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Trockenkühlregister (DCC) für Reinraum- und Pharma-HLK-Systeme
Koven Air entwickelt maßgefertigte Trockenkühlregister, die ausschließlich sensible Wärme abführen – also ohne Entfeuchtung, Kondensat oder Taupunktrisiko durch Bakterien in der Kondensatwanne. Sie kommen in Reinräumen der Halbleiter- und Pharmaindustrie sowie in der Präzisionsfertigung zum Einsatz, wo selbst geringfügige Temperaturabweichungen nicht toleriert werden.
Wichtige Leistungsparameter
±0,2°C
Temperaturstabilität (Projekt Chengdu)
55±5%
Präzision der relativen Luftfeuchte
14–18°C
Für Kaltwasser mit hoher Temperatur geeignet
39.2–79.6%
Potenzielle Energieeinsparung durch entkoppeltes System
2,4 MPa
Druckprüfung im Werk bei 100 % der Geräte
ISO Class 1
Auslegung für den Einsatz im Reinraum
Kondensation und Feuchtekopplung im Reinraum – wie ein Trockenkühlregister Abhilfe schafft
Die meisten Luftkühlregister führen gleichzeitig Wärme und Feuchte ab. Dieser Doppelbetrieb ist im Reinraum unerwünscht: Jeder Entfeuchtungszyklus stört den engen, vom Prozess geforderten Feuchtebereich. Wird ein Kühlregister unter dem Taupunkt des Raums betrieben, besteht zudem das Risiko von Kondensation und Verunreinigung.
Von Grund auf für sensible Kühlung ausgelegt
Ein Trockenkühlregister (DCC) erfüllt genau eine Aufgabe: sensible Wärme abzuführen. Die Luft strömt mit etwa 23°C über die Registerfläche mit Lamellen und verlässt sie mit einer kontrolliert niedrigeren Temperatur. Ihr absoluter Feuchtegehalt bleibt dabei unverändert, da die Registeroberfläche so ausgelegt ist, dass sie während des gesamten Prozesses über dem Taupunkt der Luft bleibt. Als Wärmetauscher für ausschließlich sensiblen Wärmeaustausch unterscheidet sich ein DCC von einem herkömmlichen Kühlsystem in genau einem Punkt: Es liefert trockene Luft, ohne die Raumluftfeuchte zu verändern.
Jedes DCC wird anhand der vereinfachten Gleichung für sensible Wärme ausgelegt: Qₛ ≈ 1,2 × V × (t₁−t₂). Dabei steht V für den Luftvolumenstrom in m³/s und (t₁−t₂) für die Differenz der Trockenkugeltemperatur zwischen Eintritt und Austritt. Da das Register unter normalen Auslegungsbedingungen den Taupunkt nicht unterschreitet, nähert sich der sensible Wärmefaktor (SHR) eines korrekt ausgelegten DCC dem Wert 1: Nahezu die gesamte Kühlleistung dient der Temperaturregelung und nicht der Entfeuchtung.
STANDARD
Kontext zur Reinraumklassifizierung: ISO 14644-1:2015.
Dank des trockenen Betriebs kann ein DCC mit Kaltwasser von 14–18°C statt mit dem für ein Standardkühlregister erforderlichen Kaltwasser von 6–7°C betrieben werden. Die höhere Vorlauftemperatur steigert den COP des Kaltwassersatzes, verlängert die mögliche Betriebszeit mit freier Kühlung und vermeidet den in gekoppelten Systemen häufigen Energieverlust durch „erst überkühlen, dann nachheizen“.
- Kein Kondensat, kein Bakterienrisiko in der Kondensatwanne – die Registeroberfläche bleibt über den gesamten Betriebsbereich trocken
- Für Kaltwasser mit hoher Temperatur geeignet – 14–18°C gegenüber 6–7°C bei Standardkühlregistern
- Lässt sich mit einer unabhängigen Feuchteregelung kombinieren – ein Außenluftgerät (MAU) oder Sorptionsrotor übernimmt separat die latente Last, sodass das DCC ausschließlich auf die Temperatur ausgelegt werden kann
Das Kondensationsrisiko lässt sich nicht in jedem denkbaren Szenario ausschließen. Steigt die Umgebungsfeuchte über die Auslegungsbedingungen hinaus oder ist die Rohrdämmung unvollständig, kann auch ein Trockenkühlregister Feuchtigkeit ansetzen. Die KDC-Produktreihe von Koven Air ist optional mit einer Kondensatwanne aus verzinktem Stahl oder Edelstahl erhältlich (Kondensatwannen-Code G/S in der Modellbezeichnung). Sie dient als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme für Anlagen, die diesen Spielraum wünschen, ist für den Betrieb innerhalb des Standard-Auslegungsbereichs jedoch nicht erforderlich.
