DE102008023791A1 - Verdunstungskühlanlage - Google Patents

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Abstract

Anlage (10) zum Kühlen von Luft (8), mit - einem Trockner (36), der ein Sorbens (38, 40) aufweist; - einem stromabwärts des Trockners (36) angeordneten Luftwärmetauscher (68) zum Abführen von Wärme und - einem stromabwärts des Luftwärmetauschers (68) angeordneten Verdunster (16). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Sorbens (38, 40) einen zwischen einem ersten Lufteinlass (88) des Trockners und einem ersten Luftauslass (90) des Trockners angeordneten ersten Abschnitt (38) und einen zwischen einem zweiten Lufteinlass (92) des Trockners und einem zweiten Luftauslass (94) des Trockners angeordneten zweiten Abschnitt (40) aufweist, wobei der erste Abschnitt (38) und der zweite Abschnitt (40) durch eine Drehung des Sorbens ineinander überführbar sind. Die Anlage (10) kann eine Wasserentsalzungsanlage (80) zur Versorgung des Verdunsters (16) mit Wasser (18) umfassen, wobei die Wasserentsalzungsanlage (80) eine Salzwasserzuleitung (82) aufweist, mit einem Salzwasserwärmetauscher (86) zur Übertragung von Wärme von aus dem Trockner (36) strömender Luft (8) auf Salzwasser in der Salzwasserzuleitung (82). Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Kühlen von Luft (8), mit den folgenden Schritten: - Strömen der Luft durch einen ersten Abschnitt (38) eines Sorbens; - Abführen von Wärme vom Sorbens oder von der Luft; - Verdunsten von Wasser in der Luft; - Trocknen eines zweiten Abschnitts (40) des Sorbens; - räumliches Vertauschen des ersten Abschnitts ...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Kühlen von Luft, mit
    • – einem Trockner, der ein Sorbens aufweist;
    • – einem stromabwärts des Trockners angeordneten Luftwärmetauscher zum Abführen von Wärme, und
    • – einem stromabwärts des Luftwärmetauschers angeordneten Verdunster.
  • Sie betrifft weiter ein Verfahren zum Kühlen von Luft.
  • Der durch das Verdunsten von Wasser hervorgerufene Kühlungseffekt wurde bereits im Altertum genutzt, insbesondere zur Kühlung von Gefäßen und Gebäuden. Verdunstungskühlanlagen sind besonders effizient bei niedriger Luftfeuchte. Daher sind sie besonders in Gegenden mit trockenem Klima verbreitet.
  • Nachteilig an Verdunstungskühlern ist ihr oft hoher Verbrauch an Wasser. Dieser beruht auf ihrem Funktionsprinzip. Beim Verdunsten des Wassers, das heißt, beim Übergang in die Gasphase bei einer Temperatur unterhalb des Siedepunkts, geht Entropie vom flüssigen Teil des Wassers über in den gasförmigen Teil. Das Wasser und angrenzende Luft, die den Wasserdampf aufnimmt, kühlen dabei ab. Um den Verdunstungsprozess aufrechtzuerhalten, muss die entstehende feuchte Luft abgeführt werden, wobei Wasser verloren geht. Eine Rückgewinnung ist prinzipiell möglich durch Sammeln der feuchten Luft und Kondensation des Wassers, wozu aber externe Kälte bzw. eine Verdichtung der Luft erforderlich wäre. Insbesondere in Gegenden der Erde mit Trinkwasserknappheit kann es vorteilhaft sein, als Verdunstungsflüssigkeit Wasser aus dem Meer oder aus Salzseen zu verwenden. Dabei ergibt sich jedoch das Problem, das sich beim Verdunsten des Meereswassers Salzrückstände bilden, die die Funktion des Verdunsters stark beeinträchtigen können.
