CH667713A5

CH667713A5 - METHOD AND DEVICE FOR HUMIDIFICATION AND / OR ADIABATIC COOLING IN A CLOSED ROOM.

Info

Publication number: CH667713A5
Application number: CH1908/84A
Authority: CH
Inventors: Hans Badertscher
Original assignee: Hans Badertscher
Priority date: 1984-04-16
Filing date: 1984-04-16
Publication date: 1988-10-31
Also published as: DE3513458A1

Description

BESCHREIBUNG Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Luftbefeuchtung und/oder adiabatischen Kühlung in einem geschlossenen Raum, wobei durch eine mit Wasser und Druckluft beschickte Sprühdüse das Wasser im Räume fein zersprüht und die Wasser- und Druckluftzufuhr in Abhängigkeit von der im Räume herrschenden Feuchtigkeit und/ DESCRIPTION The present invention relates to a method for air humidification and / or adiabatic cooling in a closed room, the water in the room being sprayed finely by a spray nozzle supplied with water and compressed air and the water and compressed air supply depending on the humidity prevailing in the room and /

oder Temperatur gesteuert wird. Die Erfindung betrifft ferner eine zur Durchführung dieses Verfahrens dienende Einrichtung. or temperature is controlled. The invention further relates to a device used to carry out this method.

Es gibt in der Klimatechnik zahlreiche Bedarfsfälle, in welchen in einem geschlossenen Räume eine unzulässig hohe Temperatur bei relativ niedriger Luftfeuchte herrscht. Um eine Anhebung der Luftfeuchte mit gleichzeitiger Temperaturabnahme zu verbinden, wendet man in solchen Fällen die adiabatische Kühlung durch Versprühen von kaltem Wasser an, wobei das fein versprühte Wasser bei genügend langer Verdunstungsstrecke verdunstet und dabei der Umgebungsluft einerseits die Verdunstungswärme entzieht, andererseits deren Feuchtigkeitsgehalt anhebt. There are numerous needs in air conditioning technology in which there is an impermissibly high temperature in a closed room with relatively low air humidity. To combine an increase in air humidity with a simultaneous decrease in temperature, adiabatic cooling by spraying cold water is used in such cases, whereby the finely sprayed water evaporates when the evaporation path is long enough, thereby removing the heat of evaporation from the ambient air and increasing its moisture content.

Spezielle Anwendungsfälle dieser mit einer Befeuchtung verbundenen adiabatischen Kühlung sind, um nur einige Beispiele zu nennen, Laboratorien, Früchtereiferäume, Buchdruckereien, Gewächshäuser etc. Special applications of this adiabatic cooling associated with humidification are, to name just a few examples, laboratories, fruit-ripening rooms, letterpress shops, greenhouses etc.

Zum Versprühen des Wassers werden im allgemeinen die bekannten Zweistoffdüsen eingesetzt, in welchen Wasser und Druckluft kurz vor der Düsenmündung, das heisst noch innerhalb der Düse, miteinander gemischt werden, so dass die Düsenmündung einen leicht verdunstbaren, feinen Sprühnebel liefert. The known two-substance nozzles are generally used for spraying the water, in which water and compressed air are mixed with one another shortly before the nozzle mouth, that is to say inside the nozzle, so that the nozzle mouth provides an easily evaporable, fine spray mist.

Dieses Sprühsystem hat sich zwar einerseits grundsätzlich bewährt, weist aber andererseits immer noch beträchtliche Nachteile auf. Einer dieser Nachteile ist darin zu sehen, dass die Düsenmündung nach dem Abstellen der Wasserzufuhr benetzt bleibt und die sehr feine Mündung innerhalb kurzer Zeit infolge des Austrocknungsprozesses durch die im Wasser enthaltenen Mineralien und Schmutzpartikel verstopft. So kann man nach einer gewissen Betriebsdauer feststellen, dass die Sprühdüsenmündung allmählich von der Peripherie her «zuwächst» und der austretende Sprühstrahl zunächst unter Störung des Zerstäubungsbildes abgelenkt wird, um schliesslich den Wasserdurchtritt überhaupt zu blockieren. Derartige Störungen können sich aber beispielsweise auf das Pflanzenwachstum in einem Gewächshaus katastrophal auswirken, insbesondere dann, wenn sie nicht sofort bemerkt und behoben werden. Although this spray system has proven itself on the one hand, it still has considerable disadvantages on the other hand. One of these disadvantages can be seen in the fact that the nozzle mouth remains wet after the water supply has been switched off and the very fine mouth clogs within a short time as a result of the drying process due to the minerals and dirt particles contained in the water. After a certain period of operation, it can be seen that the spray nozzle mouth gradually "grows up" from the periphery and the emerging spray jet is initially deflected, disrupting the atomization pattern, in order to finally block the passage of water at all. Such disturbances can, for example, have a catastrophic effect on plant growth in a greenhouse, especially if they are not immediately noticed and remedied.

