DE10042828A1 - Vorrichtung zum Erzeugen von Kaltwasser für Kühlflächen (bzw. zur Flächenkühlung oder Bauteilkühlung) - Google Patents
Vorrichtung zum Erzeugen von Kaltwasser für Kühlflächen (bzw. zur Flächenkühlung oder Bauteilkühlung)Info
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Kaltwasser für die Raumkühlung, insbesondere für Kühlflächen und Kühler in der Gebäudeausrüstung, insbesondere für Kühldecken mit einer Kältemaschine und einem davor geschalteten Verdunstungskühler, der von zu kühlender Flüssigkeit und von Luft durchströmt ist. Der kühlende Luftstrom des Verdunstungskühlers ist mit Wasser beaufschlagbar und die zu kühlende Flüssigkeit strömt über den Wärmeübertrager und den Kondensator oder direkt zum Zwischenspeicher oder direkt zum Verbraucher.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Kaltwasser für die
Raumkühlung insbesondere für Kühlflächen und Kühler in der
Gebäudeausrüstung, insbesondere für Kühldecken mit einer Kältemaschine und
einem davor geschaltetem Verdunstungskühler, der von zu kühlender Flüssigkeit
und von Luft durchströmt ist.
Es ist bekannt, für Kühlflächen Kaltwasser durch eine Kältemaschine zu
erzeugen. Hierbei ist es auch bekannt, den Kondensator bzw. Verflüssiger der
Kältemaschine durch einen Wasserkreislauf zu kühlen, in dem ein
Wärmeübertrager angeordnet ist, der von Luft durchströmt wird. Bekannt ist
auch, dass man durch Beaufschlagung des Wärmeübertragers mit Wasser die
Wärmeabfuhr verbessern kann (Nasskühlturm).
Aufgabe der Erfindung ist es, die Kühlleistung einer Vorrichtung der eingangs
genannten Art bei geringem Installations- und Kostenaufwand zu verbessern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der kühlende Luftstrom
des Verdunstungskühlers mit Wasser beaufschlagbar ist und dass die zu
kühlende Flüssigkeit wahlweise durch den Kondensator der Kältemaschine oder
direkt zum Verbraucher oder zu beiden strömt.
Durch die Beaufschlagung des Wärmeübertragers mit Wasser auf der Luftseite,
wird auf einfache und kostengünstige Weise die Bereitstellung der erforderlichen
Kühlleistung effizienter. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn größere
Kühlleistungen, wie zum Beispiel im Sommer erforderlich sind. Durch die
Beaufschlagung des Wärmeübertragers mit Wasser und die dadurch bedingte
Abkühlung der Luft, erfolgt die Abfuhr der Kondensationswärme auf einem
niedrigem Temperaturniveau. Durch die niedrige Kondensationstemperatur
arbeitet die Kältemaschine mit einer entsprechend günstigen Leistungszahl.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass der Verdunstungskühler ein
Plattenwärmeübertrager aus Polypropylen ist.
Da im Wärmeübertrager des Verdunstungskühlers mit Wasser gearbeitet wird,
spielt hierbei der Werkstoff für den Plattenwärmeübertrager eine große Rolle. Mit
Polypropylen wird ein Material eingesetzt, bei dem es zu keiner festen
Ablagerung aufgrund der Verwendung von Wasser kommen kann.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn im Kühlkreislauf der Kältemaschine vor dem
Expansionsventil ein Wärmeübertrager angeordnet ist, der mit dem Wasser
durchströmt ist, ehe das Wasser in den Luftstrom des Verdunstungskühlers
eingebracht wird. Durch die hierdurch erzielte Abkühlung des Kältemittels vor
dem Einspritzen in den Verdampfer, wird auf einfache und ökologische Weise
eine weitere Verbesserung der Leistungszahl erreicht.
Eine weitere Erhöhung der Kühlleistung ist durch einen dem Wasserkondensator
vorgeschalteten Luftkondensator möglich, der insbesondere im Fortluftkanal bzw.
der Fortluftöffnung des Verdunstungskühlers angeordnet ist.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Erhöhung der Fortlufttemperatur und die dadurch
resultierende Absenkung der relativen Luftfeuchtigkeit. Dadurch wird die Gefahr
der Kondensatbildung im Fortluftkanal verringert. Durch das Verdampfen der in
der Fortluft nach dem Verdunstungskühler vorhandenen Aerosole werden den
evtl. darin befindlichen Bakterien, insbesondere Legionella pneumophila, die
Lebensgrundlage entzogen. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn der
Luftkondensator im Fortluftkanal des Verdunstungskühlers angeordnet ist.