  • Ein weiterer Nachteil von Verdunstungskühlern ist ihre geringe Effizienz bei hoher Luftfeuchte. Bei mit Wasserdampf gesättigter Luft ist der Kühleffekt null.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anlage und ein Verfahren zum Kühlen von Luft durch Verdunstung anzugeben, die auch bei hoher relativer Luftfeuchte effizient sind.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Die erfindungsgemäße Anlage zum Kühlen von Luft baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass das Sorbens einen zwischen einem ersten Lufteinlass des Trockners und einem ersten Luftauslass des Trockners angeordneten ersten Abschnitt und einen zwischen einem zweiten Lufteinlass des Trockners und einem zweiten Luftauslass des Trockners angeordneten zweiten Abschnitt aufweist, wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt durch eine Drehung des Sorbens ineinander überführbar sind. Hierdurch wird ermöglicht, gleichzeitig einen Teil des Sorbens (den zweiten Abschnitt) zu trocknen und im anderen Teil (dem ersten Abschnitt) Wasser zu adsorbieren. Als Sorbens kann beispielsweise Zeolith verwendet werden. Beim Betrieb der Anlage strömt Luft zunächst durch den Trockner, wo das Sorbens einen wesentlichen Teil des in der Luft enthaltenen Wassers adsorbiert. Bei der Adsorption wird Wärme frei. Ein Teil der Wärme kann direkt vom Sorbens abgeführt werden. Ein weiterer Teil geht auf die Luft über, von der sie mittels des Luftwärmetauschers auf ein anderes Medium, beispielsweise die Umgebungsluft der Anlage, übertragen wird. Die somit bereitgestellte sehr trockene, aber nicht zu heiße Luft, wird dem Verdunster zugeführt, wo Wasser an einer Kontaktfläche zur Luft verdunstet. Die Kontaktfläche kann beispielsweise durch ein poröses Material oder einen Schwamm gebildet werden. Die Anlage kann eine stromabwärts des Verdunsters angeordnete, zum ersten Lufteinlass des Trockners führende Luftführung aufweisen. Dies ermöglicht eine Zirkulation der Kühlluft in einem zumindest teilweise geschlossenen Kreislauf. Stromabwärts des Verdunsters kann ein Innenraum angeordnet sein. Der Innenraum kann beispielsweise eine Lagerhalle, ein Wohn- oder Arbeitsraum, ein Kühlfach, oder ein Wachthäuschen, etwa für Verkehrspolizisten, sein. Bei dieser Ausführungsform wird vom Verdunster kommende gekühlte Luft in den zu kühlenden Innenraum geleitet. Alternativ hierzu kann stromabwärts des Verdunsters ein weiterer Wärmetauscher zur Übertragung von Wärme von der Luft an einen Innenraum angeordnet sein. In dieser Ausführungsform strömt die vom Verdunster kommende kühle Luft nicht in den zu kühlenden Innenraum, sondern entnimmt diesem nur Wärme.
  • Der anfangs erwähnte Luftwärmetauscher kann zum Abführen von Wärme an Luft stromabwärts des Verdunsters ausgelegt sein. Die vom Verdunster kommende gekühlte Luft wird somit auch zur Vorkühlung der zum Verdunster strömenden Luft verwendet.
  • Stromaufwärts des zweiten Lufteinlasses des Trockners kann eine Heizvorrichtung zum Erhitzen von Luft angeordnet sein. Die erhitzte Luft kann den zweiten Abschnitt des Sorbens durchströmen, wodurch dieser besonders schnell trocknet. Die Heizvorrichtung kann einen Sonnenkollektor oder eine Brennstoffzelle aufweisen. Durch den Sonnenkollektor kann Strahlungsenergie der Sonne gefangen und zur Erhitzung der Luft genutzt werden. Alternativ oder komplementär hierzu könnte die Abwärme einer prinzipiell der Erzeugung elektrischen Stroms dienenden Brennstoffzelle genutzt werden.
  • Die Anlage kann eine Wasserentsalzungsanlage zur Versorgung des Verdunsters mit Wasser umfassen, wobei die Wasserentsalzungsanlage eine Salzwasserzuleitung aufweist, mit einem Salzwasserwärmetauscher zur Übertragung von Wärme vom Trockner oder von aus dem ersten Luftauslass des Trockners strömender Luft auf Salzwasser in der Salzwasserzuleitung. Durch die Erhitzung des Salzwassers wird eine größere Verdunstungsrate innerhalb der Wasserentsalzungsanlage und damit eine größere Produktion an salzarmen Wasser erreicht. Gleichzeitig wird hierdurch die zum Verdunster strömende Luft vorgekühlt.