Der Betrieb der bekannten Sprühdüsen zeigt jedoch noch einen weiteren, gravierenden Nachteil: Nachdem der Düsenbetrieb eingestellt wurde, erwärmt sich nämlich das der Umgebungstemperatur ausgesetzte Wasserleitungssystem, das zur Wasserversorgung der Düsen dient. Aufgrund der meist beträchtlichen Temperaturdifferenz wird das in den Zuleitungen befindliche Wasser einer entsprechenden Ausdehnung unterworfen und tritt an den Düsenmündungen aus, wodurch diese neuerlich benetzt werden. Diese an sich unerwünschte Dehnung trägt somit offensichtlich weiter zum raschen Fortschreiten der Düsenverstopfung bei. However, the operation of the known spray nozzles shows yet another serious disadvantage: after the nozzle operation has been stopped, the water pipe system exposed to the ambient temperature, which serves to supply the nozzles with water, warms up. Due to the usually considerable temperature difference, the water in the supply lines is subjected to a corresponding expansion and emerges at the nozzle orifices, as a result of which they are wetted again. This stretching, which is undesirable per se, obviously further contributes to the rapid progression of the nozzle blockage.

Bei einer bekannten, mit Wasser und Druckluft beschickten Zweistoffdüse ist in der Düsenbohrung eine Reinigungsnadel beweglich gelagert, welche ab einem bestimmten Überdruck die Bohrung freigibt. Diese technisch aufwendige und störungsanfällige Konstruktion ist jedoch einerseits relativ kostspielig und kann ausserdem auch die durch Wasserverdünstung bedingte Düsenverstopfung nicht verhindern. In the case of a known two-component nozzle which is supplied with water and compressed air, a cleaning needle is movably mounted in the nozzle bore, which clears the bore from a certain excess pressure. This technically complex and fault-prone construction is, on the one hand, relatively expensive and, moreover, cannot prevent the nozzle clogging caused by water evaporation.

Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Verschmutzung und schliesslich die Verstopfung der Sprühdüsen eines zur Luftbefeuchtung und/oder adiabatischen Kühlung dienenden Systems wirksam zu verhindern, um damit die nicht unerheblichen, mit der periodischen Reinigung der Düsen anfallenden Wartungskosten zu reduzieren und die durch unachtsame Wartung auftretenden Schäden zu vermeiden. It is therefore the object of the present invention to effectively prevent the contamination and finally the blockage of the spray nozzles of a system serving for air humidification and / or adiabatic cooling, in order to reduce the not inconsiderable maintenance costs incurred with the periodic cleaning of the nozzles, and by to avoid careless maintenance.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist im unabhängigen The method according to the invention is independent

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Patentanspruch 1, die zu dessen Durchführung dienende Einrichtung im Anspruch 6 definiert. Claim 1, which is used to implement the device in claim 6.

Nachstehend wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. An embodiment of the invention is described below with reference to the accompanying drawings.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der Leitungsführung einer Sprühanlage, welche zur Luftbefeuchtung und gleichzeitigen adiabatischen Kühlung einsetzbar ist, 1 is a schematic representation of the line routing of a spray system which can be used for air humidification and simultaneous adiabatic cooling,

Fig. 2 veranschaulicht den Steuerungsablauf einer solchen Sprühanlage, und Fig. 2 illustrates the control flow of such a spray system, and

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines zum Betrieb der Anlage verwendbaren Steuerblocks. 3 is a top view of an embodiment of a control block that can be used to operate the plant.

