CH624471A5 - Method for dehumidifying the air and regulating the ambient temperature of an indoor swimming pool and device for implementing the method - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfeuchtung der 40 Reduktion der Strom- und der Unterhaltskosten aus, wobei na-Luft und zur Regelung der Raumtemperatur eines Hallen- türlich auch die erhöhte Betriebssicherheit der Anlage an sich schwimmbades mit einer von einer Feuchtigkeitsregelschaltung allein einen grossen Vorteil darstellt. The invention relates to a method for dehumidifying the 40 reduction in electricity and maintenance costs, with natural air and for regulating the room temperature of an indoor door, the increased operational safety of the system itself with a swimming pool with a moisture control circuit alone is a great advantage .
gesteuerten Wärmepumpe, wobei die Schwimmbadluft zur Aus- Erwartungsgemäss hat sich gezeigt, dass eine kleine Erhö-scheidung von Wasser am Verdampfer der Wärmepumpe vor- hung der Lufttemperatur im Ruhebetrieb zu etwas erhöhten beigeführt und abgekühlt wird, worauf dann die der Schwimm- 45 Wärmeverlusten führt. Genau dies wollte man bisher durch Ab-badluft entzogene Wärme durch den Kondensator der Wärme- Senkung der Raumtemperatur im Ruhebetrieb vermeiden. Die pumpe wieder der Schwimmbadluft und/oder dem Badewasser durch eine leicht erhöhte Temperatur bedingten Wärmeverluste zugeführt wird und die Raumtemperatur in Abhängigkeit der sind aber minimal und fallen verglichen mit dem geringeren Badewassertemperatur derart geregelt wird, dass die Räumte- Bedarf an elektrischer Energie und der geringeren Abnützung peratur stets höher ist als die Badewassertemperatur. 50 der Wärmepumpe nicht ins Gewicht. Als besonders günstig für Controlled heat pump, whereby the swimming pool air is switched on. As expected, it has been shown that a small increase in water at the evaporator of the heat pump before the air temperature in idle mode is added and cooled, which then leads to the swimming heat loss . Exactly this has been wanted up to now to avoid heat extracted from waste air by the condenser, which reduces the room temperature in idle mode. The pump again supplies the swimming pool air and / or the bath water with heat losses due to a slightly higher temperature and the room temperature depending on the are minimal and fall compared to the lower bath water temperature in such a way that the rooms require electrical energy and less Wear temperature is always higher than the bath water temperature. 50 of the heat pump is not weight. As particularly cheap for
Bekannte Hallenschwimmbäder verursachen erhebliche Be- den Ruhebetrieb erweist sich eine Temperaturdifferenz zwi-triebskosten, die sich vor allem daraus ergeben, dass die Raum- sehen Badewasser und Raumtemperatur von 4 °C, also eine temperatur relativ hoch bei etwa 30 °C liegt. In älteren Anlagen Raumtemperatur, die 4 °C höher ist als die Badewassertempe-entstehen grosse Wärmeverluste, wenn die Gebrauchtluft unge- ratur. Known indoor swimming pools cause considerable bees. In idle mode, there is a temperature difference between the operating costs, which results primarily from the fact that the room temperature shows bath water and room temperature of 4 ° C, ie a temperature relatively high at around 30 ° C. In older systems room temperature, which is 4 ° C higher than the bathing water temperature, there is great heat loss if the used air is inature.
kühlt ins Freie abgelassen wird. Dies bedingt, dass zur Frisch- 55 Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchfüh-luftheizung grosse Wärmemengen benötigt werden. rung des Verfahrens, mit einem Lufttemperaturfühler und ei- cool is drained outdoors. This means that large amounts of heat are required for fresh air heating. procedure, with an air temperature sensor and a
Als äusserst sparsames und platzsparendes Mittel zur Sen- nem Wassertemperaturfühler, die an einem Temperaturregler kung der Betriebskosten hat sich die Wärmepumpe erwiesen. angeschlossen sind, dessen Ausgang an ein Heizventil ange-Zu diesem Zwecke wird eine Wärmepumpe derart eingesetzt, schlössen und die Lufttemperatur in Abhängigkeit der Bade-dass die Schwimmbadluft zur Ausscheidung von Wasser am 60 wassertemperatur regelt und ist dadurch gekennzeichnet, dass Verdampfer der Wärmepumpe vorbeigeführt und abgekühlt der Temperaturregler zur Regelung der Lufttemperatur einen wird, worauf dann die der Schwimmbadluft entzogene Wärme weiteren Ausgang aufweist, und dass Schaltmittel vorgesehen durch den Kondensator der Wärmepumpe wieder der sind, um im Ruhebetrieb das Heizventil an den weiteren Aus- The heat pump has proven to be an extremely economical and space-saving means of transmitting a water temperature sensor, which uses a temperature controller to reduce operating costs. are connected, the output of which is connected to a heating valve.For this purpose, a heat pump is used in such a way that the air temperature depends on the bath temperature and that the pool air regulates the water temperature at the water excretion and is characterized in that the evaporator guides the heat pump past and the temperature controller is cooled to regulate the air temperature, whereupon the heat extracted from the swimming pool air has a further outlet, and that switching means provided by the condenser of the heat pump are again used to switch the heating valve to the further outlets in idle mode.
