Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Ableitung von Abwärme aus Anlagen wie zum Beispiel Kraftwerken und industriellen Anlagen. Insbesondere, jedoch nicht ausschliesslich, bezieht sie sich auf die Förderung von Kühlungsluft durch sogenannte Nass- oder Naturzug-Kühltürme.

Hintergrund der Erfindung

Um einen hohen Wirkungsgrad von Arbeitsmaschinen zu erzielen, die dem Clausius-Rankine-Zyklus unterworfen sind, wie z. B. Dampfturbinen, ist es notwendig, den Phasenübergang Dampf/Flüssigkeit des Arbeitsfluids im Kraftwerkskondensator bei möglichst niedriger Kondensationstemperatur durchzuführen. Im Kondensator lassen sich bei einer Temperatur von zum Beispiel 30 ^° C Wasserdampfdrücke von etwa 40 mbar und weniger erreichen.

Die in den Arbeitsmaschinen unvermeidlich entstehende Abwärme muss im Kondensator an die Umgebung abgeführt werden. Die praktische Umsetzung der Wärmeabfuhr in Kraftwerken oder in grossen industriellen Anlagen, in denen ähnlicher Kühlbedarf besteht, aber keine direkte Kühlung im Kondensator mittels Wasser aus Fluss, See oder Meer möglich ist, wird bevorzugt durch Naturzugkühltürme oder durch Ventilatorkühler mit saugenden oder drückenden Ventilatoren verwirklicht.

Die Abgabe der Kondensationswärme des Arbeitsfluids an die Umgebung erfolgt meistens in mehreren Schritten: Zuerst Kondensation des Dampfes an der Aussenfläche der Kondensatorrohre, Wärmeleitung durch das Rohrmaterial an die Rohrinnenseite, Wärmeübertragung durch

Zwangskonvektion von der Rohrinnenseite an das die Rohre durchströmende Kühlmedium (meistens Kühlwasser) und schliesslich Wärmeabgabe des Kühlmediums an die Umgebung.

Bei grosser elektrischer Leistung der Kraftwerksanlage ist ein entsprechend grosser Kühlmittelstrom erforderlich, der durch die

Kondensatorrohre gepumpt werden muss. Hat ein Kraftwerk zum Beispiel eine elektrische Leistung von 1000 MWe, tritt bei einem guten

Kraftwerkswirkungsgrad von 40% ein Abwärmestrom von 1500 MWth als Wärmeverluststrom bei niedrigen Temperaturen auf, der im Kondensator vom Dampf an das Kühlmedium und schliesslich an die Umwelt übertragen werden muss. Wird der Kondensator mit Kühlwasser aus Fluss, See oder Meer gekühlt, beträgt der hierzu erforderliche Kühlwasserstrom etwa 36 Tonnen/s, wenn sich das Kühlwasser um nicht mehr als 10 K erwärmen darf. Da solche grossen Kühlwassermengen häufig nicht zur Verfügung stehen, muss die Wärmeabgabe vom Kühlmedium an die Umgebungsluft in Kühltürmen erfolgen.

In Nass-Kühltürmen fliesst das aus dem Prozess stammende erwärmte Kühlwasser zum grösseren Teil als Filmströmung von oben abwärts auf einer nassen Oberfläche einem aufwärts strömenden Luftstrom entgegen. Der Luftstrom wird durch Ventilatoren oder in hohen Türmen durch natürliche Kaminwirkung oder in Kombination von beidem erzeugt. Die

Wärmeübertragung vom Kühlmedium an die aufwärts strömende Luft erfolgt grösstenteils durch dessen Verdunstung im Luftstrom, und da die

Verdampfungswärme des Kühlwassers sehr gross ist, kann man den

benötigten Wasserbedarf aus der Umgebung um bis zu zwei

Grössenordnungen gegenüber dem Bedarf bei direkter Kühlung mit Wasser aus Fluss, See oder Meer absenken. Nach oben strömt daher ein mit

Wasserdampf angereicherter Luftstrom aus dem Kühlturm ab.

Aber auch die Luftmenge, die durch den Kühlturm aufwärts strömt, um die Abwärme der zu kühlenden Anlage abzuführen, ist sehr gross. Bei oben genanntem Beispiel mit der Abwärme von 1500 MWth beträgt der Bedarf an Luft je nach herrschenden meteorologischen Bedingungen 20 bis 30 Tonnen/s.

Ein weiteres Kühlkonzept besteht aus trocken/nassen Hybrid- Kühltürmen, die vorwiegend zur Eliminierung oder mindestens zur Reduktion der sichtbaren Feuchtluftfahne der Nasskühltürme eingesetzt werden. Auch hier ist die erforderliche Luftmenge sehr gross, meistens doppelt so gross wie die Luftmenge eines leistungsgleichen Nasskühlturms. Bei Standorten, in welchen die zur Verdunstungskühlung

erforderliche Wassermenge nicht zur Verfügung steht, werden Trockenkühler verwendet. Die Luftmenge, die für den konvektiven Wärmeübergang in solchen Kühlern erforderlich ist, beträgt jedoch das etwa 6-fache des Bedarfs der entsprechenden Nasskühltürme.

Die Luftmenge ist daher ein wichtiger Parameter für Auslegung und Betrieb aller Arten von Kühltürmen und ist bestimmend für deren physikalische Grösse und Kosten, unter anderem hinsichtlich der überbauten Fläche, die solche Anlagen beanspruchen. Die Förderung der grossen Luftmengen ist eine herausfordernde Aufgabe für das Entwickeln der Türme. Hier spielen mehrere Einwirkungen eine grosse Rolle, vor allem diejenigen der meteorologischen Randbedingungen, die eng mit der Funktion des Turmes verknüpft sind. Die Türme müssen nicht nur in einem breiten Band von meteorologisch bedingten Temperaturen und Windstärken zuverlässig die Wärmelast übernehmen und an die Atmosphäre abgeben können, sie müssen sich auch dieser Aufgabe in Sondersituationen wie starker Vereisungen im Winter oder bei Sturm

erfolgreich stellen.

Bei der Förderung der erforderlichen Luftmenge durch die Türme müssen beim Naturzug ein ausreichend hoher Kamin, bei Zwangsbelüftung eine entsprechend dimensionierte grosse Zahl von Ventilatoren betrieben werden, die in der Lage sind, die unvermeidlichen Strömungs-Druckverluste im Turm zu überwinden. Die Druckverluste sind somit ein weiterer massgebender Parameter bei der Bemessung der Türme, da sie die erforderliche Höhe des Turms mit Naturzug sowie die Leistung der Ventilatoren festlegen, wenn der Turm oder Turmabschnitt zwangsbelüftet wird.

Stand der Technik

Obwohl die bisher gebauten, nass-, trocken- und kombiniert nass/trocken betriebenen Kühltürme im Grossen und Ganzen die angestrebten energetischen Zielsetzungen erfüllen, erreichen sie bei weitem nicht die Kühlleistung, die bei direkter Kühlung erreicht wird, in welcher Wasser aus Fluss, See oder Meer, das den Kraftwerks-Kondensator direkt durchströmt, unmittelbar in die Gewässer zurückgeleitet wird.

Vergleicht man nämlich den Betrieb verschiedener Kühltürme mit der Methode der direkten Kühlung, hat ein Kraftwerk, das mit Nasskühlturm mit natürlichem Zug betrieben wird, bei gleicher Leistung einen etwa 3,2% niedrigeren Wirkungsgrad, und dies sogar mit dem unter den verschiedenen Kühlturmtypen optimal qualifizierten Nasskühlturm. Dies bedeutet, dass der Primärenergieverbrauch hier etwa 8% höher ist als bei direkter Kühlung. Der Leistungsverlust der weniger qualifizierten Trockenkühler mit Zwangsbelüftung beträgt sogar etwa 6.9%, so dass deren Primärenergieverbrauch etwa 17% höher ist als bei direkter Kühlung.

Abgesehen von der an vielen Standorten geforderten Schonung der wertvollen Gewässer sind die mit Luftkühlung ausgerüsteten Anlagen auch durch die höheren Investitionskosten, die Grösse dieser Bauwerke und den entsprechenden optischen Eingriff in das Landschaftsbild benachteiligt.

Zur Verbesserung der Kühlleistung der bisher gebauten

luftgekühlten Türme hat man Wärme- und Stoffaustauschflächen (Einbauten in die Kühltürme) mit grossen volumenspezifischen Flächen vorgesehen. Diese Einbauten haben sich jedoch in vielen Fällen als stark verschmutzungsanfällig erwiesen. Durch die Verschmutzung verlieren die Einbauten grundsätzlich, in vielen Fällen sogar sehr schnell ihre Kühlleistung und schmälern auf diese Weise die Verbesserung, die sie eigentlich erbringen sollen. Dadurch sind diesen Massnahmen zur Verbesserung des Wirkungsgrads der

Kraftwerksanlage enge Grenzen gesetzt.

Die Kühlleistung ist aber nicht nur von der Grösse von Einbauten wie der Austauschfläche abhängig, sondern kann auch durch eine Erhöhung der Luftmenge erhöht werden.

Die Aerodynamik der Luftzuführ von ausserhalb des Kühlturms kann also einen wesentlichen Einfluss auf die gesamte Kühlungseffizienz haben. In der deutschen Patentschrift DE1501396, zum Beispiel, wurde ein ringförmiger Flansch am oberen Rand der Lufteintrittsöffnung beschrieben, welcher die Einströmung der Luft in den Kühlturm fördern soll, indem er die nach unten strömende Luft nach aussen ableitet, um eine gewünschte

Stromlinie zu erwirken. Ein wesentlicher Anteil der benötigten Luft wird entlang der Kühlturm-Aussenwand heruntergezogen, und diese Luftströmung muss um 180 ^° umgelenkt werden, möglichst ohne den sogenannten Einschnürungseffekt zu verursachen.

