Die Erfindung betrifft eine Kondensationsanlage gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Kondensationsanlagen werden zur Kühlung von Turbinen oder Prozessabdämpfen verwendet und sind im energietechnischen Bereich in sehr großen Dimensionen seit vielen Jahren im Einsatz. Der Wirkungsgrad eines Kraftwerks hängt nicht unerheblich von der Kondensationsleistung der Kondensationsanlage ab. Die lokalen klimatischen Verhältnisse und die hiermit zusammenhängenden Windgeschwindigkeiten und Windrichtungen haben einen wesentlichen Einfluss auf die Kondensationsleistung. Heutige Bauformen von Kondensationsanlagen weisen Windschutzwände auf, welche die Wärmetauscherelemente in ihrer Gesamtheit umgeben, um eine unmittelbare Rezirkulation der erwärmten Kühlluft zu verhindern. Die Windschutzwände sind in der Regel vertikal oder teilweise sogar schräg nach außen geneigt angeordnet, je nachdem wie es die baulichen Vorschriften vorschreiben.

Es wurde festgestellt, dass seitlich anströmende Winde, die unter die Ventilatoren gedrückt werden, bei höheren Windgeschwindigkeiten zu einem lokalen

Druckabfall unterhalb der Ventilatoren führen. Durch den Unterdruck können die Ventilatoren nicht genügend Kühlluft fördern, wodurch die Kondensationsleistung sinkt. Das hat zur Folge, dass anfallender Dampf nicht schnell genug kondensiert werden kann. Daraus resultiert, dass eine an den Dampfkreislauf angeschlossene Turbine unter Umständen in ihrer Leistung zurückgefahren werden muss.

Dieser seit langem bekannten Problematik wurde beispielsweise dadurch begegnet, dass in den Ansaugraum unterhalb der Ventilatoren Hindemisse montiert wurden, so genannte Windkreuze. Windkreuze teilen den Ansaugraum unterhalb der Ventilatoren in einzelne Bereiche. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Ventilatoren teilweise in einer Höhe von bis zu 50 m montiert sind. Die Windkreuze werden üblicherweise bis zu einer Höhe von ca. 30 % dieses Freiraums errichtet, so dass seitlich anströmender Wind nicht ungehindert unter den Ventilatoren hindurch strömen können, sondern bei Aufprall auf das Windkreuz nach oben abgelenkt und den Ventilatoren zugeleitet wird. Obschon die Windkreuze eine Verbesserung des Wirkungsgrads bzw. eine Reduzierung des Druckverlustes der randseitigen Ventilatoren bewirken, ist die Anströmung der randseitigen Ventilatoren häufig nicht zufrieden stellend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die nachteiligen Einflüsse seitlich anströmender Winde auf eine auf einer Stützkonstruktion angebrachten Kondensationsanlage zu reduzieren.

Diese Aufgabe ist bei einer Kondensationsanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Aufgabe wird im Wesentlichen dadurch gelöst, dass die Windschutzwand in Windrichtung geneigt angeordnet ist bzw. dass ihre Unterkante weiter nach außen ausgestellt ist als ihre Oberkante. Modellberechnungen bestätigten eine Reduzierung der vom Wind induzierten zusätzlichen Druckverluste in einer

Größenordnung von mindestens 10 % unabhängig davon, ob ein zusätzliches Windkreuz unterhalb der Ventilatoren angeordnet ist. Die Vorteile kommen insbesondere an den randseitig der Kondensationsanlage angeordneten Ventilatoren zum Tragen, wobei der Druckveriust hier um ca. 20 % reduziert werden konnte.