Schwimmbadluft zugeführt wird. Da die Schwimmbadluft durch gang des Temperaturreglers anzuschliessen. Swimming pool air is supplied. Since the swimming pool air to connect through the temperature controller.
die Wärmepumpe entfeuchtet wird, muss nur eine geringe, phy- 65 Vorteilhaft dient der genannte weitere Ausgang des Tempe-siologisch bedingte Frischluftmenge zugeführt werden. Der raturreglers dem praktisch vollständigen Öffnen und Schliessen the heat pump is dehumidified, only a small, physically 65- advantageous output of the temperature-related fresh air volume is used. The raturreglers the practically complete opening and closing
Energiebedarf für die Erwärmung der Frischluft kann daher des Heizventils. Dies hat den Vorteil, dass der Ventilator, der kleingehalten werden. normalerweise verwendet wird, um dem Lufterhitzer Schwimm- The heating valve can therefore use energy to heat the fresh air. This has the advantage that the fan can be kept small. is normally used to float the air heater
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badluft zuzuführen, gleichzeitig mit dem Öffnen und Schliessen des Heizventils an- und abgestellt werden kann. Dies vermindert nicht nur die Abnützung und den Bedarf an elektrischer Energie zum Betrieb des Ventilators, sondern vermindert auch Luftbewegungen über dem Schwimmbecken, welche die Ver- 5 dampfung des Badewassers fördern würden. supply of bath air, can be switched on and off simultaneously with the opening and closing of the heating valve. This not only reduces the wear and the electrical energy required to operate the fan, but also reduces air movements over the swimming pool, which would promote the evaporation of the bathing water.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun in Details beschrieben. Zum besseren Verständnis kann Bezug auf die Zeichnung genommen werden. Es zeigt: An embodiment of the invention will now be described in detail. For a better understanding, reference can be made to the drawing. It shows:
Figur 1 eine schematische Darstellung des Wäremeenergie- >" flusses in einem Hallenschwimmbad, wo zur Luftentfeuchtung eine Wärmepumpe Anwendung findet, FIG. 1 shows a schematic illustration of the heat energy flow in an indoor swimming pool, where a heat pump is used for dehumidification,
Figur 2 ein Diagramm, welches den Wasserdampfgehalt der Luft in Abhängigkeit der Lufttemperatur bei verschiedener relativer Luftfeuchtigkeit darstellt, und 15 FIG. 2 shows a diagram which shows the water vapor content of the air as a function of the air temperature at different relative atmospheric humidity, and
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Schaltung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. Figure 3 is a schematic representation of a circuit for performing the inventive method.
In Figur 1 ist der Wärmeenergiefluss in einem Hallenschwimmbad dargestellt, in welchem zur Entfeuchtung der Luft eine Wärmepumpe 21 Anwendung findet. 20 FIG. 1 shows the heat energy flow in an indoor swimming pool, in which a heat pump 21 is used to dehumidify the air. 20th
Die Wärmeverluste durch Dach, Fenster und Wände werden durch Zickzackpfeile 17 angedeutet. Diese Wärme muss durch Heizenergie, die dem Lufterhitzer 19 zugeführt wird, ersetzt werden. Ein Ventilator 18 dient dazu, die Luft durch den Lufterhitzer 19 zu führen. 25 The heat losses through the roof, windows and walls are indicated by zigzag arrows 17. This heat must be replaced by heating energy that is supplied to the air heater 19. A fan 18 serves to guide the air through the air heater 19. 25th
Die Wärmepumpe 21 weist in bekannter Weise einen Verdampfer 23 und einen Kondensator 25 auf. Dem Motor 27 der Wärmepumpe wird elektrische Energie zugeführt, die auf dem Umweg über mechanische Arbeit in der Wärmepumpe ebenfalls in Wärme umgewandelt wird und zusammen mit der Heizener- 30 gie die Wärmeverluste im Raum des Hallenschwimmbades ersetzt. The heat pump 21 has an evaporator 23 and a condenser 25 in a known manner. Electrical energy is supplied to the motor 27 of the heat pump, which is also converted into heat via mechanical work in the heat pump and, together with the heating energy, replaces the heat losses in the area of the indoor swimming pool.