Der ringförmige Flansch von DE1501396 hat den Nachteil, dass er genau an die Dimensionen eines bestimmten Kühlturms angepasst, und schon bei der Konstruktion des Kühlturms gestaltet und gebaut werden muss. Ein weiterer Nachteil des ringförmigen Flansches von DE1501396 ist, dass die gewünschte Luftströmung auf die Bildung einer„toten Zone" von stagnierender Luft unterhalb des Flansches angewiesen ist. Querströmende Luft (Wind) kann solche stagnierenden Zonen stören, bzw. deren Bildung verhindern. Der ringförmige Flansch kann auch sehr leicht durch Eisschlag bzw. Schneelast betroffen werden. Solche Anstösse bzw. Lasten (durch Eis oder Schnee, zum Beispiel) werden auch direkt in den unteren Rand des Mantels übertragen. Diese untere Region des Mantels ist gerade dort, wo das ganze Gewicht des Mantels (z.B. 20.000 Tonnen oder mehr) über viele Stützen verteilt ist. Deshalb ist diese Region des Mantels eine derjenigen, wo die Baustatik am kritischsten ist, und wo die Baustatik nicht von unbestimmten Kräften oder sonstigen Eingriffen beeinträchtigt werden soll. Hier geht es nicht unbedingt darum, dass die Struktur gefährdet sein könnte, sondern, dass die inspizierte und von den Behörden genehmigte Baustatik nicht derart geändert wird, dass eine weitere Inspektion bzw. Genehmigung notwendig wird.

Die Luftzufuhr in den Kühlturm kann auch stark durch den Regen im Regenbereich beeinträchtigt werden. Aus dem britischen Patent GB374077 ist es bekannt, die Luftmenge, welche durch einen Nasskühlturm fliessen kann, zu erhöhen, indem das Kühlungswasser im unteren Nassbereich als grössere Tropfen zusammenfliessen lässt. Eine weitere Lösung findet man in der deutschen Patentschrift DE1059941 , in welchem das Kühlungswasser über den ganzen unteren Nassbereich durch Rinnen gefangen und abgeleitet wird. Beide Systeme weisen jedoch grosse Installationen auf, welche mit sehr grossem Aufwand und hohen Kosten gebunden sind.

Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lufteinführungssystem und -verfahren für Kühltürme zur Verfügung zu stellen, welche unter anderem die oben genannten Nachteile des Standes der Technik überwindet.

Insbesondere sieht die Erfindung ein System vor zur

aerodynamischen Zuführung von Kühlungsluft aus der Umgebung eines Kühlturms durch eine Lufteinströmungsöffnung in den Innenraum des

Kühlturms, welcher Kühlturm eine Turmschale aufweist, wobei das System eine Mehrzahl von Aerodynamikmodulen aufweist, welche an mindestens einer Kante der Lufteinströmungsöffnung des Kühlturms lösbar befestigbar sind, wobei jedes der Mehrzahl von Aerodynamikmodulen eine Umleitfläche aufweist, welche derart gestaltet ist, dass sie beim Einsatz des

Aerodynamikmoduls die in den Kühlturm einströmende Luft um die genannte Kante umleitet.

Gemäss einer Variante der Erfindung weist der Kühlturm im Innenraum ein Wärmeaustauschsystem mit einem Regenbereich und einen Lufteinführbereich auf, durch welchen Lufteinführbereich die Luft in den Regenbereich eingesogen wird, wobei das System mindestens ein

Regensammeielement aufweist, welches derart im Regenbereich angeordnet werden kann, dass, während des Betriebs des Wärmeaustauschsystems, das Regensammeielement mindestens einen Teil der Regentropfen im

Lufteinführbereich sammelt und ableitet.

Ferner sieht die Erfindung ein Verfahren vor, zur Verbesserung der aerodynamischen Zuführung von Kühlungsluft aus der Umgebung eines Kühlturms durch eine Lufteinströmungsöffnung in den Innenraum des

Kühlturms, welcher Kühlturm eine Turmschale aufweist, wobei das Verfahren einen Montage-Schritt aufweist, in welchem eine Mehrzahl von

Aerodynamikmodulen an mindestens einer Kante der Lufteinströmungsöffnung des Kühlturms befestigt werden, wobei jedes der Mehrzahl von Aerodynamikmodulen eine Umleitfläche aufweist, welche derart gestaltet ist, dass sie beim Einsatz des Aerodynamikmoduls die in den Kühlturm

einströmende Luft um die genannte Kante umleitet.

Gemäss einer Variante des erfindungsgemässen Verfahrens weist der Kühlturm im Innenraum ein Wärmeaustauschsystem mit einem

Regenbereich und einen Lufteinführbereich auf, durch welchen

Lufteinführbereich die Luft eingesogen wird, und das Verfahren umfasst einen zweiten Schritt, in welchem mindestens ein Regensammeielement derart im Regenbereich angeordnet wird, dass, während des Betriebs des

Wärmeaustauschsystems, das Regensammeielement mindestens einen Teil der Regentropfen im Lufteinführbereich sammelt und ableitet.

Gemäss einer Variante des erfindungsgemässen Verfahrens weist der genannte Montage-Schritt einen ersten Schritt auf, in welchem eine

Mehrzahl von Befestigungselementen an der Aussenseite der Turmschale befestigt werden, und einen zweiten Schritt, in welchem die

Aerodynamikmodule an die Befestigungselemente befestigt werden.

Gemäss einer weiteren Variante der Erfindung ist jedes der Mehrzahl von Aerodynamikmodulen als Hohlkörper gebildet.

Gemäss einer weiteren Variante der Erfindung bilden bzw. weisen die Hohlkörper mindestens eine Leitungsführung zum Durchfuhr von Leitungen, Röhren oder Kabeln auf.

Gemäss einer weiteren Variante der Erfindung weisen die Hohlkörper Wasserdurchläufe und/oder Entwässerungsöffnungen auf.

Gemäss einer weiteren Variante der Erfindung weist jedes der Mehrzahl von Aerodynamikmodulen eine Ablenkfläche und eine Umlenkfläche auf, die Ablenkfläche ist derart gebildet, dass sie beim Einsatz des genannten jeden Aerodynamikmoduls an der unteren Kante der Turmschale die nach unten entlang der Turmschale strömende Luft um eine Ablenkdistanz radial nach aussen drückt, und die Umlenkfläche ist derart gebildet, dass sie beim genannten Einsatz die von der Ablenkfläche nach aussen gedrückte Luft entlang einer Umlenkkrümmung in die Lufteinführöffnung leitet.

Gemäss einer weiteren Variante der Erfindung ist die genannte Ablenkfläche derart gebildet, dass entlang der äusseren Flache der

Turmschale herunterfallende Gegenstände im Wesentlichen ohne

Diskontinuität glatt zur Ablenkfläche übergeleitet und um eine Ablenkdistanz nach aussen gedrückt werden können.

Gemäss einer weiteren Variante der Erfindung sind die Aerodynamikmodule so gebildet, und so aneinander anbringbar, dass die Hohlkörper der Aerodynamikmodule einen für Menschen begehbaren

Durchgang bilden.

Gemäss einer weiteren Variante der Erfindung sind die Aerodynamikmodule so nebeneinander in einer Zusammensetzung

angeordnet, dass die Zusammensetzung eine Mehrzahl von Zwischenspalten zwischen den Aerodynamikmodulen aufweist.

Gemäss einer weiteren Variante der Erfindung ist eine untere Kante der Lufteinströmungsöffnung mit einer aerodynamischen Umleitrampe versehen, welche Umleitrampe die einströmende Kühlungsluft um die untere Kante der Lufteinströmungsöffnung umleitet.

Die Erfindung sieht auch vor, ein Aerodynamikmodul zur Verfügung zu stellen, welches derart gebildet ist, dass es an mindestens einer Kante der Lufteinströmungsöffnung eines Kühlturms lösbar befestigbar ist, wobei das Aerodynamikmodul mindestens eine Umleitfläche aufweist, welche derart gestaltet ist, dass sie beim Einsatz des Aerodynamikmoduls die in den

Kühlturm einströmende Luft um die genannte Kante umleitet.

Gemäss einer weiteren Variante des erfindungsgemässen Aerodynamikmoduls weist das Aerodynamikmodul einen Seitenflansch zur Versteifung des Aerodynamikmoduls auf, wobei der Seitenflansch aus der äusseren Fläche des Aerodynamikmoduls hinausragt, und wobei der hinausragende Seitenflansch beim Einsatz des Aerodynamikmoduls eine Luftleitfläche im Wesentlichen radial zum Kühlturm bildet.

Das erfindungsgemässe Lufteinführungssystem, sowie das entsprechende Verfahren, werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen beispielhaft näher erläutert, in welcher:

Figur 1 zeigt in Seitenansicht, teilweise in Querschnitt, einen typischen Nass-Naturzugkühlturm.

Figur 2 zeigt in schematischer Ansicht die Aerodynamik der

Lufteinströmung in einem Ausschnitt A aus der Figur 1 .

Figuren 3A und 3B zeigen in schematischer Ansicht den gleichen Lufteintrittsbereich eines Kühlturms, ohne Lufteinführmassnahmen und mit Lufteinführmassnahmen.

Figuren 4A bis 4D zeigen in schematischer Ansicht, wie die globale Luftströmung durch die Bildung von kleineren lokalen Strudeln verbessert werden kann.

Figur 5 zeigt in schematischer, perspektivischer Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines Lufteinführungssystems gemäss der Erfindung.

Figuren 6A und 6B zeigen in schematischem Querschnitt die Aerodynamik eines Lufteintrittsbereichs, ohne Lufteinführmassnahmen und mit Lufteinführmassnahmen, als Ausführungsbeispiel eines

Lufteinführungssystems gemäss der Erfindung.

Figuren 7A und 7B zeigen in schematischem Querschnitt die Aerodynamik eines Lufteintrittsbereichs, ohne Lufteinführmassnahmen und mit Lufteinführmassnahmen, als Ausführungsbeispiel eines weiteren

Lufteinführungssystems gemäss der Erfindung. Figur 8 zeigt in perspektivischer Ansicht ein Aerodynamikmodul gemäss einer Ausführung der Erfindung.