  • Der Salzwasserwärmetauscher kann bezüglich der aus dem Trockner in den Verdunster strömenden Luft stromaufwärts des Luftwärmetauschers angeordnet sein. Stromaufwärts des Luftwärmetauschers ist die Temperatur der strömenden Luft höher, so dass der Luft dort eine größere Wärmeleistung zur Entsalzung entnommen werden kann.
  • Die Salzwasserzuleitung kann einen weiteren Salzwasserwärmetauscher aufweisen, der geeignet ist, Wärme von aus dem zweiten Luftauslass des Trockners strömender Luft auf Salzwasser in der Salzwasserzuleitung zu übertragen. Hierdurch kann weitere Wärmeenergie auf das Salzwasser übertragen und damit die Verdunstungsrate des Salzwassers erhöht werden.
  • Die Anlage kann ein Gebläse zum Antrieb der Luft oder ein Rückschlagventil zur Vorgabe der Strömungsrichtung der Luft aufweisen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
    • – Strömen der Luft durch einen ersten Abschnitt des Sorbens;
    • – Abführen von Wärme vom Sorbens oder von der Luft;
    • – Verdunsten von Wasser in der Luft;
    • – Trocknen eines zweiten Abschnitts des Sorbens;
    • – Vertauschen des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts.
  • Beim Strömen der Luft durch das Sorbens entzieht dieses der Luft Wasser, trocknet also die Luft, wodurch eine hohe Verdunstungsrate ermöglicht wird. Das räumliche Vertauschen des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts ermöglicht eine effiziente Regeneration des Sorbens und einen kontinuierlichen Betrieb der Anlage. Das räumliche Vertauschen des ersten und des zweiten Abschnitts kann diskret oder kontinuierlich, beispielsweise durch kontinuierliches Drehen des Sorbens, geschehen. Im letzteren Fall gehen der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt kontinuierlich ineinander über.
  • Das Verfahren kann weiter den folgenden Schritt aufweisen:
    • – Übertragen zumindest eines Teils der abgeführten Wärme an Salzwasser zum Reduzieren des Salzgehalts des Salzwassers;
    wobei das Wasser mit reduziertem Salzgehalt im Schritt des Verdunstens zumindest teilweise verdunstet wird. Auf die Weise wird die im Sorbens freiwerdende wärme zumindest teilweise für das Entsalzen von Wasser genutzt, welches für die Versorgung des Verdunsters vorgesehen ist.
  • Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren beispielhaft erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Verdunstungskühlanlage des Stands der Technik;
  • 2 eine Verdunstungskühlanlage mit einem vorgeschalteten Trockner und einem Luftwärmetauscher;
  • 3 eine Verdunstungskühlanlage mit vorgeschaltetem Lufttrockner, bei der die Luft in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert;
  • 4 eine Verdunstungskühlanlage mit einem als Adsorptionsrotor ausgebildeten Lufttrockner, und einem weiteren Luftwärmetauscher, der zum Vorwärmen der für die Regeneration des Sorbens vorgesehenen Luft angeordnet ist;
  • 5 eine Verdunstungskühlanlage, die zusätzlich Wegeventile aufweist, zum Einleiten von Luft in den Verdunster ohne Vortrocknung;
  • 6 die Verdunstungskühlanlage aus 5, in einem Betriebsmodus, in dem für die Verdunstung vorgesehene Luft am Lufttrockner vorbeigeführt wird;
  • 7 eine Verdunstungskühlanlage, bei der zusätzlich eine Wasserentsalzungsanlage zur Versorgung des Verdunsters vorgesehen ist;
  • 8 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In den Figuren bezeichnen gleiche oder ähnliche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Komponenten. Diese werden zur Vermeidung von Wiederholungen zumindest teilweise nur einmal erläutert.