Im Betrieb der Wärmepumpe 21 wird die Schwimmbadluft dem Verdampfer 23 zugeführt und von diesem abgekühlt. During operation of the heat pump 21, the swimming pool air is supplied to the evaporator 23 and cooled by it.
Dabei wird aus der Schwimmbadluft Wasser kondensiert. Die 35 getrocknete Luft wird dann dem Kondensator 25 zugeführt, welcher der Luft die entzogene Wärme und die der Wärmepumpe zugeführte elektrische Energie in Form zusätzlicherWärme abgibt. Eine weitere Erwärmung der Luft erfolgt dann im Lufterhitzer 19. Mit dem Block 25' ist angedeutet, dass der Konden-40 sator auch zur Erwärmung des Schwimmbadwassers verwendet werden kann. Die Verwendung einer Wärmepumpe in einem Hallenschwimmbad ist grundsächlich bekannt und bildet nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Water is condensed from the pool air. The dried air is then fed to the condenser 25, which gives the air the extracted heat and the electrical energy supplied to the heat pump in the form of additional heat. The air is then heated further in the air heater 19. Block 25 'indicates that the condenser 40 can also be used to heat the swimming pool water. The use of a heat pump in an indoor swimming pool is fundamentally known and does not form the subject of the present invention.
Private Hallenschwimmbäder werden in der Regel weniger 45 als eine Stunde pro Tag benützt. Um Heizenergie zu sparen wird deshalb bei bekannten Anlagen im Ruhebetrieb oft die Raumtemperatur abgesenkt, was aber zu den eingangs beschriebenen Nachteilen führt. Private indoor swimming pools are usually used for less than 45 hours an day. In order to save heating energy, the known room temperature is therefore often lowered in idle mode, but this leads to the disadvantages described above.
Es erweist sich als vorteilhaft, die Raumtemperatur in Ab- 50 hängigkeit der Badewassertemperatur derart zu regeln, dass die Raumtemperatur stets grösser ist als die Badewassertemperatur. Der Zweck dieser Massnahme wird am besten aus einer Betrachtung von Figur 2 verständlich. Dort wird der Wasserdampfgehalt der Luft in Abhängigkeit der Lufttemperatur für 55 eine relative Luftfeuchtigkeit von 100% und eine solche von 55% schematisch angedeutet. Die gezeigte Darstellung erhebt keinen Anspruch auf masstäbliche Richtigkeit, sondern dient lediglich dem Zwecke, die der Erfindung zugrundeliegenden Überlegungen zu verdeutlichen. 60 It proves to be advantageous to regulate the room temperature as a function of the bathing water temperature in such a way that the room temperature is always higher than the bathing water temperature. The purpose of this measure can best be understood from a consideration of FIG. 2. There, the water vapor content of the air as a function of the air temperature is indicated schematically for a relative humidity of 100% and 55%. The illustration shown does not claim to be true to scale, but only serves the purpose of clarifying the considerations on which the invention is based. 60
In unmittelbarer Nähe der Wasseroberfläche eines Schwimmbades beträgt die relative Luftfeuchtigkeit 100%. Mit anderen Worten, wenn die Wasseroberfläche im Ruhebetrieb nicht in Bewegung ist und keine Luftströmungen vorhanden f,5 sind, so bildet sich unmittelbar über der Wasseroberfläche eine mit Wasser praktisch gesättigte Luftschicht mit einer Temperatur, die praktisch der Wassertemperatur entspricht. Es verdunstet ständig Wasser an der Wasseroberfläche. Nach und nach steigt daher die relative Luftfeuchtigkeit in der Schwimmhalle auf einen Wert an, bei dem sich an Fenstern oder am Mauerwerk Kondenswasser bilden kann, es sei denn, die Wärmepumpe werde zur Entfeuchtung der Luft ständig oder bei entsprechendem Bedarf in Betrieb gehalten. Es hat sich nun gezeigt, dass bei einer Absenkung der Raumtemperatur im Ruhebetrieb mehr Wasser verdampft und die Luft verhältnismässig rasch eine relative Luftfeuchtigkeit von 55 % erreicht, die nicht überschritten werden sollte. Wie Figur 2 zeigt, kann die Luft bei einer Raumtemperatur von 28 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 55 % relativ viel Wasser aufnehmen, bis eine relative Luftfeuchtigkeit von 100% erreicht wird. Dies wird durch Ax dargestellt. Es verdampft daher in kurzer Zeit viel Wasser. In the immediate vicinity of the water surface of a swimming pool, the relative humidity is 100%. In other words, if the water surface is not in motion in the idle mode and there are no air currents f, 5, an air layer practically saturated with water is formed immediately above the water surface at a temperature which practically corresponds to the water temperature. Water evaporates constantly on the water surface. Therefore, the relative humidity in the swimming pool gradually increases to a value at which condensation can form on windows or on the masonry, unless the heat pump is kept in operation to dehumidify the air or when it is needed. It has now been shown that when the room temperature is lowered, more water evaporates in idle mode and the air reaches a relative humidity of 55% relatively quickly, which should not be exceeded. As FIG. 2 shows, the air can absorb a relatively large amount of water at a room temperature of 28 ° C. and a relative humidity of 55% until a relative humidity of 100% is reached. This is represented by Ax. It therefore evaporates a lot of water in a short time.