Figur 9 zeigt im Querschnitt, wie ein in der Figur 8 abgebildetes Aerodynamikmodul montiert werden kann.

Figur 10 zeigt in perspektivischer Ansicht die Montage einer Reihe von Aerodynamikmodulen an der unteren Schalenkante eines Kühlturms.

Figur 1 1 zeigt in perspektivischer Ansicht, wie ein in der Figur 8 abgebildetes Aerodynamikmodul montiert werden kann.

Figur 12 zeigt in perspektivischer Ansicht, wie eine Spalte zwischen nebeneinanderliegenden Aerodynamikmodulen mittels eines

Abdeckungsstreifens geschlossen werden kann.

Die beigefügten Zeichnungen sind lediglich als illustrative Beispiele vorgesehen, welche dem besseren Verständnis der Erfindung dienen sollen. Sie stellen keine Einschränkung der beanspruchten Erfindung dar. In diesen Zeichnungen werden gleiche Bezugszeichen für identische oder

funktionsähnliche Elemente verwendet.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Figur 1 zeigt als Beispiel einen konventionellen Nass-Kühlturm 1 mit natürlichem Zug. Ein solcher Turm weist eine Kühlturmschale 2 auf (auch Mantel oder Schlotelement genannt), welche mittels eines Satzes Stützen 4 auf der unterliegender Stützfläche 3 getragen ist. Luft aus der Umgebung des Turms wird durch die Lufteinströmungsöffnung 10 (zwischen den Stützen und zwischen Schale 2 und Stützfläche 3) eingesogen. Die Luft strömt unten durch die Lufteinströmungsöffnung 10 in den sogenannten Regenraum 8 des Turmes 1 ein, wo sie anschliessend verteilt wird. Vom Regenraum 8 aus steigt die Luft durch die Wärmetauscherflächen (die sogenannten Einbauten 7) aufwärts, im Gegenstrom zum nach unten fliessenden warmen Wasser vom Kondensator. Die Luft strömt dann durch den Sprühraum, in dem das warme Wasser auf die Einbauten 7 durch Tausende fest eingebaute Sprühaggregate 6 möglichst gleichmässig gesprüht wird. Tröpfchenabscheider 5 befreien schliesslich die aufsteigende Luft von kleinen Sprühtröpfchen, die durch diese Besprühung entstehen, bevor sie in den eigentlichen Kamin hineinströmt.

Diese einzelnen Bestandteile des Turms 1 bewirken

unterschiedliche Luftdruckverluste. Die gegenüber der Umgebungsluft durch höhere Temperatur und Feuchte gekennzeichnete leichtere Luft im Kamin erzeugt den für die Überwindung dieser Druckverluste erforderlichen Zug. Die Kaminwirkung ist proportional zur Höhe (typisch sind 120m bis 180m) des leeren Raums innerhalb der Kühlturmschale 2.

Figur 2 zeigt zur Orientierung schematisch das ungefähre Strömungsbild der Luft bei einem geläufigen konventionellen

Naturzugkühlturm. Man beachte in Figur 2 die dichte Punktierung des intensiven Regenschleiers 13, dessen Front 14 wegen der Wechselwirkung mit der einströmenden Luft um bis z.B. 30° geneigt ist. Die dichte Punktierung soll andeuten, dass die Struktur des Regenschleiers wegen des damit verknüpften hohen Strömungswiderstands des Regens gegenüber der zuströmenden Luft zu keiner strömungsspezifisch und energetisch günstigen Betriebsweise des Kühlturms beitragen kann.

Figur 2 zeigt ein Beispiel einer Lufteinführöffnung 10 des bekannten Kühlturms 1 von der Figur 1 . Die Lufteinführöffnung 10 ist aus den

Zwischenräumen zwischen der unterliegenden Fläche (in diesem Beispiel die Oberfläche 21 des Wasser im Wasserbecken 9), dem unteren Rand 1 1 der Schale 2, sowie die Schalestützen 4, welche das Gewicht der Schale 2 tragen, gebildet. Die Höhe der Lufteinführöffnung wird als 15 bezeichnet.

Im Innenraum des Kühlturms sind Einbauten 7

(Wärmetauschelemente) angeordnet. Diese werden von oben mittels

Sprühanlagen 6 mit Wasser besprüht, welches anschliessend als

Regenschleier 13 in das Wasserbecken 9 fällt. Die Einbauten 7, Sprühanlagen usw. sind auf eine Trägerstruktur bestehend z B. aus mehreren Stützen 12 gestützt. Eine Winterleitung 17 Rund um die Peripherie des Einbaubereichs kann vorgesehen werden, um den Turm bei tiefen Temperaturen gegen Vereisungen zu schützen, indem einen Warmwasser-Schleier durch Schlitzen in der Winterleitung 17 erzeugt wird.

Die Figur 2 zeigt, wie die Luftströmung, welche an der

Lufteinführöffnung 10 eine maximale Höhe 15 hat, anschliessend stark eingeengt wird, bis auf eine eingeengte Höhe 16, wobei die Luftströmung sich idealerweise über die ganze zur Verfügung stehende Höhe 19 (der Abstand zwischen der unteren Fläche 20 des entsprechenden Einbaus 7 und der Oberfläche 21 des Wasser im Wasserbecken 9) möglichst gleichmässig verteilen würde.

Um die Kühlleistung solcher konventionellen Kühltürme zu verbessern, kann man auf eine Minderung der Wechselwirkung zwischen Luft und Regen 13 im Regenraum 8 abzielen. Dies kann zum Beispiel durch eine Reduktion des Widerstandsbeiwerts des Regens 13 geschehen, und/oder durch die Erzeugung und Aufrechterhaltung einer möglichst homogenen, geglätteten Strömungsverteilung der Luft an der Grenzfläche, an welcher die Luft auf die Regenschleier 13 im Regenraum 8 trifft.

Die Figuren 3B und folgende zeigen, wie die Effizienz der Lufteinströmung (und daher der Kühlung) auf solche Weise verbessert werden kann.

Insbesondere im Peripheriebereich des Turms

(Lufteinführungsöffnung 10) kann man eine möglichst vollständige Nutzung der effektiv vorhandenen Durchströmhöhe 15 des Turms in dessen Regenraum 8 durch Eliminierung oder Minderung der Einengung der Strömungshöhe 16 erreichen.

Wie nachstehend erklärt, ist es möglich, die aus vertikaler Richtung, entlang der Schale 2 in den Kühlturm einströmende Luft 18 möglichst frühzeitig und mit wenig Verlust so weit auf horizontale Richtung umzulenken, dass die vorhandene lichte Höhe 19 zwischen Unterkante 20 der Einbauten 7 und der Wasseroberfläche 21 des Beckens 9 gleichmässig angeströmt wird. Es ist ebenfalls möglich, die Einströmung der Luft in den

Regenschleier 13 so zu gestalten, dass eine möglichst gleichmässige

Strömungsgeschwindigkeitsverteilung ohne verlusterhöhende Spitzen über die ganze vorhandene Höhe 19 erlangt wird.

Wie nachstehend erklärt ist es auch möglich, die Regendichte zu reduzieren, wobei z.B. der Regen 13 durch geeignete Massnahmen gesammelt und in Strähnen umgestaltet oder die Tröpfchengrösse vergrössert werden, um den Strömungswiderstand der Luft durch den Regen 13 zu reduzieren.

Auf ähnliche Weise kann auch im unteren Bereich 22 der Einströmöffnung 10 die Luft so gelenkt werden, dass sie die Hindernisse (z.B Stützen 4 oder Beckenrand 23) im Peripheriebereich des Regenbereichs 8 mit wenig Verlust umströmt.

Die Aerodynamik der Lufteinführöffnung 10 kann auch so gestaltet werden, dass die Luft über die ganze offene Höhe 15 am Lufteintritt mit möglichst wenigen Verlusten, Ablösungen und Einengungen um die Stützen 4 der Kühlturmschale 2 und Stützen 12 der Einbauten 7 herumströmen kann.

Figur 3A zeigt wieder in vereinfachter Form die Anordnung die verschiedenen Elemente, welche die Lufteinströmungsöffnung 10 des bekannten Kühlturms von Figur 1 und Figur 2 bilden. Die Schale 2 ist auf Stützen 4 getragen, und hat einen unteren Rand (Kante) 1 1 . Regen 13 fällt von Einbauten 7 in das Wasserbecken 9. Die Wand des Wasserbeckens 9 hat auch einen oberen Rand (Kante) 23, welcher auch ein Hindernis gegen die Einströmung der Luft bildet.

Figur 3B zeigt verschiedene Massnahmen, welche die

Lufteinströmung fördern, und/oder den Widerstand gegen die Einströmung mindern. Im abgebildeten Beispiel sind Aerodynamikmodulen 25, 24 auf der Aussenseite der Schale 2 bzw. auf dem Boden angeordnet, um die

einströmende Luft um die jeweilige Kante (untere Kante 1 1 der Schale 2, bzw. oberer Kante 23 der Beckenwand) glatt umzuleiten. Ferner sind den Einbauten 7 Regensammeielemente 30 unterstellt. Dadurch entsteht ein regenarmer Bereich 29, durch welchen die einströmende Luft ungehindert in den

Innenraum des Turms, und in den Regen 13 strömen kann. Die

Regensammeielemente 30 sind so gebaut, dass die Kühlungsluft im

Wesentlichen ungehindert durch bzw. zwischen den Regensammeielemente 30 nach oben strömen kann. Durch die Kombination der unbeengten

Lufteinströmung (danke der Aerodynamikmodulen 24, 25) einerseits, mit dem regenarmen, luftdurchlässigen Bereich 29 (dank der Regensammeielemente 30) andererseits, entsteht eine Wechselwirkung der beiden Massnahmen, welche zu einer noch höheren Luftdurchströmung führt, als die Summe der Luftdurchströmungs-Verbesserungen, welche durch die einzelnen

Massnahmen erreicht wird.