Ein Trockenkühlregistersystem lässt sich in eine Gebäudeluftverteilung mit unabhängiger Temperatur- und Feuchteregelung (THIC) integrieren. Dieses Konzept findet zunehmend Einsatz in Reinräumen der Halbleiterindustrie, Lithium-Batterie-Trockenräumen, Rechenzentren und anderen Umgebungen, in denen sensible Kühllast und präzise Temperaturregelung wichtiger sind als eine umfassende Feuchteregelung.
Trockenkühlregister von Koven Air – Modelle und Auswahl
Jedes DCC von Koven Air wird kundenspezifisch nach den Parametern des Projekts gefertigt: Luftvolumenstrom, Anströmgeschwindigkeit an der Registerfläche und Wassertemperatur. Wir führen keine festen Kataloggrößen. Die Auswahl erfolgt mit speziell entwickelter Engineering-Software, die anhand unserer eigenen Leistungs- und Prüfdaten kalibriert wurde. Die Rohrführung ist auf turbulente Wärmeübertragung bei Kaltwassertemperaturen über 14°C optimiert.
Trockenkühlregister für Reinräume
- Anwendung Halbleiterfertigung, Leiterplatten und Lithium-Batterie-Trockenräume
- Rohr Kupfer- oder Edelstahlrohr mit hydrophilen Aluminiumlamellen
- Reihen Ausführung mit 2 oder 3 Reihen
- Anströmgeschwindigkeit Geprüfte Bereiche: 1.5 / 2.0 / 2,5 m/s
Die Auslegung erfolgt passend zum Rückluftweg Ihrer FFU und zur sensiblen Wärmelast des Reinraums. Die Rohrführung wird so abgestimmt, dass der Druckverlust bei der Anströmgeschwindigkeit innerhalb des verfügbaren externen statischen Drucks der FFU bleibt.
Trockenkühlregister für Reinräume entdecken →
Trockenkühlregister für pharmazeutische Prozesse
- Anwendung GMP-Produktions- und Verpackungsbereiche
- Rohr Kupfer oder Edelstahl (Optionen für produktberührende Materialien)
- Kondensatwanne Optionen: N / verzinkt / Edelstahl
- Druckprüfung 2,4 MPa bei 100 % der Geräte
Für pharmazeutische Bereiche ausgelegt, in denen ausschließlich sensible Kühlung mit strengen Anforderungen an die Umgebungsregelung und produktberührende Materialien vereinbar sein muss. Kondensatwanne und Schutzgitter sind je nach Produktlinie optional erhältlich.
Trockenkühlregister für pharmazeutische Prozesse entdecken →KDC-Modellbezeichnung – so lesen Sie den Registercode von Koven Air
Jedes KDC-Gerät trägt einen strukturierten Code (Beispiel: KDC-020-B-4-L-L-G-N-N-N), anhand dessen Ingenieure die Registerkonfiguration prüfen können, ohne ein Datenblatt aufzuschlagen. Jede Position steht für ein bestimmtes Merkmal, das im Folgenden erläutert wird.
| Position | Merkmal | Bedeutung / Optionen |
|---|---|---|
| 1 | Präfix | KDC – Trockenkühlregister von Koven Air |
| 2 | Größencode | Luftvolumenstromklasse × 100 m³/h |
| 3 | Konstruktions-Seriennummer. | Interne technische Revision |
| 4 | Kupferrohrspezifikation | 3-3/8″ / 4-4/8″ / 5-5/8″ |
| 5 | Registerseite | L (links) / R (rechts) |
| 6 | Richtung der Sammlerbögen | L / I (Eintrittsseite) / O (Austrittsseite) / U (oben) / B (unten) |
| 7 | Kondensatwanne | N (keine) / G (verzinkt) / S (Edelstahl) |
| 8 | Schutzgitter | N (keines) / G (Edelstahlgitter) |
| 9 | Flansch | N (keiner) / F (mit Flansch) |
| 10 | Druckhaltung | N (keine) / P (Versand mit Druckhaltung) |
Bei einer Anströmgeschwindigkeit von 2,0 m/s und Standard-Eintrittsbedingungen von 23°C / 55 % RH liefert ein 2-reihiges Register bei einem Luftvolumenstrom von 8.000 m³/h etwa 7,8 kW sensible Kühlleistung bei einem wasserseitigen Druckverlust von 6,7 kPa. Die entsprechende 3-reihige Ausführung erreicht 11 kW bei 16,9 kPa. Alle Abmessungen in dieser Leistungstabelle dienen als erste Orientierung. Die endgültige Registergeometrie wird für jedes Projekt anhand des tatsächlichen Luftvolumenstroms, der Eintrittsbedingungen und der verfügbaren Wassertemperatur neu berechnet.