Die Windschutzwand kann insgesamt oder auch nur in einem Teilbereich ihrer Höhe geneigt ausgeführt sein. Ein Neigungswinkel von 5° bis 35°, insbesondere von 15° bis 30°, gegenüber einer Vertikalen wird als zweckmäßig angesehen. Der Neigungswinkel darf allerdings nicht so groß sein, dass es zu einer signifikanten Querschnittsverengung kommt, die das ungehinderte Abströmen der erwärmten Kühlluft nach oben behindert, da dies einen negativen Einfluss auf den Wirkungsgrad hätte. Beispielsweise könnte eine Windschutzwand mit einer Höhe von ca. 10 m an ihrer Oberkante um 1 m bis 3 m in Richtung auf das Wärmetauscherelement verlagert werden. Dadurch wird der Querschnitt nur in geringem Umfang reduziert. Wenn ein entsprechender Bauraum zur Verfügung steht, kann auch grundsätzlich die Unterkante der Windschutzwand nach außen verlagert werden. Dadurch lässt sich die Neigung noch vergrößern, ohne dass der Abströmquerschnitt reduziert wird. Bei einer ca. 10 m hohen Windschutzwand wäre dann beispielsweise ein maximaler seitlicher Versatz von 3 m + 3 m = 6 m möglich.

Zusätzlich oder optional kann die Windschutzwand konkav in Richtung zu den Wärmetauscherelementen gekrümmt ausgeführt sein. Auch hierdurch wird ein größerer Anteil des seitlich anströmenden Windes nach oben abgelenkt, so dass der Druckabfall unterhalb der randseitigen Ventilatoren geringer ist. Da der Volumenstrom des nach oben abgelenkten Windes zunimmt, wird eine zusätzliche Barriere aus Kaltluft geschaffen, die einer Warmluftrezirkulation ebenfalls in vorteilhafter Weise entgegenwirkt. Auch auf der windabgewandten Seite der Kondensationsanlage hat die Neigung der Windschutzwände Vorteile im Hinblick auf die Warmluftzirkulation, da die Warmluft randseitig nicht senkrecht, sondern entsprechend der Neigung der Windschutzwand weiter

innen abströmt. Dadurch ist der Strömungspfad der rezirkulierenden Warmluft länger.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Windschutzwand zumindest in einem der Unterkante benachbarten Höhenbereich eine horizontal verlaufende Profilierung aufweist. Üblicherweise werden Windschutzwände aus Trapezprofilen errichtet, bei denen die Profilierung in Hochrichtung, das heißt von unten nach oben verläuft. Diese Ausrichtung der Profilierung wirkt sich zwar insofern positiv auf das Strömungsverhalten aus, in der Form, dass der Wind nach unten und oben abgeleitet wird. Allerdings ist gerade die Ableitung nach unten unerwünscht. Daher kann zumindest der der Unterkante benachbarte Höhenbereich eine horizontal verlaufende Profilierung aufweisen, die als strömungstechnische Barriere dient. Der obere Höhenbereich der Windschutzwand kann hingegen eine vertikal verlaufende Profilierung aufweisen, um das Abströmen des Windes nach oben nicht zu behindern.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 zum Stand der Technik ein Berechnungsmodell zu einer seitlich angeströmten Kondensationsanlage mit vertikal verlaufender Windschutzwand;

Figur 2 eine erste Ausführungsform einer Kondensationsanlage mit geneigter Windschutzwand und

Figur 3 eine weitere Ausführungsform einer Kondensationsanlage mit konkav gestalteter Windschutzwand.

Figur 1 zeigt die Modellberechnung einer Kondensationsanlage 1 , wie sie zum Stand der Technik zählt. Die Kondensationsanlage wird in der Modellberechnung seitlich durch den Wind W angeströmt. Die Wärmetauscherelemente sind nicht im Detail dargestellt. Lediglich die den Wärmetauscherelementen zugeordneten Dampfverteilleitungen 2 sind im Querschnitt erkennbar. Unterhalb der

Dampfverteilleitungen 2 sind die Wärmetauscherelemente dachförmig angeordnet. Lediglich schematisch angedeutete Ventilatoren 3 saugen von unten her Kühlluft an, wobei die erwärmte Kühlluft an den Dampfverteilleitungen 2 vorbei nach oben abströmt. Es ist deutlich zu erkennen, dass nicht alle Ventilatoren 3 gleichmäßig angeströmt werden. Insbesondere fördert der randseitige Ventilator 4 erkennbar weniger Luft als beispielsweise die im mittleren Bereich angeordneten Ventilatoren 3. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der seitlich anströmende Wind W auf eine gerade Windschutzwand 5 trifft und teilweise nach oben, das heißt über die Kondensationsanlage 1 , teilweise aber auch in den Ansaugraum unterhalb der Ventilatoren 3, 4 umgelenkt wird. Durch ein Strömungshindernis 6 sowie ein Windkreuz 7 kann die Strömungsrichtung des Windes W zumindest teilweise geändert werden, so dass der Wind den Ventilatoren 3 zugeführt wird. Dies trifft allerdings nur begrenzt auf den randseitigen Ventilatoren 4 zu. Unterhalb des Ventilators 4 herrscht in einem mit ΔP bezeichneten Bereich ein geringerer Druck als unterhalb der anderen Ventilatoren 3. Das heißt, der randseitige Ventilator 4 kann weniger Kühlluft fördern, wodurch der Wirkungsgrad der Kondensationsanlage 1 reduziert wird.