In der Figur 3B ist auch die Form der Aerodynamikmodule 25 zu sehen, welche an der Aussenseite der Schale 2 angebracht sind. In diesem Beispiel sind die Aerodynamikmodule 25 jeweils als ein etwa

tragflächenförmiges Luftführungsprofil gebildet, welches im Wesentlichen zwei Leitflächen 26, 28 aufweist. Die obere Leitfläche 28, auch Ablenkfläche genannt, dient dazu, die entlang der Schalenoberfläche herunterströmende Luft nach aussen zu drücken. Diese nach aussen gedrückte Luft wird anschliessend von der unteren Leitfläche 26, auch Umlenkfläche genannt, um eine Krümmung umgelenkt, damit die in den Innenraum einströmende Luft möglichst ohne Einengung um die Kante 1 1 der Schale 2 glatt umgeleitet wird.

Der untere Rand (Kante 23 des Wasserbeckens) der

Lufteinströmungsöffnung 10 kann auch mit einem oder mehreren

Aerodynamikmodulen 24 versehen werden. In diesem Beispiel ist ein

Aerodynamikmodul 24 abgebildet, welche als eine Rampe gebaut ist. Dadurch wird die einströmende Luft glatt über die Wand des Wasserbeckens 9 (Kante 23) glatt übergeleitet und die Einengung, welche sonst durch die abrupte Beckenkante 23 entsteht, kann auf dieser Weise verringert werden.

Die Wirkung dieser verschiedenen Massnahmen, sowie die besondere Wechselwirkung der Kombinationen von Massnahmen wird untenstehend näher erläutert. Der Luftströmungswiderstand des Regens im Kühlturm ist etwa proportional zur Regendichte und bei konstanter Regendichte umgekehrt proportional zum mittleren Durchmesser der Tröpfchen. Grössere Tröpfchen bieten insgesamt eine kleinere Angriffsfläche für die Luft, indem sie bei gleicher Regendichte weniger zahlreich sind. Daher besteht hierin eine Möglichkeit, den Luftwiderstand zu mindern und das Abtropfen an der Position 41 unterhalb der Einbauten 7 so zu beeinflussen, dass grössere Tröpfchen entstehen. Dabei wird durch definierte Abtropfpunkte und durch deren Formgebung die Bildung grosser Tropfen gefördert (angedeutet ist in Figur 3b sowie in Figuren 5 und 6b ein sägezahnförmiger Abschluss in der Austauschfläche der Einbauten 7).

Alternativ zu den Abtropfelementen können Sammelrinnen 40 aufgehängt werden, um Wassersträhnen zu erzeugen, die ebenfalls geringere Widerstände gegen den Luftstrom bilden (dies ist in Figur 7B ebenfalls angedeutet). Schräggestellte Sammelflächen, die wie in Figur 5 skizziert das Wasser in die Rinnen abgeben, bieten eine gewisse Vereinfachung des

Systems in den Fällen, in denen eine ausreichend freie Höhe zur Verfügung steht. Die Rinnen 40 und Flächen können so gerichtet werden, dass sie gleichzeitig als Umlenkhilfe für die einströmende Luft und daher zur Umsetzung des dynamischen Anteils des Luftstroms in arbeitsfähige statische

Druckdifferenzen wirken und die Druckverhältnisse weiter verbessern können. Weitere Gestaltungen und Varianten sind möglich, welche die grundsätzliche Funktion, nämlich Minderung der Wechselwirkung zwischen Luft und Regen erfüllen. So kann man unter anderem das gesammelte Wasser aus den Rinnen über Rohre kontrolliert abfliessen lassen.

Es muss aber darauf geachtet werden, dass durch die oben beschriebenen Massnahmen zur Minderung des Strömungswiderstands, der durch den Regen hervorgerufen wird, auch der direkte Wärmeaustausch im Regenraum beeinflusst wird:

Die Kühlleistung, d. h. der Wärmestrom beim Wärmeaustausch zwischen Regen und Luft in der Regenzone, liegt meistens unterhalb von 10% der Kühlleistung zwischen Wasser im Einbautenbereich des Turmes und aufsteigender Luft. Bei grösseren Türmen bewirkt diese Kühlleistung eine zusätzliche Senkung der Kaltwassertemperatur im Peripheriebereich der Regenschleier. Dadurch erwärmt sich aber die radial strömende Luft

entsprechend, wodurch sie weniger Wärme aufnehmen kann. Der zentrale Teil des Turms, der mit vorbelasteter Luft versorgt wird, verliert daher an

Kühlleistung.

Messungen und Modellrechnungen zeigen, dass das gekühlte Wasser insgesamt gesehen eher höhere Temperaturen annimmt. Eine

Unterdrückung des Wärmeaustauschs im Peripheriebereich ist somit aus thermodynamischer Sicht ohne weiteres zulässig und vorteilhaft, insbesondere wenn die oben beschriebenen Regensammelelemente vorzugsweise lediglich im Peripheriebereich implementiert werden.

Bis die Luft in den zentralen Bereich des Regenbereichs eindringt sind die Luftgeschwindigkeiten so tief geworden, dass der Widerstand des dortigen Regens zu keinen grossen Druckverluste führt. Aus diesem Grund können Regensammelelemente im inneren Regenbereich ausgelassen werden, mit der Folge, dass das Regensammeisystem wesentlich einfacher und kostengünstiger gebaut werden kann.

Da die Regensammelelemente nur im Peripheriebereich des Regenbereichs installiert werden, und da das Wasserbecken vorzugsweise ohnehin beibehalten wird, können die Regensammelelemente als

Nachrüstsystem installiert werden, ohne das ganze Regen- und

Wasserumlaufsystem revidieren zu müssen. Ferner, da das Wasserbecken beibehalten werden kann, sind Leckagen beim Fangsystem unkritisch und können toleriert werden.

Da es also ausreicht, die Wechselwirkung Luft/Wasser im Regenraum in dessen Peripheriezone (d. h. von aussen gezählt innerhalb einer Strecke von etwa 1/6 bis 1/4 des Turmradius) auszuschalten, um eine merkliche Senkung der Druck-Verluste zu erzielen, kann diese Massnahme ohne thermodynamische Nachteile verwirklicht werden. Die Profilkörper (Aerodynamikmodule) 25 sollen möglichst den vertikalen Anteil 18 (vergl. Figur 2) des Luftstroms im Peripheriebereich so weit umlenken, dass die Luft mit geringem Verlust beim Eintreffen in die Öffnung des Bauwerks über die ganze lichte Höhe 19 weitgehend horizontal,

gleichmässig und möglichst spitzenfrei hineinfliessen kann. Die geometrische Ausdehnung der Profilkörper 25 kann kompakt ausgelegt werden, jedoch können sie durch ausreichende Grösse so ausgelegt werden, dass eine

Vergleichmässigung der Strömung über die gesamte Höhe des Regenraums Wärmeaustausch gesichert ist. Die Profilkörper 25 sollen möglichst ausserhalb der inneren Oberfläche der Kühlturmschale vorgesehen werden, um nicht mit der Funktion der inneren Kühlturmeinrichtungen, wie z. B. einer eventuell vorhandenen Winterringleitung 17, zu interferieren, die bei Frost einen

Warmwasservorhang als Gefrierschutz erzeugt.

Das in Figur 3B abgebildete Aerodynamikmodul 25 ist mit einem Umlenkprofil 26 versehen, welches mit mehreren einzelnen Umlenkflächen 26 gebildet ist. Die Anordnung der einzelnen Umlenkflächen 26, und die

dazwischenliegenden Diskontinuitäten (Stufen 33) werden jetzt mit Bezug auf die Figuren 4A bis 4D beschrieben.

Die Figuren 4A und 4A zeigen die Luftströmung um eine wesentliche kontinuierliche Umleitfläche. Wenn die Krümmung der Umlenkfläche kleiner als ein gewisser Radius (abhängig von der Luftströmungsgeschwindigkeit) ist, können kleine, gegen die Umlenkfläche 26 abgeflachte Wirbeln entstehen (auch Strudel genannt), welche die Luftströmung auf Makroebene behindern können, und welche die gewünschte Umlenkung der Luftströmung nicht fördern.

Es ist jedoch möglich, solche Wirbel absichtlich entstehen zu lassen, bzw. zu schaffen, damit die vorbeiströmenden Luftströme noch stärker entlang der Umleitfläche umgeleitet werden. Eine solche Variante ist beispielsweise in den Figuren 4C und 4D abgebildet. Die Umleitflächen können mit einer oder mehrerer Diskontinuitäten (Stufen) 33 versehen werden, damit sich in jeder Stufe ein Wirbel 32 bildet. Solche Wirbel funktionieren auf ähnliche Weise wie die oben erwähnte„stagnierende Luft", sind jedoch viel kleiner, sie sind durch die Stufen 33 mindestens teilweise von dem Querwind abgeschirmt, und werden nicht durch äusserliche Böen usw. beeinträchtigt.

Die gewünschte Umlenkkrümmung der unteren Umlenkfläche 26 muss deshalb nicht zwangsläufig als eine kontinuierliche Krümmung gebildet sein. Sie kann vorteilhafterweise aus mehreren ebenen Flächen gebildet sein, welche aneinander in einem gewissen Winkel stehen.