  • Die in 1 schematisch dargestellte Verdunstungskühlanlage des Stands der Technik umfasst einen Verdunster 16, dem mittels eines Gebläses 30 über eine Luftleitung 26 trockene Luft 8 und mittels einer Pumpe 24 über eine Wasserleitung 22 aus einem Wasserreservoir 20 Wasser 18 zugeführt wird. Die beim Lufteinlass 28 angesaugte Luft 8 tritt durch einen Lufteinlass 96 des Verdunsters 16 in den Verdunster ein, wo sie verdunstendes Wasser 18 aufnimmt und dabei ab kühlt. Die gekühlte, feuchte Luft strömt weiter durch einen Luftauslass 98 des Verdunsters 16 in einen Innenraum 12, der durch einen Behälter 14 definiert wird. Durch einen oder mehrere nicht dargestellte Luftauslässe tritt Luft aus dem Behälter 14 aus. Während des Betriebs der Anlage 10 nimmt die Luft im Behälter 14 im allgemeinen Wärme durch thermischen Kontakt zur Umgebung auf.
  • 2 zeigt schematisch eine Verdunstungskühlanlage 10, die zusätzlich einen Lufttrockner 36 zum Trocknen der in den Verdunster 16 strömenden Luft 8 aufweist. Der Lufttrockner 36 umfasst einen Adsorptionsrotor 38, 40, 42, der ein Sorbens 38, 40 aufweist. Das Sorbens 38, 40 hat im Wesentlichen die Form eines flachen Zylinders. Das Sorbens 38, 40 ist drehbar auf eine Welle 42 gelagert. Die Welle 42 ist von einem nicht dargestellten Motor antreibbar. Während des Betriebs der Anlage 10 strömt Luft 8 durch ein Gebläse 30 und eine Luftleitung 34 über einen ersten Lufteinlass 88 in einen ersten Abschnitt 38 des Sorbens 38, 40. Der erste Abschnitt 38 des Sorbens adsorbiert Wasser, das in der durch ihn hindurchströmenden Luft 8 in Form von Nebel oder Dampf enthalten ist. Im ersten Abschnitt 38 des Sorbens wird die Luft 8 somit getrocknet. Ein Teil der dabei freiwerdenden Adsorptionswärme wird an die Umgebung des Lufttrockners 36 abgegeben, während ein anderer Teil der Adsorptionswärme auf die Luft übergeht. Die getrocknete, heiße Luft 8 strömt weiter durch einen ersten Luftauslass 90 und eine Luftleitung 26 über einen Lufteinlass 96 des Verdunsters 16 in den Verdunster. Die Luftleitung 26 weist einen Luftwärmetauscher 68 zum Abführen von Wärme der durch das Sorbens 38 geströmten Luft auf. Die den Luftwärmetau scher 68 in Richtung des Verdunsters 16 verlassende Luft ist somit sehr trocken, aber weniger heiß als am ersten Luftauslass 90 des Trockners 36. Die im Verdunster 16 gekühlte Luft 8 strömt durch einen Luftauslass 98 des Verdunsters 16 in einen Innenraum 12. Der Innenraum 12 wird durch einen Behälter 14, zum Beispiel die Wand eines Kühlfachs oder die Mauer eines Gebäudes, definiert. Der Innenraum 12 weist einen Luftauslass 100 auf. Die durch den Luftauslass ausströmende Luft 8 wird über eine Luftleitung 58, die ein Gebläse 31 aufweist, zum Wärmetauscher 68 geführt, wo sie Wärme von der zum Verdunster 16 strömenden Luft aufnimmt. Aus dem Luftwärmetauscher 68 wird die Luft über eine Luftleitung 60 ins Freie abgegeben.