Ein weiterer Vorteil ist die Kompaktheit der Anlage. Dadurch werden
Energieverluste durch Erwärmung der Kaltwasserleitungen zwischen den
einzelnen Bauteilen der Anlage sowie durch den sonst üblichen Energieaufwand
für die Pumpen vermieden.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel und
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel.
Die Vorrichtung bzw. Anlage weist eine Kältemaschine auf, mit einem
Kältemittelkreislauf 1, in dem ein Kompressor (Verdichter) 2 angeordnet ist. In
Strömungsrichtung hinter dem Kompressor 2 ist ein Kondensator (Verflüssiger) 3
angeordnet, der durch den zweiten Flüssigkeitskreislauf 4 gekühlt wird, der
weiter unten näher beschrieben ist. Vom Kondensator 3 gelangt das Kältemittel
über ein Expansionsventil 5 zu einem Verdampfer 6, an dem ein dritter Kreislauf
7 angeschlossen ist.
Die vom Verdampfer 6 an den dritten Kreislauf 7 abgegebene Kühlleistung wird
über eine Pumpe 8 einem Zwischenspeicher 9 zugeführt. Von dem
Zwischenspeicher 9 wird über einen vierten Kreislauf 10 die Kühlleistung einer
Kühlfläche 11 über ein Verteilsystem 12 zugeführt. Der an den Kondensator 3
angeschlossene zweite Kreislauf 4 wird von einer Pumpe 13 durch einen
Verdunstungskühler 14 geführt, der als Plattenwärmeübertrager ausgeführt und
beständig gegen Verunreinigungen sowie Korrosion ist. Der
Plattenwärmeübertrager 14 ist von Luft durchströmt, die über einen Einlass 15
zwischen den Platten gelangt und über einen Auslass 16 in die Umgebung
abgegeben wird. Dieses Durchströmen wird durch einen Ventilator 17 bewirkt.
Zwischen dem Einlass 15 und den Platten des Wärmeübertragers 14 wird
Wasser über ein Verteilsystem 18 in den Luftstrom eingebracht insbesondere
eingesprüht, wodurch die Kühlleistung der im Wärmeübertrager erreichten Luft
aufgrund der Verdunstungskälte erhöht wird. Zur Einbringung des Wassers
befindet sich in der Wasserzuflussleitung eine Pumpe 19.
Bei Einsatz einer leistungsgeregelten Kälteanlage kann auf den
Zwischenspeicher 9 verzichtet werden. Der Flüssigkeitskreislauf 7 führt dann
direkt zum Verteilsystem 12.
Im Kühlkreislauf der Kältemaschine kann vor dem Expansionsventil 5 ein
Wärmeübertrager 25 eingesetzt werden, der von dem Wasser durchströmt wird,
das dem Verteilsystem 18 danach zugeführt wird. Hierdurch wird eine weitere
Verbesserung der Kühlleistung ermöglicht.
Weiterhin kann im Kühlkreislauf der Kältemaschine vor dem Wasserkondensator
3 ein Wärmeübertrager 26 eingesetzt werden, der von der Luft, die aus dem
Verdunstungskühler 14 austritt, durchströmt wird. Die dadurch erhöhte
Wärmeabfuhr vergrößert die Gesamtleistung der Vorrichtung. Hierbei wird der
Umstand genutzt, dass die Wärme aus dem Wärmetauscher 14 der
Kältemaschine 3, 13, 14 immer noch aufnahmefähiger für Wärme ist, die aus
dem selben Kältekreis der Kältemaschine kommt.
Die Vorrichtung bzw. Anlage wird vorzugsweise in drei verschiedenen Stufen
gefahren:
- 1. Ist die Luft ausreichend kühl, so ist es nicht erforderlich, dass die Kältemaschine arbeitet und es kann auch eine Beaufschlagung mit Wasser in dem Plattenwärmeübertrager unterbleiben. Die zu kühlende Flüssigkeit strömt über die Leitung 21, den Wärmeübertrager 23, die Leitung 22 und über den Verdampfer 6 zum Zwischenspeicher 9 zurück.
- 2. Ist die Lufttemperatur so hoch, dass die freie Kühlung nicht mehr ausreicht, kann die Kühlleistung durch die Wasserbeaufschlagung des Verdunstungskühlers 14 erhöht werden.