Figur 5 zeigt eine Anordnung von Aerodynamikmodulen 25 an die untere Kante 1 1 einer Turmschale 2. In diesem abgebildeten Beispiel sind die Aerodynamikmodule (drei sind in Figur 5 sichtbar) nebeneinander an die Aussenfläche und an die Kante 1 1 der Schale 2 montiert. Das Gewicht der Schale wird auf Stützen 4 getragen. Luft aus der Umgebung des Kühlturms strömt durch die Lufteinströmungsöffnung 10 in den Regenbereich 8 ein. Der Regenbereich 8 weist einen regenarmen Bereich 29 auf, dank der

Regensammeielemente 30 (nur symbolisch in Figur 5 angedeutet), und einen Bereich 13, wo der Regen noch in voller Strömung von den Einbauten 7 herunterfällt. Die einströmende Luft fliesst unbeengt und ungehindert durch den regenarmen Bereich 29 in den inneren Regenbereich 13, wo sie nach oben hinaufgezogen wird. Die einströmende Luft fliesst auch im Wesentlichen ungehindert durch die Regensammeielemente 30 hinauf. Die

Luftgeschwindigkeit der einströmenden Luft ist etwa im Verhältnis zur

Quadratwurzel des Widerstandes, welcher im Luftstrom entsteht. Wenn zwei oder mehrere Widerstände (zum Beispiel Einengung der Luftströmung durch schlechte Aerodynamik, plus Regen im Regenbereich) in Serie stehen, werden sie die Strömung additiv beeinträchtigen, mit der Folge, dass eine Reduktion zweier oder mehrerer der in Serie stehenden Widerstände eine wesentlich grössere Wirkung hat, als die Summe der einzelnen Wirkungen gewesen wären, wenn die Widerstände einzeln reduziert worden wären. Deshalb hat die Kombination der Verbesserungsmassnahmen (Aerodynamikmodule und

Regensammeielemente) zusammen eine Wirkung, welche wesentlich höher ist, als die Summe der einzelnen Massnahmen.

Jedes der Aerodynamikmodulen 25 kann zum Beispiel separat an der Aussenfläche der Schale montiert werden. Diese modulare Bauweise hat den Vorteil, dass jedes Aerodynamikmodul 25 relativ leicht angehoben und gehandhabt werden kann. So können die Aerodynamikmodule 25 auch einfach abgebaut oder ersetzt werden. Bei einer Kühlturmschale von 120m

Durchmesser könnte man den unteren Umfang der Schale mit zum Beispiel zwischen 3 und 500 separat montierbaren Aerodynamikmodulen versehen. Vorzugsweise werden die Masse der Aerodynamikmodule so verhältnismässig gewählt (z.B. zwischen 1/20 und 1/300 des Umfangs der Schale), dass die gesamte Zusammensetzung der Aerodynamikmodulen leicht und schnell montiert werden kann. Die Bauweise der Aerodynamikmodulen 25 wird nachstehend beschrieben.

Wie auch in der Figur 5 abgebildet, können die Aerodynamikmodule 25 Seitenflanschen 27 aufweisen, welche zum Beispiel zum Verbinden der nebeneinanderliegenden Aerodynamikmodule 25 dienen können, und/oder zusätzliche Leitfläche bilden können, um die einströmende Luft in der Nähe der Aerodynamikmodulen 25 in eine radiale Richtung zu leiten (die Richtung radial von der zentralen Achse des Kühlturms nach Aussen).

Figur 5 zeigt auch einige Beispiele, wie die Querschnittsform der Aerodynamikmodule 25 gebildet sein kann. Die oberste der drei

Formenbesipiele ist mit einem unteren Leitflansch Versehen. Die unterste der drei Formen ist mit einem kleinen Abstand an die Schalenoberfläche montiert. Dieser Abstand kann zum Beispiel als Wasserdurchlauf dienen.

Figur 5 zeigt auch verschiedene mögliche Varianten der Regensammeielemente 30. Eine Mehrzahl von zum Beispiel U- bzw. V- förmigen Rinnen 40 können im Regenbereich montiert werden, oder eine Mehrzahl von Abtropfelementen 41 . Es können auch schräge Sammelflächen (oberste Abbildung) so montiert werden, dass der gesammelte Regen in den Rinnen 40 läuft, wovon er abgeleitet wird.

Ferner zeigt Figur 5 in Querschnitt eine Reihe von Beispielen, wie die Aerodynamik der Schalestützen 4 verbessert werden kann.

Aerodynamikprofile 34 bzw. 35 werden an die Front- bzw. Hinterseite des jeweiligen Schalestützes angebracht, damit auch hier weniger Einengung durch die um die Schalestützen strömende Luft stattfindet.

In Figur 5 wird auch angedeutet, wie regenraumtaugliche Instrumente wie ein Regenraum-Pitot 53 zur Messung der Luftgeschwindigkeit und des statischen Drucks im intensiven Regen eingesetzt werden können. Die Sensorköpfe dieser Instrumente sind so gebildet, dass sie nach Form und Grösse den Messvorgang vom Regenaufschlag trennen können und ungestört durch den Regen die Werte der Luftparameter (z.B. statischer Druck und Staudruck) erfassen.

Figur 6A zeigt nochmals die Lufteinströmung bei einem Kühlturm ohne aerodynamische Verbesserungsmassnahmen. Figur 6B zeigt als Beispiel wie diese Lufteinströmung durch die Anwendung von einem oder mehreren der abgebildeten Massnahmen verbessert werden kann. In diesem Beispiel sind Aerodynamikmodule 25 an der Schale 2, eine Umlenkrampe 24 am Boden, Regensammeielemente 40 im Regenbereich 8 und Aerodynamikprofile 34 an den Schalestützen 4 montiert. In diesem Beispiel sind die

Regensammeielemente als Abtropfelemente 41 gebildet, wobei diese auch durch Rinnen 40 ersetzt, und gegebenenfalls auch noch mit

Regensammeiflächen angereichert werden könnten. Die Umlenkrampe 24 in Figur 6B ist als flache Rampe gebildet, könnte aber eine andere Form haben, wir zum Beispiel die Umlenkrampe in Figure 7B.

Zur Minderung der Luft-Druckverluste an der Stelle, an welcher der Luftstrom auf den Regen 13 stösst, wird die Regendichte in der Peripherie durch Anpassung der Besprühung reduziert und Abtropfelement 41 zur

Unterbindung der Bildung von kleinen und statt dessen Förderung der Bildung von grossen Tropfen eingesetzt. Bei der dargestellten Ausführung werden die Abtropfstellen und die Tropfengrösse durch die Geometrie der sägenförmigen Abschlüsse in etwa vorgegeben. Das Abtropfelement kann zum Beispiel an der gleichen Struktur wie die Einbauten 7 durch rostfreie Seile oder Gestänge aufgehängt werden. Figur 7A zeigt nochmals die Lufteinströmung bei einem Kühlturm ohne aerodynamische Verbesserungsmassnahmen. Figur 7B zeigt als weiteres Beispiel wie diese Lufteinströmung durch die Anwendung von einem oder mehreren der abgebildeten Massnahmen verbessert werden kann. In diesem Beispiel sind wieder Aerodynamikmodule 25 an der Schale 2, eine

Umlenkrampe 24 am Boden, und Regensammeielemente 40 im Regenbereich 8 montiert. In diesem Beispiel sind die Regensammeielemente als Rinnen 40 gebildet, wobei diese gegebenenfalls auch noch mit Regensammeiflächen angereichert werden könnten. Die Umlenkrampen 24 in Figur 7B kann zum Beispiel aus massivem Beton, Asphalt oder dergleichen um die Füsse 37 der Schalenstützen gebaut werden. Vorzugsweise wird die Umlenkrampe von der Wand des Wasserbeckens 9 mechanisch isoliert, damit bei unterschiedlichen thermischen Expansionskoeffizienten keine unerwünschten mechanischen Spannungen zwischen Rampe 24 und Wasserbecken entsteht.

Die Aerodynamikmodule 25 können als Festkörper gebaut werden, vorzugsweise aus einem leichtem, wetterbeständigen Material wie etwa Styropor, damit das gesamte Gewicht der Aerodynamikmodule 25 um den Umfang des Kühlturms die Baustatik der Schale nicht beeinträchtigt.

Vorzugsweise können die Aerodynamikmodule als Hohl- oder Profilkörper gebaut werden. Figur 8 zeigt als Ausführungsbeispiel wie ein Aerodynamikmodul 25 z.B. aus Blech gebildet werden kann. Selbstverständlich kann das Aerodynamikmodul 25 auch aus anderen geeigneten Materialien gefertigt werden, wie zum Beispiel Glasfaserkunststoff (GFK) oder

Kohlenfaserkunststoff.

Die Aerodynamikmodule 25 können typischerweise ca. 3m hoch sein, und zum Beispiel 2m breit. Der Hohlraum zwischen dem

Aerodynamikmodul 25 und der Schale 2 kann so gebildet sein, dass er für Menschen begehbar ist. Wenn der Kühlturm mit nebeneinander befestigten Aerodynamikmodulen 25 umgebaut wird, bilden die zusammengestellten Hohlräume einen begehbaren Tunnel. Somit wird eine nahe Inspektion der Aerodynamikmodule von innen und/oder der Schale 2 von aussen ermöglicht. Im Beispiel von Figur 8 sind die Ablenkfläche 28 und die

Umlenkfläche 26 kontinuierlich ohne Diskontinuität zusammenlaufend, und bilden ein trageflächeförmiges Profil. Die Umlenkfläche kann jedoch auch mit Stufen 33 versehen werden, wie oben beschrieben.

Das in Figur 8 abgebildete Aerodynamikmodul weist zwei Seitenflanschen 27 auf. Solche Flanschen können die Steifigkeit des

Aerodynamikmoduls stärken. Sie können auch als Luftströmungsleitflanschen dienen, um die um das Aerodynamikmodul 25 strömende Luft radial zur zentralen Achse des Kühlturms zu führen. Die Flanschen 27 können auch dazu dienen, nebeneinander montierte Aerodynamikmodule 25 zusammen zu verbinden, indem man nebeneinanderliegende Flanschen 27 zusammen verbindet. Es ist jedoch von Vorteil, eine Spalte 48 (siehe Figur 10) zwischen nebeneinandergesetzten Aerodynamikmodulen 25 zu lassen, wobei genügend Raum für thermische Expansion bzw. Kontraktion bleibt, damit keine

thermischen mechanischen Spannungen in die Bausubstanz der Schale 2 geleitet werden.