Rahmen für die Leistungsbewertung: AHRI Standard 410.
Trockenkühlregister im Vergleich zu herkömmlichen Kühlregistern – Leistungsvergleich
Ein herkömmliches Kaltwasserkühlregister ist darauf ausgelegt, sowohl sensible als auch latente Wärme abzuführen. Deshalb ist es kalt genug, um gezielt Feuchtigkeit zu kondensieren. Das funktioniert in einem allgemeinen Klimatisierungsbereich, steht aber im Konflikt mit der unabhängig geregelten Luftfeuchte im Reinraum: Jedes Kondensat, das das Standardregister abführt, muss die nachgeschaltete Befeuchtungsanlage wieder zuführen.
| Vergleichsmerkmal | Trockenkühlregister (DCC) | Herkömmliches Kühlregister |
|---|---|---|
| Abgeführte Wärme | Nur sensible Wärme, SHR ≈ 1 | Sensible + latente Wärme |
| Kaltwassertemperatur. | 14–18°C | 6–7°C |
| Kondensat / Kondensatwanne | Im normalen Auslegungsbereich nicht erforderlich | Erforderlich, kontinuierlich |
| Zeitraum für freie Kühlung | Erweitert (höhere Vorlauftemperatur). | Begrenzt |
| Geeigneter Einsatzbereich | Reinräume, Trockenräume, THIC-Systeme | Allgemeine HLK-Bereiche für Komfortklimatisierung |
Für Reinraumbetreiber ist die Kaltwassertemperatur in der Tabelle der entscheidende Vergleichswert. Der Betrieb mit 14–18°C statt 6–7°C bringt keine geringfügige Effizienzsteigerung: Er verändert, welche Kältetechnik die Anlage benötigt und wie viele Stunden natürliche Kühlung verfügbar sind. Dadurch sinkt der Energieverbrauch des Gesamtsystems direkt.
Kundenergebnisse: Halbleiterreinraumprojekt der ISO Class 1 in Chengdu
Ein Halbleiterfertigungsstandort in Chengdu benötigte einen Reinraum der ISO Class 1 auf 4.954,95 m² Fläche. Das zweistöckige Gebäude hatte lichte Höhen von 4,8 m und 7,3 m sowie ein Reinraumvolumen von insgesamt 59.459,4 m³. Die Anforderungen an die Umgebungsbedingungen waren äußerst streng: 23±0,2°C Trockenkugeltemperatur, 55±5 % relative Luftfeuchte, ein Taupunkt von 13,1°C und ein Überdruck von +10 Pa gegenüber der Außenluft.
4.954,95 m²
Gesamtfläche
59.459,4 m³
Reinraumvolumen
23±0,2°C
Sollwert der Trockenkugeltemperatur
242 ACH
Berechnete Luftwechsel pro Stunde
99,99995 %
Filtrationseffizienz der FFU
40 Pa
Max. luftseitiger Druckverlust des DCC
Das Anlagenkonzept kombinierte drei MAU-Geräte mit jeweils 50.000 m³/h (zwei in Betrieb, eines als Reserve) mit DCCs von Koven Air und deckenmontierten FFUs. Das MAU übernahm die intensive Außenluftreinigung und die Feuchteregelung, das DCC die Feinregelung der Rücklufttemperatur und die FFUs die gleichmäßige Zufuhr gefilterter Luft in den Reinraum. Da für die Register eine feste Obergrenze galt – maximal 40 Pa luftseitiger Druckverlust und 2 m/s Anströmgeschwindigkeit, vorgegeben durch den verfügbaren externen statischen Druck der FFUs –, musste die Auslegung Wärmeübertragungsfläche und Strömungswiderstand gegeneinander abwägen, statt nur die Leistung zu maximieren.
Regelungskonzept für Kaltwasser
Am Standort kommt ein dreistufiges Regelungskonzept für Kaltwasser zum Einsatz: ein Primärkreislauf mit konstantem Volumenstrom, ein Sekundärkreislauf mit variablem Volumenstrom und druckgeregelter Drehzahl sowie ein Tertiärkreislauf ausschließlich für die DCC-Ventilgruppe. Dieser verfügt über Bypass- und Abgleichventile zur präzisen Temperaturregelung. Eine Mischstation zwischen Sekundär- und Tertiärkreislauf mischt den primären Vor- und Rücklauf von 6/12°C auf einen DCC-Kreislauf mit 14/18°C herunter. Damit liegt die Temperatur gezielt über dem Raumtaupunkt von 13,1°C, um Kondensation zu vermeiden. Die PID-Regelkreise wurden anhand von Instrumenten mit HART-Protokoll abgestimmt.
