CH705909A1

CH705909A1 - Wärmetauscher für Luftentfeuchtung.

Info

Publication number: CH705909A1
Application number: CH01987/11A
Authority: CH
Inventors: Luca Baldini
Original assignee: Bs2 Ag
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2013-06-28
Also published as: WO2013087602A2; WO2013087602A3

Abstract

Zum Entfeuchten eines gasförmigen Mediums wird vorgeschlagen, mindestens drei in Serie angeordnete Gas-Flüssigkeits-Wärmetauscher (1, 2, 3) zu verwenden, wobei der Kühlmittelkreislauf bzw. Flüssigkeitskreislauf miteinander verschaltet ist.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Entfeuchten von Luft gemäss dem Oberbegriff nach Anspruch 1 resp. nach Anspruch 5.

[0002] Der Luftentfeuchtung kommt in der Gebäudeklimatisierung eine grosse Bedeutung zu. Für eine effektive Gebäudekühlung muss die Luftfeuchtigkeit im Gebäudeinnern kontrolliert werden und darf einen gewissen Wert nicht überschreiten, um Kondensation des Wasserdampfes in der Raumluft an kühlen Orten zu vermeiden. Grosse Energiemengen sind erforderlich für die Entfeuchtung der Aussenluft auf das gewünschte Mass. Die benötigte Energiemenge ist umso grösser, je wärmer und feuchter die zu entfeuchtende Aussenluft ist.

[0003] Es wird zischen chemischer und thermischer Entfeuchtung unterschieden. Bei der thermischen Entfeuchtung wird die Aussenluft unter den Taupunkt abgekühlt, so dass das im Luftstrom enthaltene Wasser ausfällt. Um mit diesem Verfahren genügend Wasser aus der Luft abscheiden zu können, sind niedrige Wassertemperaturen im Wärmetauscher erforderlich. Die niedrigen Wassertemperarturen im Kältekreislauf und schliesslich im Wärmetauscher führen zu folgenden Problemen: Es bestehen grosse Temperaturdifferenzen zwischen der Verdampfer- und der Kondensatorseite der Kältemaschine, so dass eine schlechte Effizienz der Maschine resultiert. Grosse Temperaturdifferenzen zwischen der Wärmetauscheroberfläche und dem zu entfeuchtenden Luftstrom führen zu starker Entropieproduktion und folglich hoher Exergievernichtung. Die starke Abkühlung des Luftstroms weit unter die Raumlufttemperatur führt in Gebäuden zudem zu Komfortproblemen und erfordert ein nachträgliches Aufheizen des entfeuchteten Luftstroms.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine effizientere Luftentfeuchtung zu erreichen, mit kleineren Temperaturdifferenzen im Kältekreislauf sowie kleineren Temperaturdifferenzen zwischen der Wärmetauscheroberfläche und dem Luftstrom, bei gleichzeitig kompaktem Aufbau.

[0005] Erfindungsgemäss wird die gestellte Aufgabe mittels einer Vorrichtung nach Anspruch 1 resp. einem Verfahren nach Anspruch 5 gelöst.

[0006] Die erfindungsgemässe Aufgabe wird erreicht durch die Aufteilung des Wärmetauschers in mehrere Stufen und die hydraulische Verschaffung der Stufen, so dass unterschiedliche Temperaturniveaus resultieren.

[0007] Gemäss einer Ausführungsvariante wird vorgeschlagen mindestens drei Wärmetauscherstufen vorzusehen. Dabei wird vorgeschlagen, dass sich der Niedrigexergiewärmetauscher aus mindestens drei miteinander verschalteten Luft/Flüssigkeit-Wärmetauscher zusammensetzt, vorzugsweise Luft/Wasser-Wärmetauscher. Der primäre Vorlauf des gesamten miteinander verschalteten Flüssigkeits- bzw. Wasser- oder Kältekreislaufs durchströmt zunächst einen inneren bzw. den mittleren Wärmetauscher.

[0008] Wiederum gemäss einer Ausführungsvariante wird vorgeschlagen, dass der Flüssigkeits- bzw. Wasservorlauf des an letzter Stelle angeordneten Wärmetauschers durch den Rücklauf eines vorangehenden Wärmetauschers gebildet wird.

[0009] Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Luftentfeuchtung sind in abhängigen Ansprüchen sowohl bezüglich der Vorrichtung wie auch bezüglich des Verfahrens charakterisiert.

[0010] Die Erfindung wird nun beispielsweise und unter Bezug auf die beigefügte Figur näher erläutert.

[0011] Die Figur zeigt schematisch dargestellt ein Anwendungsbeispiel einer Aussenluftentfeuchtung mittels drei nacheinander in Serie geschalteter Wärmetauscherstufen.

[0012] Die im Beispiel dargestellte Aussenluftentfeuchtung setzt sich aus drei miteinander verschalteter Luft/Wasser-Wärmetauscher 1 bis 3 zusammen. Der Primärvorlauf des miteinander verschalteten Kältekreislaufs 4 durchströmt den mittleren Wärmetauscher 2. Die minimale Temperatur im Kältekreislauf wird im Wärmetauscher 2 zur weiteren Entfeuchtung des vorgekühlten und teilentfeuchteten Luftstromes 9 verwendet. Der Rücklauf 5 des Wärmetauschers 2 bildet den Vorlauf 5 des Wärmetauschers 1, wo der warme und feuchte Luftstrom 8 vorgekühlt und teilentfeuchtet wird, bevor er in den mittleren Wärmetauscher eintritt. Der Rücklauf 6 des Wärmetauschers 1 wird zum Vorlauf 6 des an letzter Stelle angeordneten Wärmetauschers 3. Im Wärmetauscher 3 wird der gekühlte und entfeuchtete Luftstrom 10 nacherwärmt und verlässt den Wärmetauscher 3 als nacherwärmter und entfeuchteter Luftstrom 11. Der Rücklauf 7 des Wärmetauschers 3 wird dem Kältekreislauf zurückgegeben.