Das Aerodynamikmodul 25 von Figur 8 weist beispielsweise eine Befestigungslippe 42 auf. Die Funktion dieser Lippe 42 ist in Figur 9 näher erläutert. In diesem Beispiel wird das Aerodynamikmodul 25 an ein

Befestigungselement 44,45,47 befestigt, welches selber an der Schale befestigt ist. Um die Montage des leichten Aerodynamikmoduls 25 zu

erleichten ist das Befestigungselement mit einer zweiten Lippe 44 versehen, an welcher die Befestigungslippe 42 des Aerodynamikmoduls 25 angehängt werden kann. Somit kann jedes Aerodynamikmodul 25 vorläufig aufgehängt werden, bevor es zum Beispiel am unteren Befestigungsteil 47 geschraubt oder sonst befestigt wird.

Figur 9 zeigt in vereinfachter, schematischer Ansicht, wie ein Aerodynamikmodul 25 an der Schale 2 befestigt werden kann. Vorzugsweise werden die Aerodynamikmodule 25 lösbar an einem Befestigungselement 44, 45, 47 befestigt, und zwar damit sie oben durch die obere Befestigungslippen 42, 44 und unten durch den Befestigungsteil 47, zum Beispiel mit Schrauben 51 , befestigt werden. Ein Abstandselement 45 kann die Befestigungslippe 44 und den Befestigungsteil 47 in einem vorbestimmten Abstand zueinander halten. Einstellungselemente (nicht abgebildet) können auch den Abstand zwischen Befestigungslippe 44 und den Befestigungsteil 47 nach Bedarf einstellen.

Figur 9 zeigt auch, wie ein Übergangslatz 43 über dem

Aerodynamikmodul 25 an die Schale 2 und/oder gegebenenfalls an das Aerodynamikmodul 25 angebracht werden kann, um den Übergang vom Profil der Schale 2 zum Profil des Aerodynamikmoduls 25 glatt zu überbrücken, damit möglichst keine Diskontinuität der Fläche zwischen der Schale 2 und dem Aerodynamikmodul 25 entsteht. Der Übergangslatz kann auch im

Aerodynamikmodul integriert werden, indem die obere Kante des

Aerodynamikmoduls so gebildet ist, dass sie ohne wesentliche Diskontinuität an die Aussenfläche der Schale 2 befestigt werden kann.

Unter feuchten, kalten Wetterbedingungen kann sich Eis auf der oberen Krone des Kühlturms bilden, welches sich lösen und auf die

darunterliegende Schalefläche herunterstürzen kann. Stösst das

herunterfallende Eis auf eine wesentliche Diskontinuität in der Fläche, entsteht ein Anschlag, welches die Fläche beschädigen kann.

Der Winkel α zwischen der Aussenfläche der Schale 2 und der oberen Ablenkfläche 28 kann auch so gewählt werden, dass ein solcher Eisschlag die Ablenkfläche 28 des Aerodynamikmoduls 25 möglichst wenig beschädigt. Vorzugsweise beträgt der Winkel α zwischen 10 ^° und 40 ^° . Im abgebildeten Beispiel beträgt der Winkel α vorzugsweise zwischen 15 ^° und 30 ^° .

Die in Figur 9 abgebildete Ablenkfläche 28 ist flach und eben gebildet, damit die Herstellung des Aerodynamikmoduls vereinfacht werden kann. Die Ablenkfläche kann jedoch auch anders gebildet sein, zum Beispiel mit einer konvexen oder konkaven Krümmung.

Der Übergang zwischen Ablenkfläche 28 und Umlenkfläche 26 kann als Inflexionspunkt bzw. Inflexionslinie oder Inflexionsregion 52 zwischen den Flächen angesehen werden. Obwohl die Krümmung der Umlenkfläche zwischen Inflexionspunkt 52 und der unteren Kante der Umlenkfläche nicht konstant sein muss, kann man von einer durchschnittlichen Krümmung sprechen, mit einem Radius 38. Der durchschnittliche Krümmungsradius 38 der Ablenkfläche 26 muss selbstverständlich an die Geometrie des Kühlturms, sowie an die Lufteinströmungsgeschwindigkeit usw. angepasst werden. Bei einem Naturzug-Kühlturm, zum Beispiel, könnte der Krümmungsradius der Umlenkfläche zwischen 0.8m bis 2m sein. Dieser Krümmungsradius 38 ist auch mit dem Ablenkabstand 39 gebunden. Die Ablenkfläche soll die entlang der Schale herunter strömende Luft nach aussen ablenken, bevor sie

anschliessend in die Lufteinführungsöffnung hineingezogen wird. Der

Ablenkabstand kann zum Beispiel zwischen 0.8 und 2m sein.

Figur 10 zeigt wie mehrere Aerodynamikmodule 25 nebeneinander an der unteren Kante einer Turmschale 2 montiert werden können. In diesem Beispiel werden zuerst die Befestigungselemente 50 an die Turmschale 2 befestigt. Vorzugsweise werden sie an bestehenden Befestigungspunkten in der Turmschale 2 befestigt. Oft wurden Turmschalen aus Beton gegossen, und die dazu notwendigen Schalungen wurden üblicherweise vorübergehend durch Schrauben oder sonstige Befestigungen durch den Beton aneinander gehalten. Solche Schrauben sind oft noch nach dem Bau einbetoniert geblieben, und bieten sehr stabile Befestigungspunkte. Wo solche Schrauben entfernt wurden, bleiben oft noch die entsprechenden Öffnungen (Löcher), welche sich ebenfalls (z.B. mit Dübeln) als Befestigungspunkte für die Aerodynamikmodule 25 eignen. Ansonsten können die Befestigungselemente 50 mit Klebstoff (etwa Epoxy), bzw. durch die Bohrung neuer (möglichst kleiner) Befestigungslöcher befestigt werden. Man versucht dadurch, die Baustatik der Schale so wenig wie möglich zu beeinträchtigen.

Figur 10 zeigt auch wie die Aerodynamikmodule 25 nicht dicht nebeneinander montiert werden müssen. In diesem Beispiel bestehen Spalten 48 zwischen Aerodynamikmodulen 25. Diese Spalten 48, welche zum Beispiel 5mm bis 40mm breit sein können, können als thermische Expansionsspalte dienen. Sind die Aerodynamikmodule 25 aus Metall gefertigt, zum Beispiel, und die Turmschale 2 aus armiertem Beton, so werden die Aerodynamikmodule 25 sich wesentlich mehr thermisch ausdehnen und schrumpfen als die Turmschale 2. Solche Expansionsspalten 48 können deshalb vermeiden, dass solche zusätzliche thermische Spannungen in den Aerodynamikmodulen 25 in die Baustatik der Turmschale eingeleitet werden.

Wie in Figur 10 sowie Figur 12 abgebildet, können die Spalten 48 auch, zum Beispiel mittels eines Kappestreifens 49, abgedeckt werden, um die Luftströmung zu verbessern und/oder um Wassereintritt in den Innenraum des z.B. hohlen Körper des Aerodynamikmoduls 25 zu vermeiden.

Figuren 10 und 1 1 zeigen auch etwas mehr im Detail, wie die Aerodynamikmodule 25 an der äusseren Fläche der Schale 2 angehängt bzw. befestigt werden können. In diesem Beispiel ist jedes Befestigungselement 50 so gebildet, dass es zwei nebeneinanderliegende Aerodynamikmodule halten kann. Auf diese Weise kann man eine Einstellung bzw. ein Abfluchten der unteren und/oder oberen Kanten der nebeneinanderliegenden

Aerodynamikmodule 25 vermeiden.

Die Funktion der Befestigungslippe 42, 44 wurde schon mit Bezug auf die Figur 9 beschrieben. In einem ersten Schritt können die

Befestigungselemente 50 an der Turmschale 2 vormontiert werden.

Anschliessend können die einzelnen Aerodynamikmodule 25 an die

Befestigungselemente 50 angehängt und/oder befestigt werden. Dank

Einstellungselementen (nicht abgebildet) können auch der Abstand zwischen Befestigungslippe 44 und Befestigungsteilen 46, 47 nach Bedarf eingestellt werden, um zum Beispiel Unebenheiten der Oberfläche der Turmschale und/oder unterschiedliche Dimensionierung der Aerodynamikmodule 25 auszugleichen.

Das Lufteinströmungssystem, -verfahren und Aerodynamikmodul 25 der Erfindung wurden oben anhand von Beispielen beschrieben. Weitere Erläuterungen zur Wirkung und zu den Vorteilen der Erfindung werden jetzt nachstehend näher beschrieben: Die Gestaltung der Profilkörper 25 kann gemäss Figur 3b und 4A bis 4D so vorgenommen, dass der Luftstrom während der Beschleunigungsphase am Lufteintritt 10 möglichst eng an die dazu optimal geformte Grenzfläche bzw. Leitoberfläche der Einbauten 7 ohne Ablösung anliegt. Auch vor dem Punkt, an dem ein Abreissen der Strömung unvermeidlich wird, bleibt die Strömung durch ein- oder mehrfache Ablösungsschritte weiterhin eng an die Profilkörper 100 gebunden. Kontrollierte, ein- oder mehrfach auftretende Ablösungsschritte werden durch Diskontinuitäten (Knickpunkte, Kanten oder andere Hindernisse, wie in Figur 4 angedeutet) in der Führungsfläche hervorgerufen, indem die Profilkörper eine kleine Strömungswalze 1 18 anstelle einer Turbulenzstrasse entstehen lassen (in Figur 4D ist jeweils das vergrösserte Detail gezeigt). Die Walze 33 ermöglicht eine grössere Umlenkung der Strömung, die sich anschliessend an eine passend geformte Auffangfläche 26 wiederanlegt. Die Walze 33 soll mit möglichst wenig Reibung stabil bleiben.

Eventuell kann die Installation einer Umlenkplatte 27 (Figur 7b) erforderlich werden. Diese Vorrichtung kann aus einfachen ebenen Flächen oder leicht gekrümmten Platten bestehen, die zum Nachtrimmen der

Luftverteilung eingesetzt werden können. Sie kann auch als Ersatz einer der oben beschriebenen Stufen der Profilkörper 33 oder für deren Unterstützung durch weitere Ablösungsschritte ausgelegt werden. Die Umlenkplatte 27 kann in kalten Klimaregionen auch hinsichtlich möglicher Schneelasten ausgelegt werden.