Gemäss Fig. 1 verbindet eine Leitung 1 das Wasserleitungsnetz 2 über einen mit Filter 3a ausgerüsteten Absperrhahn 3, ein mit Manometer 4a versehenes Druckreduzierventil 4 und ein Absperrventil 5 mit einer Sprühdüse 6. In die Sprühdüse 6, welche stets oberhalb der Einrichtung anzubringen ist, mündet eine zweite Leitung 7, welche von einer Druckluftquelle 8, z.B. einem Kompressor, über ein mit Manometer 9a versehenes Druckreduzierventil 9 und ein Absperrventil 10 geführt ist. An diese Druckluftleitung 7 ist ferner ein Druckschalter 11 angeschlossen, der nach dem Druckluftaufbau das Wasserabsperrventil 5 freigibt und mit dem Betätigungsorgan des Absperrventils 5 durch eine nicht dargestellte elektrische Leitung verbunden ist. 1, a line 1 connects the water supply network 2 via a shut-off valve 3 equipped with filter 3a, a pressure-reducing valve 4 provided with a pressure gauge 4a and a shut-off valve 5 with a spray nozzle 6. The spray nozzle 6, which is always to be installed above the device, opens out a second line 7, which from a compressed air source 8, for example a compressor, is guided via a pressure reducing valve 9 provided with a manometer 9a and a shut-off valve 10. Also connected to this compressed air line 7 is a pressure switch 11 which, after the compressed air has been built up, releases the water shut-off valve 5 and is connected to the actuating member of the shut-off valve 5 by an electrical line (not shown).

Die beiden Leitungen 1 und 7 sind innerhalb der mit 6 bezeichneten Sprühdüsen so zusammengeführt, dass aus der Sprühdüsenmündung das gewünschte, feinversprühte Luft-Wasser-Gemisch austritt. The two lines 1 and 7 are brought together within the spray nozzles 6 so that the desired, finely sprayed air-water mixture emerges from the spray nozzle mouth.

An die Wasserzulaufleitung 1 ist ferner, wie Fig. 1 zeigt, zwischen dem Absperrventil 5 und der Sprühdüse 6 eine Wasserablassleitung 13 angeschlossen, welche ebenfalls mit einem Absperrventil 14 versehen ist. 1, between the shut-off valve 5 and the spray nozzle 6, a water drain line 13 is also connected, which is also provided with a shut-off valve 14.

Sämtliche in Fig. 1 dargestellten Ventile sind durch eine Steuereinrichtung so miteinander verbunden, dass sich der nachstehend anhand von Fig. 2 noch zu beschreibende Funktionsablauf ergibt. Diese dem Fachmann ohne weiteres zumutbare Verdrahtung der Steuerungsanlage braucht im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht beschrieben zu werden. All of the valves shown in FIG. 1 are connected to one another by a control device in such a way that the functional sequence to be described below with reference to FIG. 2 results. This wiring of the control system, which is readily acceptable to the person skilled in the art, need not be described in the context of the present invention.

Gemäss Fig. 2 ist ein Taktgeber vorgesehen, welcher in bestimmten, fest vorgegebenen Zeitabständen einen Schaltimpuls gibt, der seinerseits während einer Zeit ts andauert, so dass sich zwischen den einzelnen Schaltimpulsen jeweils eine Pause tp ergibt. Die jeweilige Dauer von Schaltimpuls ts und Pause tp wird den örtlichen Verhältnissen angepasst und kann innerhalb weiter Grenzen variieren. According to FIG. 2, a clock generator is provided which gives a switching pulse at certain, predetermined time intervals, which in turn lasts for a time ts, so that there is a pause tp between the individual switching pulses. The respective duration of switching pulse ts and pause tp is adapted to the local conditions and can vary within wide limits.

Dem Taktgeber ist vorzugsweise ein Hygrostat überlagert, der gegenüber dem Taktgeber dominant ist, das heisst, dass der Hygrostat den Taktgeber und damit die Luftbefeuchtung bei Überschreitung einer am Hygrostat eingestellten, maximalen Luftfeuchte abstellt. The clock generator is preferably superimposed on a hygrostat which is dominant over the clock generator, that is to say that the hygrostat switches off the clock generator and thus the air humidification when a maximum air humidity set on the hygrostat is exceeded.