[0013] Beispiel einer Luftentfeuchtung mittels erfindungsgemäss angeordneter Wärmetauscher:

[0014] Entsprechend dem unter Bezug auf die beigefügte Figur dargestellten Beispiel der Luftentfeuchtung werden für das konkrete Ausführungsbeispiel drei Wärmetauscher verwendet. Beim Betrieb der Wärmetauscher ergeben sich folgende beispielsweise Betriebsparameter:

[0015] Bedingungen beim Wärmetauscher 1: Anströmende Aussenluft: Temperatur 30 °C relative Luftfeuchtigkeit 84% Kühlmittel Vorlauf 5: Temperatur 10,5 °C Rücklauf Kühlmittel 6: Temperatur 16,5 °C

[0016] Bedingungen am Wärmetauscher 2: Anströmende Luft 9: Temperatur 20,7 °C relative Luftfeuchtigkeit 100% Vorlauf Kältekreislauf 4: Temperatur 7,5 °C Rücklauf Kühlmittel 5: Temperatur 10,5 °C

[0017] Bedingungen am Wärmetauscher 3: Zuströmende Luft 10: Temperatur 10,5 °C relative Luftfeuchtigkeit 100% Vorlauf Kühlmittel 6: Temperatur 16,5 °C Rücklauf Kühlmittel 7: Temperatur 15,0 °C Nacherwärmter und entfeuchteter Luftstrom 11 Temperatur 15,0 °C relative Feuchtigkeit 75%

[0018] Bei den Angaben handelt es sich nur um ein Beispiel und die Betriebsparameter können selbstverständlich variieren und auch beeinflusst werden. So können beispielsweise Wasser-und Lufttemperaturen durch die Wahl der Oberflächengrösse der unterschiedlichen Wärmetauscher eingestellt bzw. beeinflusst werden. Auch durch die Temperatur des Primärvorlaufes des Kühlmittels können die Prozessparameter beeinflusst werden, welche selbstverständlich auch durch die Lufttemperatur und die relative Luftfeuchtigkeit der zu entfeuchtenden Luft bestimmt werden. Als Kühlmittel können nebst Wasser auch andere Flüssigkeiten verwendet werden, wie beispielsweise Glykol, Glykol-Wasser-Gemisch oder andere üblicherweise verwendet Kühlmittel.

[0019] Erfindungswesentlich ist, dass für die Luftentfeuchtung mindestens drei Wärmetauscherstufen verwendet werden, deren Kältemittelkreislauf gemäss Ausführungsbeispiel miteinander verschaltet sein kann.

Claims

1. Vorrichtung zum Entfeuchten eines gasförmigen Mediums gekennzeichnet durch mindestens drei in Serie angeordnete Gas-Flüssigkeit-Wärmetauscher (1, 2, 3), wobei der Kühlmittelkreislauf bzw. Flüssigkeitskreislauf miteinander verschaltet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärvorlauf (4) des für die Entfeuchtung in den Wärmetauschern verwendeten Kühlmittels einem inneren bzw. mittleren Wärmetauscher (2) zugeführt wird und der Kühlmittel- bzw. Flüssigkeitsvorlauf des am Schluss angeordneten Wärmetauschers (3) durch den Rücklauf (6) des an erster Stelle angeordneten Wärmetauschers (1) gespiesen wird.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittel- bzw. Flüssigkeitsvorlauf des an erster Stelle angeordneten Wärmetauschers (1) durch den Rücklauf eines nachfolgenden Wärmetauschers (2) gebildet wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass drei in Serie angeordnete Wärmetauscher vorgesehen sind.

5. Verfahren zum Entfeuchten eines gasförmigen Mediums wie insbesondere von Luft, dadurch gekennzeichnet, dass für die Entfeuchtung mindestens drei in Serie angeordnete Gas-Flüssigkeits-Wärmetauscher verwendet werden und der Kühlmittel- bzw. Flüssigkeitskreislauf der Wärmetauscher miteinander verschlauft wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärvorlauf des Kühlmittels bzw. der Flüssigkeit für die Entfeuchtung in den Wärmetauschern einem mittleren Wärmetauscher zugeführt wird und der den inneren bzw. mittleren Wärmetauscher verlassende Rücklauf des Kühlmittels oder der Flüssigkeit einem vorangehenden Wärmetauscher als Vorlauf zugeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärvorlauf des Kühlmittels bzw. der Flüssigkeit einem inneren bzw. mittleren Wärmetauscher zugeführt wird und diesen durchströmt, der Rücklauf des Kühlmittels oder Flüssigkeit des inneren bzw. mittleren Wärmetauschers dem vorangehenden inneren bzw. schliesslich dem an erster Stelle angeordneten Wärmetauschers als Vorlauf zugeführt wird und diesen durchströmt, anschliessend der Rücklauf des Kühlmittels oder der Flüssigkeit das an erster Stelle angeordneten Wärmetauscher als Vorlauf dem an letzter Stelle angeordneten Wärmetauscher zugeführt wird und diesen wiederum durchströmt, worauf schliesslich der Rücklauf des Kühlmittels bzw. der Flüssigkeit den letzten Wärmetauscher verlässt um gegebenenfalls an den Kältekreislauf zurückgeführt zu werden.