Bei Naturzugkühltürmen ist die untere Kante der Schale

üblicherweise scharf gebildet. In einzelnen Fällen wird die Kante innerhalb der Dicke der Schale lediglich abgerundet, wodurch diese Massnahme nur wenig positive Wirkung in die Tiefe der Strömung bieten kann. Grössere, aus der Schale nach aussen ragende Massnahmen wurden bauseitig bisher nicht vorgenommen.

Beim Lufteintritt von Naturzugtürmen läuft die Luft horizontal in die Lufteinführungsöffnung ein. Diese ist, wegen ihrer Höhe und schräger

Wärmeaustauscheintrittsgeometrie an der Schale, nur schwierig mit speziell ausgelegten Geräten wie Bühnen zugänglich. Der Umfang der Eintrittsöffnungen an Kühltürmen liegt typischerweise bei 300 und mehr Metern.

Es besteht ausserdem das Erfordernis von winterfestem Betrieb. Ein bekanntes Bell Mouth-System an einem Kühlturm wäre bei horizontalem Verlauf rund um den Turm eine ausgeprägte Schnee- und Hagelfalle, deren Gewicht wegen der Schnee- und Eisablagerungen sehr schnell zunehmen würde, wobei die dadurch entstehenden hohen Belastungen eine Gefährdung der gesamten Konstruktion darstellen kann. Die rechtzeitige Entfernung von Schnee und Eis auf 10 m Höhe wäre während eines Schnee- oder Hagelsturms fast unmöglich. Auch bei günstigeren klimatischen Verhältnissen könnten glockenförmige und ähnliche nach oben offene Formen problematisch werden, z. B. wegen der sogar in den Tropen vorkommenden Hagelfälle.

Die Aerodynamikmodule 25 können hingegen mit einer

Schutzabdeckung mit steilem Winkel versehen sein, und gegebenenfalls selbst-entsorgend so konzipiert werden, dass sie alle Ablagerungen verhindern bzw. Ablagerungen ohne Wartungsaufwand sofort von den Formen abgleiten würden, ehe sie sich verfestigen könnten.

Ein Sonderproblem, das während Frostwetter bei Naturzugkühltürme auftritt, ist die Bildung von Eiszapfen um die Austrittöffnung um die Krone der Turmschale herum. Diese Eiszapfen lösen sich und stürzen als Eisprojektile von ganz oben her mit hoher Geschwindigkeit herunter. Die Eisblöcke fallen entlang der äusseren Wand der Schale und können mit grosser Wucht und Fallgeschwindigkeiten von etwa 200 Stundenkilometer auf die Einstromhilfen aufschlagen. Bekannte Bell-Mouth-Eintrittsöffnungen würden solchen

Aufschlägen nicht widerstehen können.

Die Aerodynamikmodule 25 können mit Schutzabdeckungen konzipiert werden, so dass sie solche Eisprojektile ablenken. Die gewählte Konstruktion sieht zu ihrer Herstellung ausserdem die Verwendung von schlagfestem, zähem Material vor, um bei Hagel oder Eisschlag stabil zu bleiben. Die obere Kante der Lufteintrittsöffnungen 10 ist von der Baustatik her gesehen ein stark belastetes Element, das grossen Lasten, vor allem bei stürmischen Winden, eventuell auch starken Rüttelbewegungen, wie bei Erdbeben, ausgesetzt sein kann. Zusätzliche Lasten sind möglichst klein zu halten, und an den Betonteilen des Turms soll vorzugsweise nicht gedübelt und gebohrt werden. Deshalb können die Aerodynamikmodule 25 in Leichtbau als Hohlkörper ausgeführt werden. Für die Befestigung können bestehende, aus der ursprünglichen Gleitverschalung bereits vorhandene Löcher verwendet werden, um keine weiteren, für die Statik nachteilige Veränderungen am

Bauwerk hervorzurufen. Vor allem bei nachträglicher Anbringung der

Form körper während der Nachrüstung an bestehenden Türmen ist es nicht zulässig, in die Struktur zu bohren, oder sie sonst noch wesentlich zu belasten.

Ausserdem ist die Konstruktion der Aerodynamikmodule 25 als "geschlossene" Einströmhilfen als vorteilhaft für den Korrosionsschutz der darunter liegenden Betonstruktur und für die Befestigungskonstruktion aus Stahl zu beurteilen. Diese werden so gut wie gar nicht mit Regenwasser in Berührung kommen und sind somit in viel geringerem Mass irgendwelchen Umwelteinflüssen wie dem Wechselspiel von Regen, Schnee, Sonne und Wind ausgesetzt.

Die Grösse und Stabilität der Einströmhilfen lassen die Begehung durch eine Person im Inneren zu, um künftig bei Bedarf den Teil der

abgedeckten Betonschale einschliesslich der Befestigungskonstruktion begutachten zu können.

Die vorher beschriebene Umlenkplatte 27 kann gerade unterhalb der Profilkörper 25 aufgehängt werden, damit sie ebenfalls durch die oberen Ablenkfläche 28 geschützt und durch Eisschläge nicht zerstört wird.

Eine Schwachstelle der konventionellen Kühltürme, besonders bei Naturzugkühltürmen, liegt in der Empfindlichkeit ihrer Kühlleistung gegenüber Wind vor Ort. Dies beruht auf der relativ bescheidenen Geschwindigkeit der radialen Zuluft des Turms, die im Eintrittsbereich 10 mit ca. 5 m/s die gleiche Grössenordnung hat wie diejenige der oft vorkommenden moderaten örtlichen Winde. Schon bei niedriger Geschwindigkeit des Winds im Eintrittsbereich 10 des Kühlturms kann die Luftströmung gestört werden. Die Aerodynamikmodule 25 können deshalb mit radialen Leitplatten oder Lamellen 27 ausgerüstet werden (in Figur 5 ist dies anschaulich dargestellt). Solche Leitplatten oder Lamellen 27 stabilisieren den oberflächennahen Luftstrom so weit, dass

Störungen der Funktionen der Vorrichtung durch die lokalen Winde

unterbunden oder zumindest reduziert werden können.

Auf der dem Wind zugewandten Seite der Turmschale 2 kann bei Regen wegen der enormen Flächengrösse der Turmschale 2 lokal sehr viel Wasser ablaufen, was nicht zu einer zusätzlichen Last, z. B. gegebenenfalls durch Aufstauen von Wasser im Hohlraum der Aerodynamikmodule 25, führen soll. Deshalb können die Aerodynamikmodule mit einem Wasser-Ableitsystem versehen werden, damit das Wasser entweder um die Aerodynamikmodule 25 herum oder durch die Aerodynamikmodule 25 hindurch fliessen kann. Hierzu kann an der Anlegekante der Ablenkfläche 28 gegen die Turmschale 2 eine Spalte offengelassen werden, damit das Regenwasser frei hinter dem

Aerodynamikmodul 25 fliessen kann. Dazu dienen auch extra eingerichtete Abflüsse in Form von Spalten oder Löchern im Unterteil des

Aerodynamikmoduls 25.

Die Abstimmung zu einer Gesamtmassnahme erfolgt bei Neubauten von dem Entwurfs-Engineering des Turms, bei Nachrüstungen nach einem Beurteilungs-Engineering der bestehenden Situation, und in beiden Fällen indem besonders die Regendichteverteilung innerhalb des Turmes und die Auslegung der Einbauten optimal ausgelegt werden, um ein Maximum an Nutzen hinsichtlich Kühlleistung im neu gebauten bzw. nachgerüsteten bestehenden Kühlturm zu erzielen. Hierzu sind entsprechende rechnerische Werkzeuge sowie aus Messungen abgeleitete Datenbanken entwickelt worden, woraus die verschiedenen Parameter der Massnahmen (Tiefe und Umfang der Einwirkungen am Regen, Grad der Einwirkungen am Windprofil, Umfang der Massnahmen zur Nutzung der dynamische Komponente des Druckes) sowie der Anpassungen am Turm (Regendichte- Verteilung und Veränderungen am Einbau) abgeleitet werden können. Zum korrekten Engineering der Massnahmen und für deren

Abstimmung bei Nachrüstungsprojekten gehört neben der Nutzung der oben erwähnten Werkzeuge und Datenbanken somit die Erfassung des Ist-Zustands des Turmes vor und während der verschiedenen Etappen der Nachrüstung. Hierzu gehören regenraumtaugliche Instrumente wie ein Regenraum-Pitot 53 zur Messung der Luftgeschwindigkeit und des statischen Drucks im intensiven Regen. Die Sensorköpfe dieser Instrumente sind dadurch gekennzeichnet, dass sie nach Form und Grösse den Messvorgang vom Regenaufschlag trennen können und ungestört durch den Regen die Werte der Luftparameter (statischer Druck und Staudruck) erfassen. Dabei bedient man sich des vorhandenen Luftstroms im Turm zur Erzeugung des für die Messung erforderlichen Luftstroms durch die Instrumente. Auf ähnlicher Weise wird auch die Lufttemperatur unverfälscht vom Regenaufschlag erfasst.

Die Ergebnisse der vielen durchgeführten Messungen wurden in Datenbanken kondensiert und 2- und 3- dimensionale Finite Element- Programme zur Modellierung der Hydraulik, Aerodynamik und Thermodynamik der Türme erstellt und nachgewiesen, dass man mit diesen Werkzeugen die Kühltürme rechnerisch korrekt nachbilden kann und dass dabei das

Engineering und die Optimierung der in der vorliegenden Beschreibung erwähnten Massnahmen realisiert werden.