Der Taktgeber steuert seinerseits das Einschalten der Druckluft (Ventil 10) und - mit einer durch den Druckaufbau bedingten Verzögerung Atl - der Wasserzufuhr (Ventil 5) über den Druckschalter 11. Dadurch wird sicherge- The timer in turn controls the switching on of the compressed air (valve 10) and - with a delay Atl due to the pressure build-up - the water supply (valve 5) via the pressure switch 11. This ensures

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stellt, dass nie Wasser ohne Druckluft austreten kann. Vorteilhafterweise kann auch vorgesehen sein, dass beim Ausfall der Wasserversorgung die Druckluftzufuhr verzögert selbsttätig abgestellt wird. ensures that water can never escape without compressed air. Advantageously, it can also be provided that the compressed air supply is automatically shut off after a delay in the event of a water supply failure.

Die durch den Druckaufbau bedingte Verzögerung der Einschaltung des Wasserventils 5 ist in Fig. 2 mit Atl bezeichnet. Wie ferner Fig. 2 zeigt, kann die Betätigung des Ventils 14, das die Druckentlastung der Wasserzuleitung 1 bewirkt, gegenüber der Unterbrechung der Wasserzufuhr um eine Zeit At2 verzögert sein. Diese Verzögerung erfolgt aus dem Grund, dass das nach dem Abstellen der Wasserzufuhr im Inneren der Sprühdüse noch befindliche Wasser noch vor der Druckentlastung des Wassersystems durch die ausströmende Druckluft herausgeblasen wird. The delay in switching on the water valve 5 due to the pressure build-up is designated Atl in FIG. As further shown in FIG. 2, the actuation of the valve 14, which brings about the pressure relief of the water supply line 1, can be delayed by a time At2 compared to the interruption of the water supply. This delay is due to the fact that the water still inside the spray nozzle after the water supply has been switched off is blown out by the compressed air flowing out before the pressure relief of the water system.

Die Betätigung des Ventils 5 erfolgt somit in Abhängigkeit vom Druckaufbau des Druckluftsystems am Druckschalter 11, während das Druckluftventil 10 in Abhängigkeit von Taktgeber und/oder Hygrostat gesteuert wird. Dem Druckschalter 11 kommt ferner eine Sicherheitsfunktion zu: Er öffnet das Wasserventil 5 erst, nachdem sich im Druckluftsystem ein entsprechender Druck aufgebaut hat. Bei Ausfall der Druckluft stellt das Wasserventil 5 die Wasserzufuhr zur Sprühdüse 6 sofort ab. Im Hinblick auf die weitere Verbesserung der Betriebssicherheit kann ferner vorgesehen sein, dass ein in der Wasserzuleitung angeordneter Strömungswächter die Druckluftzufuhr beim Ausfall der Wasserzufuhr verzögert abstellt. The valve 5 is thus actuated as a function of the pressure build-up of the compressed air system at the pressure switch 11, while the compressed air valve 10 is controlled as a function of the clock generator and / or hygrostat. The pressure switch 11 also has a safety function: it only opens the water valve 5 after a corresponding pressure has built up in the compressed air system. If the compressed air fails, the water valve 5 immediately shuts off the water supply to the spray nozzle 6. With a view to further improving operational safety, provision can further be made for a flow monitor arranged in the water supply line to switch off the compressed air supply in a delayed manner if the water supply fails.

Fig. 3 zeigt als Beispiel einen für drei Betriebszustände vorgesehenen Hauptschalter 12, die über ein Kabel 15 an das elektrische Netz angeschlossene Schaltelektronik 16 und die in dem gleichen Steuerblock untergebrachten Anschlüsse für Luft, Abwasser und Wasserzufuhr. In dem mit 17 bezeichneten Block sind die in Fig. 1 dargestellten Ventile untergebracht, wobei die Luftleitung 7 und die Wasserzuleitung 1 in Pfeilrichtung zu den nicht dargestellten Sprühdüsen führen. 3 shows an example of a main switch 12 provided for three operating states, the switching electronics 16 connected to the electrical network via a cable 15 and the connections for air, waste water and water supply housed in the same control block. The valves shown in FIG. 1 are accommodated in the block denoted by 17, the air line 7 and the water supply line 1 leading in the direction of the arrow to the spray nozzles (not shown).