Bei der Überwachung vor Ort wurde am Referenzpunkt in 5 Metern Gerätehöhe ein Temperaturfeld gemessen, das durch eine zonierte Regelung im geschlossenen Regelkreis innerhalb von ±0,2°C des Sollwerts blieb. Dieser Wert stammt aus einem einzelnen Projekt und ist keine allgemeingültige Garantie. Er zeigt jedoch, was eine entkoppelte MAU-DCC-FFU-Architektur erreichen kann, wenn Auslegung, Regelungsstufen und Messinstrumentierung gemeinsam umgesetzt werden, statt sie als getrennte Beschaffungen zu behandeln.
- Unabhängige Regelkreise für Temperatur, Luftfeuchte und Luftreinheit – statt eines Registers, das bei allen drei Kompromisse eingeht
- Elektrisch betätigte Wasserventile am Endgerät ersetzen die Nacherhitzungsregister im Luftkanal und vermeiden den in gekoppelten Systemen häufigen Energieverlust durch „erst überkühlen, dann nachheizen“
- V-förmige und ringförmige Registeranordnungen vergrößern gezielt die Stirnfläche, wenn gerade Registerbänke das Druckverlustbudget von 40 Pa überschreiten würden
- Hocheffiziente FFU-Filtration mit borarmem Glasfasermedium zur Kontrolle luftgetragener molekularer Verunreinigungen (AMC) an der Waferoberfläche
Zertifizierungen und Konformität
Käufer von Präzisionsreinräumen beurteilen Registeranbieter ebenso anhand ihrer Dokumentation wie anhand der Hardware. Koven Air beschreibt seine Konformität bewusst konkret statt pauschal, denn übertriebene Zertifizierungsversprechen sind einer der schnellsten Wege, das Vertrauen eines technischen Einkaufsteams zu verlieren.
- RoHS Das Kupferrohrmaterial erfüllt die Anforderungen der RoHS-Stoffbeschränkungen
- ISO 14644-1 Die Auslegungsparameter sind auf die Anforderungen der Reinraumklassifizierung abgestimmt
- AHRI 410 Leistungsangabe gemäß den Prüfverfahren für sensible Register nach AHRI 410
- GMP Die Geräte unterstützen die Anforderungen der GMP an die Umgebungsregelung
- Prüfung mit 2,4 MPa Druckhalteprüfung mit Luft im Werk bei 100 % der Geräte, 3 Minuten Prüfdauer
ISO 14644-1:2015 legt Reinraumklassen von Class 1 bis Class 9 anhand der kumulativen Partikelzahlverteilung für Partikelgrößen von 0,1–5 μm fest. Luftvolumenstrom, Anströmgeschwindigkeit und Druckverlust jedes DCC werden passend zur vom Projekt vorgegebenen Zielklassifizierung ausgelegt. Wir bezeichnen dies als „Auslegung gemäß ISO 14644-1“, nicht als ISO-zertifiziertes Produkt, denn die Zertifizierung der Klassifizierung gilt für den fertiggestellten Reinraum und nicht für ein einzelnes Registerbauteil.
AHRI 410, die Branchenregel für die Leistungsbewertung von Registern zur Luftkühlung und Lufterwärmung mit erzwungener Luftumwälzung, umfasst in ihrem Anwendungsbereich für Prüfverfahren ausdrücklich sowohl Register zur ausschließlich sensiblen Luftkühlung als auch Register für sensible und latente Kühlung. Die DCC-Produktreihe von Koven Air wird nach den AHRI-410-Prüfverfahren für sensible Register bewertet. Eine AHRI-Zertifizierung durch Dritte beanspruchen wir nicht, da sie eine formelle Teilnahme am Zertifizierungsprogramm voraussetzt, die wir für diese Produktreihe nicht angestrebt haben.
Jedes DCC wird erst nach einer 100%igen Dichtheitsprüfung mit Druckluft im Werk ausgeliefert. Dabei wird ein Druck von 2,4 MPa für 3 Minuten gehalten. Auf Anfrage ist eine versandfertige Ausführung mit Stickstoffdruck erhältlich. Die Rohre werden mechanisch aufgeweitet, um die Kupferrohre mit dem Aluminiumlamellenpaket zu verbinden und den thermischen Kontaktwiderstand zu minimieren. Die Führung der Sammlerbögen ist so ausgelegt, dass Strömungsgeschwindigkeit und Reynolds-Zahl im Rohr steigen und bei der höheren Wassertemperatur von 14–18°C eine stärkere konvektive Wärmeübertragung erzielt wird.