  • Im Folgenden soll die Funktionsweise des Lufttrockners 36 genauer beschrieben werden. Im ersten Abschnitt 38 des Sorbens 38, 40 adsorbiert das Sorbens Wasser aus der durchströmenden Luft 8. Dies ist nur möglich, solange das Sorbens 38 nicht gesättigt ist. Um einen kontinuierlichen Betrieb der Anlage zu ermöglichen, wird das zylinderförmige Sorbens 36, 40 um die von der Welle 42 definierte Achse rotiert. Hierdurch wird der erste Abschnitt 38 des Sorbens kontinuierlich in den zweiten Abschnitt 40 überführt. Durch den zweiten Abschnitt 40 des Sorbens strömt von einem Gebläse 50 angesaugte Luft 6 über eine Luftleitung 52, 54 zum zweiten Abschnitt 40 des Sorbens. Die Luft 6 tritt über einen zweiten Lufteinlass 92 in den Trockner 36 ein, durchströmt den zweiten Abschnitt 40 des Sorbens und tritt über einen zweiten Luftauslass 94 aus dem Trockner aus. Die austretende Luft 6 wird über eine Luftleitung 56 abgeführt. Zwischen einem ersten Abschnitt 52 und einem zweiten Ab schnitt 54 der Luftleitung 52, 54 ist eine Vorrichtung zum Heizen der durchströmenden Luft 6 vorgesehen. Die Vorrichtung 44 kann beispielsweise einen Sonnenkollektor (nicht dargestellt) umfassen, mit dem Sonnenenergie gesammelt und zum Wärmen des Luftstroms 6 verwendet werden kann. Alternativ kann die Heizvorrichtung 44 eine Brennstoffzelle (nicht dargestellt) umfassen. Primärzweck der Brennstoffzelle ist die Erzeugung von elektrischem Strom, wobei jedoch eine beträchtliche Abwärme frei wird. Mit dem Strom der Brennstoffzelle kann beispielsweise insbesondere ein nicht dargestellter Elektromotor zum Antrieb der Welle 42 und/oder des Gebläses 30 versorgt werden. Der Brennstoffzelle wird Wasserstoff und Sauerstoff 46 zugeführt, die in der Brennstoffzelle verbrennen. Das dabei entstehende Wasser 48 kann aufgefangen und einem Wasserreservoir 18 oder direkt dem Verdunster 16 zugeführt werden (nicht dargestellt). Die durch den zweiten Abschnitt 40 des Sorbens strömende sehr heiße Luft 6 bewirkt einen Desorptionsprozess, in welchem Wasser aus dem zweiten Abschnitt 40 des Sorbens desorbiert und von der Luft 6 aufgenommen wird. Der erste Abschnitt 38 des Sorbens bildet somit einen Adsorptionsbereich, während der zweite Abschnitt 40 einen Desorptionsbereich darstellt. Im ersten Abschnitt 38 wird Wasser aufgenommen, welches im zweiten Abschnitt 40 wieder abgegeben wird.
  • Alternativ zur kontinuierlichen Drehung des Sorbens 36, 40 ist auch ein Betrieb möglich, in dem das Sorbens abschnittsweise zum Beispiel jeweils um fünf, fünfzehn, dreißig, oder neunzig Grad gedreht wird. Auch ist es möglich, das Sorbens in einem bestimmten Rhythmus jeweils um 180 Grad zu drehen. Eine Drehung um 180 Grad erfolgt vorzugs weise immer dann, wenn der erste Abschnitt 38 des Sorbens mit Wasser gesättigt ist.
  • Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform wird die aus dem Innenraum 12 austretende Luft 8 über die Luftleitung 58, den Wärmetauscher 68 und die Luftleitung 60 zurück zum Gebläse 30 geleitet, welche sie erneut dem Trockner 36 zuführt. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn zwischen den beiden Ausgängen 102 und 104 des Luftwärmetauschers 68 eine signifikante Temperaturdifferenz besteht, das heißt, wenn der Luftwärmetauscher 68 keinen vollständigen Temperaturausgleich bewirkt. In diesem Fall ist die Luft 8, die den Luftwärmetauscher 68 durch den Luftauslass 104 verlässt, kühler als die Luft 8, die den Luftwärmetauscher 68 durch den Luftauslass 102 in Richtung des Verdunsters 16 verlässt. Dem Lufttrockner 36 wird somit durch den ersten Lufteinlass 88 Luft zugeführt, die kühler ist als die Umgebungsluft.