Durch die an der Düse ausströmende Druckluft entsteht ein Unterdruck (Sog), der das bei der Druckentlastung des Wassersystems beabsichtigte Rückfliessen des Wassers teilweise verhindern kann. Um das erwünschte Absenken des Wasserspiegels mit Sicherheit zu erreichen, wird daher das Wasserablassventil 14 nach der Unterbrechung der Druckluftzufuhr noch eine Zeitlang offengehalten. Die dement-sprechende Zeitdifferenz - verlängerte Öffnungsdauer des Wasserablassventils 14 - ist in Fig. 2 mit At3 bezeichnet. The compressed air flowing out of the nozzle creates a negative pressure (suction) which can partially prevent the water from flowing back when the water system is relieved of pressure. In order to achieve the desired lowering of the water level with certainty, the water drain valve 14 is therefore kept open for a while after the interruption of the compressed air supply. The corresponding time difference - extended opening time of the water drain valve 14 - is denoted by At3 in FIG. 2.

Das beschriebene Verfahren kann vom Fachmann im Rahmen des Erfindungsgedankens in mannigfaltiger Weise variiert werden. Die Regelung der Ein- und Ausschaltvor-gänge von Wasser- und Druckluftzufuhr zur Sprühdüse kann je nach den vorliegenden Verhältnissen entweder in Abhängigkeit von der im Räume herrschenden Luftfeuchte, von der Raumtemperatur oder von beiden Werten erfolgen. Auch lässt sich eine Regelung in Abhängigkeit von einer Schaltuhr sowie von der Lichtintensität, der Lüftung oder anderen Parametern realisieren. The method described can be varied in many different ways by a person skilled in the art within the scope of the inventive concept. Depending on the prevailing conditions, the switching on and off of the water and compressed air supply to the spray nozzle can be controlled either depending on the air humidity in the room, on the room temperature or on both values. Control can also be implemented depending on a time switch and on the light intensity, ventilation or other parameters.

Die Steuerung der Anlage kann auch direkt durch den Hygrostaten, d.h. unter Ausschaltung des Taktgebers, erfolgen. The system can also be controlled directly by the hygrostat, i.e. with the clock switched off.

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3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims

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1. Method for air humidification and / or adiabatic cooling in a closed room, the water in the room being finely sprayed by at least one spray nozzle supplied with water and compressed air and the water and compressed air supply being controlled as a function of the humidity and / or temperature prevailing in the room is characterized in that, after the interruption of the water supply, the compressed air supply is maintained for a certain period of time and the water level in the spray nozzle after the interruption of the water supply is reduced by a volume that starts at the same time as the compressed air supply, by a volume which is at least equal to the increase in volume in the water system located and heated by the ambient temperature, all for the purpose that the mouth of the spray nozzle blown dry on the one hand after switching off the water supply by the flowing compressed air and on the other hand a renewed wetting of the nozzle mouth g is avoided under the influence of the volume increase.

2. The method according to claim 1, characterized in that the periodic switching on and off of the water and compressed air supply is controlled at intervals by a clock.

2nd

PATENT CLAIMS

3. The method according to claim 2, characterized in that the clock generator is controlled by a hygrostat which switches the clock generator on when a lower limit relative air humidity is reached and switches it off when an upper limit value relative air humidity is reached.

4. The method according to any one of claims 1-3, characterized in that between the interruption of the water supply and the start of water drainage from the water system, a delay pause (À t2) is switched on, during which the water in the mouth area of the spray nozzle by the suction of compressed air emerging from the nozzle is extracted.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the compressed air supply is interrupted with a view to completely clearing the nozzle area of water residues while the water is being drained off.

6. Device for performing the method according to any one of claims 1-5, with at least one spray nozzle (6) which can be filled with water and compressed air, a water supply line (1) provided with a shut-off valve (5), a compressed air supply line provided with a shut-off valve (10) (7) and a control system to switch the water and compressed air supply on and off depending on the relative air humidity and / or temperature prevailing in the room as required, characterized in that a water discharge line (13) opens into the water supply line (1) and a drain valve (14) is installed therein, the control system being switched such that said drain valve (14) is opened after the water supply is interrupted and the compressed air supply is interrupted while the drain valve (14) is open.