Zur Einschränkung, die wir offen benennen: Der ausgelegte „trockene“ Betrieb reduziert das Kondensationsrisiko unter normalen Auslegungsbedingungen, macht Kondensation aber nicht bei jeder Umgebungsbedingung physikalisch unmöglich. Im früheren Hinweis zu den Einschränkungen auf dieser Seite erfahren Sie, wann sich die optionale Kondensatwanne empfiehlt.
Häufig gestellte Fragen
Was ist der Unterschied zwischen sensibler und latenter Wärme in einem Kühlregister?
Sensible Wärme verändert die Temperatur; latente Wärme verändert durch Kondensation den Feuchtegehalt. Ein Trockenkühlregister führt fast ausschließlich sensible Wärme ab und hält so seinen SHR nahe bei 1.
Warum benötigt ein Trockenkühlregister Kaltwasser mit höherer Temperatur als ein Standardregister?
Damit keine Kondensation entsteht, muss die Registeroberfläche über dem Taupunkt der Luft bleiben. Dafür ist eine wärmere Wasserversorgung erforderlich – in der Regel 14–18°C statt der 6–7°C in Standardkühlregistern, die gezielt Feuchtigkeit kondensieren.
Kann ein Trockenkühlregister in einem Reinraum der ISO Class 1 eingesetzt werden?
Ja – siehe das oben erwähnte Halbleiterprojekt der ISO Class 1 in Chengdu.
Benötigt ein Trockenkühlregister jemals eine Kondensatwanne?
Unter normalen Auslegungsbedingungen nicht, da die Registeroberfläche über dem Taupunkt bleibt. Koven Air bietet dennoch eine optionale Kondensatwanne aus verzinktem Stahl oder Edelstahl für Standorte an, die zusätzlichen Schutz vor Feuchtespitzen außerhalb der Auslegungsbedingungen oder unvollständiger Rohrdämmung wünschen.
Wie unterscheidet sich die Auslegung eines Trockenkühlregisters für Reinräume der Class 1000 von der für Räume der Class 100?
In Reinräumen des Typs Class 1000 ist die Kühllast im Verhältnis zum Luftvolumenstrom tendenziell höher; über dem Register ist daher eine größere Temperaturdifferenz erforderlich. Räume des Typs Class 100 arbeiten mit einem höheren Luftvolumenstrom bei geringerer Last und benötigen eine kleinere Differenz. Deshalb lassen sich allgemeine Faustregeln zur Auslegung nicht ohne Weiteres auf unterschiedliche Reinraumklassen übertragen – die projektspezifische Auswahl ist entscheidend.
Welche Rohrmaterialien sind für ein Trockenkühlregister erhältlich?
Zur Auswahl stehen zwei Rohrmaterialien: Kupfer und Edelstahl. Standardmäßig werden hydrophile Aluminiumlamellen verwendet. Die Materialwahl richtet sich in der Regel nach den Anforderungen an produktberührende Materialien und Korrosionsbeständigkeit in der Pharmaindustrie oder bei Anwendungen mit hohen Reinheitsanforderungen.
Ist ein Trockenkühlregister dasselbe wie ein Trockenkühler?
Nein. Die beiden Begriffe werden häufig verwechselt, was zu echten Fehlern bei der Beschaffung führen kann. Ein Trockenkühler ist in der Regel ein außen aufgestelltes Gerät zur Wärmeabfuhr aus einem geschlossenen Prozesskreislauf, wie es in der Industrie- oder Rechenzentrumskühlung eingesetzt wird. Ein Trockenkühlregister (DCC) ist eine ganz andere Geräteart: Es ist ein Bauteil zur sensiblen Kühlung auf der Luftseite, das in einem RLT-Luftweg installiert wird und die Zuluft statt eines geschlossenen Prozesskreislaufs kühlt.
Welche Daten muss ich für ein Angebot zu einem DCC bereitstellen?
Für die Angebotsprüfung benötigt Koven Air mindestens folgende Projektdaten:
- Auslegungs-Luftvolumenstrom
- Eintrittsbedingungen der Luft: Trockenkugeltemperatur und relative Luftfeuchte oder Feuchtkugeltemperatur
- Erforderliche Trockenkugeltemperatur der austretenden Luft
- Verfügbare Kaltwasser-Vor- und Rücklauftemperaturen
- Maximal zulässiger externer statischer Druck für das FFU oder die nachgeschaltete Kanalführung
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