicht direkt, sondern über die Pumpe. Ein verstopfter Saugkorb und ein verschlissenes Laufrad verschieben den Betriebspunkt und erhöhen die Vibration; das belastet die Motorlager. Die Reinigung des Saugkorbs ist daher auch für die Lebensdauer des Motors wichtig.

Reicht im geschlossenen Glykolkreis ein Motor gleicher Leistung?

Nicht immer. Mit steigendem Glykolanteil kann die Leistungsaufnahme der Pumpe zunehmen. Fordern Sie beim Pumpenhersteller auf den Glykolanteil korrigierte Daten an und legen Sie den Motor danach fest.

Sind für einen Pumpenmotor auf dem Dach zusätzliche Maßnahmen nötig?

Gegen direkte Sonne, Regen und Turmtropfen wird ein einfaches Schutzdach empfohlen. Kann die Umgebungstemperatur die Kataloggrenze überschreiten oder steht der Motor lange still, geben Sie dies bei der Bestellung an.