Auch bei einer Raumtemperatur von beispielsweise 30 °C und einer Wassertemperatur von 28 °C kann die Luft mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von 55 % noch relativ viel Wasser durch Verdunstung aus dem Schwimmbecken aufnehmen, was durch Ax! dargestellt wird. Ist jedoch die Raumtemperatur höher, so nimmt die Verdampfung an der Wasseroberfläche ab. Dies wird deutlich beim gezeigten Extremfall, wo die Luft rund 39 °C und die Wassertemperatur rund 28 °C beträgt, wobei die Luft von 39 °C bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 55 % den gleichen Wasserdampfgehalt aufweist wie die an der Wasseroberfläche vorhandene Luft mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von 100% und einer der Wassertemperatur von 28 °C entsprechenden Temperatur. In diesem Fall findet keine Verdunstung und Erhöhung der relativen Luftfeuchtigkeit mehr statt, so dass sich ein Entfeuchten der Luft durch eine Wärmepumpe erübrigen würde. Nun ist es aber keineswegs zweckmässig, die Lufttemperatur in solchem Ausmass zu erhöhen, denn bei einer so hohen Raumtemperatur wird die Badewassertemperatur unangenehm kalt empfunden und auch die Wärmeverluste würden zu hoch steigen. Mit wenig Aufwand kann jedoch die Lufttemperatur in Abhängigkeit der Badewassertemperatur derart geregelt werden, dass die Raumtemepratur stets grösser ist als die Badewassertemperatur. Bei einer Temeperaturdifferenz von beispielsweise 2 °C, also wenn die Raumtemperatur 2 °C höher liegt als die Badewassertemperatur, werden beide Temperaturen noch als angenehm empfunden. Im Ruhebetrieb aber darf die Raumtemperatur höher liegen. Bei einer Raumtemperatur, die etwa 4 °C höher liegt als die Badewassertemperatur, ist die zusätzlich notwendige Heizenergie relativ klein, aber andererseits sind beträchtliche Ersparnisse an elektrischer Energie für die Wärmepumpe möglich, weil dann die Wärmepumpe im Ruhebetrieb erheblich weniger laufen muss, um die noch notwendige Entfeuchtung vorzunehmen. Even at a room temperature of, for example, 30 ° C and a water temperature of 28 ° C, the air with a relative humidity of 55% can still absorb a relatively large amount of water through evaporation from the swimming pool, which Ax! is pictured. However, if the room temperature is higher, the evaporation on the water surface decreases. This becomes clear in the extreme case shown, where the air is around 39 ° C and the water temperature is around 28 ° C, whereby the air of 39 ° C with a relative humidity of 55% has the same water vapor content as the air on the water surface with a relative air humidity of 100% and a temperature corresponding to the water temperature of 28 ° C. In this case, there is no more evaporation and an increase in the relative humidity, so that dehumidification of the air by a heat pump would not be necessary. Now, however, it is by no means expedient to increase the air temperature to such an extent, because with such a high room temperature the bathing water temperature is felt to be uncomfortably cold and the heat losses would also increase too much. With little effort, however, the air temperature can be regulated depending on the bathing water temperature in such a way that the room temperature is always higher than the bathing water temperature. With a temperature difference of 2 ° C, for example, if the room temperature is 2 ° C higher than the bathing water temperature, both temperatures are still perceived as pleasant. In idle mode, however, the room temperature may be higher. At a room temperature that is about 4 ° C higher than the bathing water temperature, the additional heating energy required is relatively small, but on the other hand considerable savings in electrical energy are possible for the heat pump, because then the heat pump has to run considerably less in idle mode to do that necessary dehumidification.