Bei der Konstruktion wurde besonders auf die Eignung der Erfindung für Nachrüstungsprojekte geachtet. Neben dem leichten Design sind hier die Anpassungsfähigkeit an existierende Bauwerke und derer variierende

Bautoleranzen zu bedenken. Es wird modulare Bauweise verwendet. Die Elemente können zum Beispiel so aufgehängt und/oder befestigt werden, dass sie flexibel an unterschiedlich lokalisierte Befestigungspunkte angepasst werden können, auch dann, wenn die Position dieser Befestigungspunkte eine grössere Toleranz aufweist.

Die oben beschriebenen Massnahmen sind hier vor allem am

Beispiel des Naturzug-Nasskühlturms dargestellt. Sie finden nach

entsprechender konstruktiver Anpassung jedoch auch Anwendung bei allen Kühlturmtypen von Kraftwerken (wie zum Beispiel bei hybriden, mit und ohne Ventilatoren betriebenen Kühltürmen) und entsprechend bei anderen, in der Industrie verwendeten Kühltürmen oder sonstigen Kühleinrichtungen.

Messungen haben ergeben, dass die Eliminierung von

Geschwindigkeitsspitzen massgebend für die Wirksamkeit und Umfang der weitere im Regenraum vorzusehende Massnahmen zur Reduktion des

Druckverlustes im Regenraum ist.

Da der Widerstand im Regen und der Widerstand am Eintritt in etwa als in Serie geschaltete Widerstände auftreten können, werden die Beiträge zur Minderung der Gesamtwiderstand dieser einzelnen Widerstände erst voll genützt, wenn beide im gleicher Weise so weit wie sinnvoll machbar reduziert werden. Die Erhöhung der Luftmenge steigt überproportional mehr als die durch die einzelnen Massnahmen sich ergebende Summe derer Beiträge.

Die Kühltürme, unter ihnen insbesondere die Naturzugkühltürme, sind demnach Apparate von sehr grossen Dimensionen, wahrscheinlich die grössten thermodynamischen Apparate, die überhaupt existieren und deren messtechnische Erfassung sehr problematisch ist. Besonders schwierig ist die Messung der physikalischen Parameter innerhalb des Regenraums, der typische Abmessungen von 8 bis 12 m Höhe und horizontale Durchmesser von 22 bis 120 m aufweist. Der Regen im Regenraum des Turmes erschwert die Luftmessungen erheblich, weil die Regendichte im Turm mit bis 5.0 kg/m2s mehr als 1 1 -mal intensiver ist als die Dichte des bisher maximal beobachteten Tropenregens (als absoluter Rekord wurde 1947 in Schangdi, China, eine Dichte von 0.12 kg/m2s des Tropenregens gemessen).

Im Regen des Regenraums 8 treten starke

Strömungswechselwirkungen mit der Luft auf, die bei den Messungen eliminiert werden müssen, um verwertbare Messwerte der Luftparameter zu erzielen. Bei bisher gebauten Türmen konnten die physikalischen Parameter im Regenraum in der Vergangenheit kaum untersucht werden. Mess-Sensoren in diesen Zonen zu positionieren gestaltet sich sehr schwierig, und die Messungen ergaben örtlich und zeitlich stark variierende Resultate, die nicht verwertbar sind. Dadurch sind massgebende Vorgänge in diesen an sich einfach strukturierten, jedoch gigantischen Anlagen bisher quantitativ weitgehend unbekannt geblieben.

Man begnügt sich daher bis heute damit, in punktuellen Messungen leicht zu bestimmende Grössen, wie z. B. Temperatur und Feuchte der zufliessenden Luft, des zugeleiteten Warmwassers und des abgeleiteten Kaltwassers zu erfassen. Solche Parameter sind für die Eingabe in einfache numerische Modelle (man spricht von Punktmodellen) zwar geeignet, und dies mag auch für die ungefähre empirische Berechnung von Kühltürmen gereicht haben. Diese Messungen genügen aber nicht zur Suche nach Massnahmen für eine wirkliche Verbesserung der Kühlleistung eines Turms, wofür eine gute Kenntnis der Druckverhältnisse in der turbulenten Luftströmung insbesondere im Regenraum des Turms erforderlich ist.

In Anbetracht der oben genannten Probleme mussten im Rahmen der hier beschriebenen Untersuchungen für die Vorbereitung der vorliegenden Erfindung auch neue apparative, messtechnische Entwicklungen und

Vorgehensweisen entwickelt werden, mit denen neue Erkenntnisse über die lokalen Strömungen und Druckvorgänge im Regenraum des Turmes gewonnen werden konnten. Mit wenig Erfolg wurde dann zuerst über Jahre probiert, mit von aussen über Gestänge eingeführten Drucksensoren etwas über die

Verhältnisse im Regenraum zu erfahren. Diese Misserfolge bei den Messungen waren teilweise auf Störungen durch das Wasser auf die Drucksensoren der Luft, teilweise aber auch auf natürliche Pulsationen beim Zug des Turmes zurückzuführen. Es kam noch hinzu, dass man mit Gestänge nicht weit genug in den Regenraum hineinreichen und die Positionierung nur sehr ungenau vorgenommen werden konnte.

Schliesslich mussten noch aufwendigere Messkampagnen durchgeführt werden, bei welchen an Kühltürmen in Leibstadt und Gösgen (beides Standorte in der Schweiz) die Voraussetzungen für zuverlässige verwertbare Messungen geschaffen werden konnten. Dazu wurden besondere Schutzmassnahmen zur Trennung der Phasen Luft und Wasser bei den Sensorköpfen gegen Störungen der Messungen durch den Regen eingeführt. Ausreichend lange Fahrschienen und Teleskopantriebe 156 (angedeutet in Figur 5) wurden für die genaue Positionierung der Messköpfe tief im

Regenraum in den Türmen dieser beiden Kraftwerke installiert. Die

Messsensoren wurden so konzipiert, dass der Einfluss des Wassers bei den Messungen der Luftparameter vollständig ausgegrenzt werden konnte, siehe als Beispiel den Regenraum-Pitotsensor 155 in Figur 5.

Diese Messungen mit den neuen Vorrichtungen waren schliesslich erfolgreich. Entgegen früheren Vermutungen, dass der Regen sich nur mässig auf die Verluste auswirkt, zeigte sich, dass der Regenschleier vielmehr wie eine Barriere mit ausserordentlich starkem Drosseleffekt auf die Luftströmung wirkt, so dass innerhalb des Regens nach wenigen Metern Strömungsweg bis ca. 75% des Gesamtzugs des Kühlturmes vernichtet werden. Die Verlustanteile durch die Regenfront alleine tragen mit etwa 2/3 (nämlich 50% des

Gesamtzugs) und durch die Hindernisse des Bauwerkes am Eintritt mit 1/3 (25% des Gesamtzugs) zu diesen Verlusten bei. Lediglich etwa 25% des Zugs werden zu nützlicher Arbeit zur Überwindung des Widerstandes des aktiven Teils des Turms (d. h. in dessen thermodynamische Einbauten) verwertet.

Diese Messergebnisse wurden durch Kontrollmessungen auf Kontinuität überprüft sowie mit alternativen Testmethoden bestätigt. In Gösgen und Leibstadt separat durchgeführte Messungen ergaben stets ähnliche und konsistente Resultate.

Es herrscht ein sehr grosser, alle anderen Verluste weit übertreffender spezifischer Widerstandsbeiwert des Regens, gemessen in radialer Richtung.

Verluste sind konzentriert in einem radialen Bereich ausgehend von der Vordergrenze des Regens bis etwa zu einer Tiefe von 5 m in den Regen hinein, wo eine sichtbare Wechselwirkung mit starken turbulenten

Verformungen des Windfeldes und des Regenschleiers vor sich geht.

Bauliche Hindernisse fördern weiter die unerwünschte inhomogene Verteilung der Luftgeschwindigkeit. Man beobachtet die Erzeugung eines gegen den Zug des Turms wirkenden Drucks des fallenden Wassers.

Die Verluste durch den Regen sind grösstenteils dissipativ und können nicht zurückgewonnen werden.

Die oben beschriebenen Massnahmen können individuell oder in Kombination an verschiedene Grössen und Formen von Regenräumen und Peripheriebereichen angepasst werden können, z. B. an Nass-, Trocken- und Hybridkühler mit natürlichem oder mit durch Ventilatoren erzeugtem Luftzug. Sie sollen auch bei Anlagen, die mit Schallschutz ausgerüstet sind, und insbesondere bei Neubauten wie auch bei bestehenden Anlagen, als

Nachrüstung, einsetzbar sein.

Sie können vorzugsweise so gestaltet werden, dass sie bei allen meteorologischen Bedingungen, im Winterbetrieb gegen Schneelasten durch turmexterne und gegen Eislasten durch türm interne Massnahmen, ihre Aufgabe möglichst über die ganze Lebensdauer des Kraftwerks bzw. anderer

Industrieanlagen erfüllen.

Die Massnahmen können vorzugsweise so gestaltet werden, dass sie kostengünstig gebaut werden können und mit möglichst geringem

Wartungsaufwand ihre spezifizierte Aufgabe erfüllen.

Solche Massnahmen können auch bei anderen Typen und Formen von Kühlern, wie Zellenkühltürme, die meistens rechteckigen Grundriss haben, oder an Luftkondensatoren und verschiedene Arten von Ventilatorkühlern angepasst werden.

Selbstverständlich können die verschiedenen hier beschriebenen Verbesserungsmassnahmen an die Betriebsbedingungen jedes einzelnen Kühlturms angepasst werden, weil folgende besonders relevante Parameter bei jedem Turm verschieden sein können: Basisdurchmesser oder Basislänge des Turms, Durchmesser der Regenschleier 13 in der Peripherie, Höhenlage von Lufthindernissen an der Peripherie (Unterkante 1 1 der Schale 2 des Turms, Unterkante 41 der Einbauten 7, Oberkante 23 des Beckenrands und Höhe des Wasserstands im Becken 9, Regendichte 13 an der Peripherie, Zahl und Form der Stützen 4 und 12 der Schale 2 bzw. der Einbauten 7), und schliesslich die verfügbare Kaminwirkung der Schale 2 oder die entsprechende Lüftleistung des Kühlturms.