- 3. Bei weiterer Zunahme der Lufttemperatur und einem eventuell höherem Kühlbedarf, wird die Kältemaschine zugeschaltet. Die Beaufschlagung des Wärmeübertragers 25 mit Wasser und dadurch bedingte Absenkung der Kondensationstemperatur verbessert die Leistungszahl der Kältemaschine und reduziert dadurch den Stromverbrauch. Die Gesamtleistung des Systems wird durch den Wärmeübertrager 26 erhöht.
Die zu kühlende Flüssigkeit 21 kann entweder über den Wärmeübertrager 23
und anschließend über den Verdampfer 6 der Kältemaschine oder durch
Umschaltung des Ventils 24 nur über den Verdampfer 6 zirkulieren.
Alle Teile der Vorrichtung bzw. der Anlage, das heißt alle Teile der
Kältemaschine, des Verdunstungskühlers 14 und der Steuerung und Regelung
und auch alle Flüssigkeiten und stromführenden Leitungen sind innerhalb eines
Gehäuses 20 in kompakter Weise angeordnet. Das Gehäuse kann dabei aus
mehreren leicht zu transportierenden Einheiten bestehen.
In einer weiteren alternativen Ausführung ist zum Wasserkondensator 3 ein
diesen überbrückender Bypass 28 angeordnet, durch den der zweite
Flüssigkeitskreislauf 4 im Teillastbetrieb fließt, wenn ein Ventil (Dreiwegeventil)
27 geöffnet wird. Damit erfolgt die Kondensation nur in dem Wärmeübertrager
(Kondensator) 26. Hierbei arbeitet der Kompressor 2 in mehreren Stufen. Dies
hat den Vorteil, dass der Kreislauf 4 thermisch nicht belastet wird, so dass der
Energieverbrauch des Gesamtsystems verringert wird.
Claims (9)
1. Vorrichtung zum Erzeugen von Kaltwasser für die Raumkühlung
insbesondere für Kühlflächen und Kühler in der Gebäudeausrüstung
insbesondere für Kühldecken (11) mit einer Kältemaschine (2, 3, 5, 6) und
einem davor geschaltetem Verdunstungskühler (14), der von zu kühlender
Flüssigkeit und von Luft durchströmt ist, dadurch
gekennzeichnet,
dass der kühlende Luftstrom des Verdunstungskühlers (14) mit Wasser beaufschlagbar ist und
dass die zu kühlende Flüssigkeit (4) über den Wärmeübertrager (23) und den Kondensator (3) oder direkt zum Zwischenspeicher (9) oder direkt zum Verbraucher (11) strömt.
dass der kühlende Luftstrom des Verdunstungskühlers (14) mit Wasser beaufschlagbar ist und
dass die zu kühlende Flüssigkeit (4) über den Wärmeübertrager (23) und den Kondensator (3) oder direkt zum Zwischenspeicher (9) oder direkt zum Verbraucher (11) strömt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Verdunstungskühler (14) ein Plattenwärmeübertrager aus
Polypropylen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass im Kühlkreislauf (1) der Kältemaschine vor
dem Expansionsventil (5) ein Wärmeübertrager (25) angeordnet ist, der
mit dem Wasser durchströmt ist, ehe das Wasser in den
Außenluftstrom über das Verteilsystem (18) des Verdunstungskühlers
(14) eingebracht wird.
4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass alle Teile der Kältemaschine, des
Verdunstungskühlers und der Steuerung/Regelung innerhalb eines
Gehäuses (20) angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus mehreren
transportablen Einheiten besteht.
6. Vorrichtung zum Kühlen insbesondere für die Raumkühlung mit
einer Kältemaschine und einem davor geschalteten
Verdunstungskühler, dadurch gekennzeichnet, dass im
Kühlkreislauf (1) der Kältemaschine vor dem Expansionsventil (5) ein
Wärmeübertrager (25) angeordnet ist, der mit dem Wasser durchströmt
ist, ehe das Wasser in den Außenluftstrom über das Verteilsystem (18)
des Verdunstungskühlers (14) eingebracht wird.
7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass dem Kondensator (3) ein Luftkondensator
(26) vorgeschaltet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, dass der Luftkondensator (26) im Fortluftkanal
des Verdunstungskühlers (14) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass ein den Kondensator (3) der
Kältemaschine überbrückender Bypass (28) angeordnet ist, der durch
ein Ventil (27) einschaltbar ist.
Priority Applications (13)
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