Wie nämlich Figur 2 zeigt, kann bei einer Raumtemperatur von 32 °C und einer Wassertemperatur von 28 °C die Luft mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von 55 % nicht mehr viel Wasser durch Verdunstung aus dem Schwimmbecken aufnehmen; Àx2 ist klein und die Verdunstungsrate entsprechend gering. As shown in Figure 2, at a room temperature of 32 ° C and a water temperature of 28 ° C, the air with a relative humidity of 55% can no longer absorb much water by evaporation from the swimming pool; Àx2 is small and the evaporation rate correspondingly low.
Bei der in Figur 3 gezeigten schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Schaltung ist mit der Bezugsziffer 27 wiederum der Motor der Wärmepumpe 21 (Fig. 1) dargestellt, die z.B. von einem Hygrostat 31 gesteuert wird, um beim Überschreiten einer vorbestimmten relativen Luftfeuchtigkeit die Luft zu entfeuchten. Am Temperaturregler 33 ist ein Badewassertemperaturfühler 34 und ein Lufttemperaturfühler 35 angeschlossen. Als Temperaturregler 33 kann beispielsweise der im Handel unter der Bezeichnung RDK 922 bekannte Regler verwendet werden, der die beiden Ausgänge 37 und 39 aufweist. Der Temperaturregler 33 regelt die Raumtemperatur in Abhängigkeit von der Badewassertemperatur so, dass die Raumtemperatur im Badebetrieb etwa 2 °C und im Ruhebetrieb etwa 4 °C höher liegt als die Badewassertemperatur. Je nach Betriebsart, Badebetrieb oder Ruhebetrieb befindet In the schematic illustration of an exemplary embodiment of the circuit according to the invention shown in FIG. 3, the motor 27 of the heat pump 21 (FIG. 1) is shown with the reference number 27, which e.g. is controlled by a hygrostat 31 in order to dehumidify the air when a predetermined relative humidity is exceeded. A bath water temperature sensor 34 and an air temperature sensor 35 are connected to the temperature controller 33. The temperature controller 33 which can be used is, for example, the controller known under the name RDK 922, which has the two outputs 37 and 39. The temperature controller 33 regulates the room temperature as a function of the bathing water temperature so that the room temperature in bathing operation is about 2 ° C. and in rest mode about 4 ° C. higher than the bathing water temperature. Depending on the operating mode, bathing mode or idle mode
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sich der Schalter 41 in der eingezeichneten oder der umgeschalteten Stellung, so dass das Heizventil 42 im Badebetrieb vom Ausgang 37 und im Ruhebetrieb vom Ausgang 39 gesteuert wird. Das Heizventil 41 steuert die Zufuhr des Heizmediums zum Lufterhitzer 19 (Fig. 1). the switch 41 is in the position shown or in the switched position, so that the heating valve 42 is controlled by the outlet 37 in bath mode and by the outlet 39 in idle mode. The heating valve 41 controls the supply of the heating medium to the air heater 19 (FIG. 1).
Der Ausgang 37 bewirkt während des Badebetriebes eine progressive Regelung des Heizventils 42, während beim Ruhebetrieb der Ausgang 39 ein vollständiges öffnen und Schliessen des Heizventils 42 bewirkt. Im Ruhebetrieb braucht daher der Ventilator 18 (Fig. 1) nicht ständig zu laufen, sondern kann gleichzeitig mit dem öffnen und Schliessen des Heizventils an-und abgeschaltet werden. Dies vermindert nicht nur die Abnüt-5 zung des Ventilators 18 und den Bedarf an elektrischer Energie, sondern verhindert während der Abschaltzeit auch Luftturbulenzen in der Schwimmhalle, die eine Verdampfung aus dem Badebecken fördern würden. The output 37 brings about a progressive regulation of the heating valve 42 during bathing operation, while during the resting operation the output 39 causes the heating valve 42 to open and close completely. In idle mode, the fan 18 (FIG. 1) therefore does not need to run continuously, but can be switched on and off simultaneously with the opening and closing of the heating valve. This not only reduces the wear on the fan 18 and the need for electrical energy, but also prevents air turbulence in the swimming pool during the switch-off time, which would promote evaporation from the bathing pool.
C C.
2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings
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