Zur Lösung dieses Problems wird vorgeschlagen, dass die Windschutzwände geneigt angeordnet werden, wie es beispielhaft in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist. Figur 2 zeigt in stark vereinfachter Darstellung den Randbereich einer Kondensationsanlage 8, bei welcher auf einer Stützkonstruktion 9 mehrere Reihen dachförmig angeordneter Wärmetauscherelemente angeordnet sind, von denen der Einfachheit halber nur randseitige Wärmetauscherelemente 10 der äußeren Reihe dargestellt sind. Unterhalb der Wärmetauscherelemente 10 befindet sich ein Ventilator 11 , der Kühlluft K von unten ansaugt und entsprechend der eingezeichneten Pfeile den Wärmetauscherelementen 10 zuführt, wo sich die Kühlluft K erwärmt und in Richtung des Pfeils WL nach oben abströmt. Gleichzeitig wird aus der im Firstbereich der Wärmetauscherelemente 10 angeordneten Dampfverteilleitung 12 Dampf in Richtung der Pfeile D in die Wärmetauscherelemente 10 eingeleitet, wo der Dampf kondensiert.

Wesentlich bei dieser Ausführungsform einer Kondensationsanlage ist die Gestaltung der Windschutzwand 13, die im Ausführungsbeispiel der Figur 2 gegenüber der Vertikalen V geneigt angeordnet ist. Die Windschutzwand 13 erstreckt sich in der Höhe etwa bis zur Oberkante der Dampfverteilleitung 12. Die Unterkante 14 der Windschutzwand 13 ist weiter nach außen ausgestellt als die Oberkante 15 der Windschutzwand 13. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Neigungswinkel NW ca. 5°. Durch die eingestellte Neigung der Windschutzwand 13 wird quer anströmender Wind W zu einem größeren Teil nach oben abgeleitet als es bei einer vertikal ausgerichteten Windschutzwand der Fall wäre. Dadurch ist die Druckdifferenz ΔPL die zwischen der Einlassseite 16 und der Auslassseite 17 des Ventilators 11 gemessen wird, geringer als bei vertikal orientierten Windschutzwänden.

Der gleiche Effekt ergibt sich auch dann, wenn die Windschutzwand nicht gerade ist, sondern entsprechend der Ausführungsform der Figur 3 konkav gekrümmt ist. Die Windschutzwand 18 der Figur 3 ist entsprechend der Figur 2 so konfiguriert, dass ihre Unterkante 19 weiter nach außen ausgestellt ist als ihre Oberkante 20, nur mit dem Unterschied, dass die Windschutzwand 18 von der Unterkante 19 zur Oberkante 20 nicht gerade, sondern gekrümmt verläuft.

Bezugszeichen:

1 - Kondesationsanlage

2 - Dampfverteilleitung

3 - Ventilator

4 - Ventilator

5 - Windschutzwand

6 - Strömungshindernis

7 - Windkreuz

8 - Kondensationsanlage

9 - Stützkonstruktion

10 - Wärmetauscherelement 11 - Ventilator

12 - Dampfverteilleitung

13 - Windschutzwand

14 - Unterkante v. 13

15 - Oberkante v. 13

16 - Einlassseite v. 11

17 - Auslassseite v. 11

18 - Windschutzwand

19 - Unterkante v. 18 20 - Oberkante v. 18

D - Dampf

ΔP - Druckdifferenz

ΔPL- Druckdifferenz

K - Kühlluft

NW -Neigungswinkel

V - Vertikale

W - Wind

WL- Warmluft