  • Die in 4 schematisch dargestellte Verdunstungskühlanlage 10 ist dadurch weitergebildet, dass die zum Trocknen des Sorbens verwendete Luft 6 nach Durchströmen des zweiten Abschnitts 40 des Sorbens durch den zweiten Luftauslass 94 über eine Leitung 56 zu einem weiteren Luftwärmetauscher 62 geführt wird, welcher dazu ausgelegt ist, einen Teil der Wärme der den zweiten Abschnitt 40 des Sorptionsrotors verlassenden Luft 6 an die einströmende Luft 6 zurückzuführen. Hierdurch wird ein besserer Wirkungsgrad für das Trocknen des Sorbens erreicht.
  • Die in 5 und 6 schematisch dargestellte Ausführungsform ist dazu ausgelegt, zwei verschiedene Betriebsmoden zur Verfügung zu stellen. In einem ersten, in 5 dargestellten Betriebsmodus, wird die zum Verdunster 16 geführte Luft 8 mittels des beschriebenen Trockners 36 getrocknet. Im zweiten, in 6 skizzierten Betriebsmodus wird dem Verdunster 16 Außenluft 8 ohne Trocknung zugeführt. Zu diesem Zweck wird die Luft 8 über eine Luftleitung 72 am Trockner 36 vorbeigeführt. Zum Wechsel zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus sind Schaltventile 74, 76 und 78 vorgesehen.
  • Das in 5, 6 und 7 dargestellte Kühlsystem 10 umfasst weiter einen isothermen Befeuchter/Verdunster 70 zur Erhöhung der Luftfeuchte im Innenraum 12. Der isotherme Befeuchter 70 kann als Kreuzstromwärmeüberträger ausgebildet sein. Eine von einer Verzweigung 25 der Wasserleitung 22 ausgehende Wasserleitung 23 dient der Zufuhr von Wasser an den isothermen Befeuchter 70. Eine weitere, vom isothermen Befeuchter 70 ausgehende Wasserleitung 27 führt zu einer Verzweigung 29 der Wasserrückfuhrleitung 32 und dient dem Rückführen von nicht verdunstetem Wasser zum Süßwasserreservoir 89 der Wasserentsalzungsanlage 80.
  • Die in 7 schematisch dargestellte Verdunstungskühlanlage 10 ist dadurch weitergebildet, dass sie eine Wasserentsalzungsanlage 80 zur Versorgung des Verdampfers 16 mit Wasser aufweist. Die Wasserentsalzungsanlage 80 wird über eine Salzwasserzuleitung 82 mit Salzwasser gespeist. Über einen Salzwasserwärmetauscher 86 wird Wärme von der den Lufttrockner 36 über den ersten Luftauslass 90 verlassenden und durch die Luftleitung 26 strömenden Luft auf das Salzwasser in der Salzwasserzuleitung 82 übertragen. Effektiv wird also ein Teil der Adsorptionswärme, die im ersten Abschnitt 38 des Sorbens frei wird, zur Erhitzung des Salzwassers in der Salzwasserzuleitung 82 genutzt. Die Salzwasserzuleitung 82 weist eine Pumpe 84 auf, durch die Salzwasser aus einen Salzwasserreservoir in die Entsalzungsanlage 80 gepumpt wird. Dem Salzwasserwärmetauscher 86 ist ein weiterer Salzwasserwärmetauscher 85 nachgelagert, welcher in thermischem Kontakt zu der aus dem Desorptionsbereich 40 des Sorbens austretenden heißen Luft steht. Im weiteren Salzwasserwärmetauscher 84 wird das Salzwasser weiter erhitzt. Das somit erhitzte Salzwasser wird über einen Salzwassereinlass 81, der als Düse ausgebildet sein kann, in die Wasserentsalzungsanlage 80 eingeleitet. In einem Salzwasserreservoir 83 wird das warme Salzwasser gesammelt. Die durch Verdunstung des warmen Salzwassers entstehende feuchte Luft wird durch eine Öffnung 91 in einen Süßwasserbereich 18, 87, 89 der Entsalzungsanlage 80 geführt. Mittels eines Wärmetauschers 87 wird die feuchte Luft gekühlt. Der Wärmetauscher 87 kann ein Kreuzstromwärmetauscher sein, dem zum Abführen von Wärme ein möglichst kühles Kühlfluid zugeführt wird. Das Kühlfluid kann Außenluft sein. Ist die Verdunstungskühlanlage 10 zum Einsatz auf einem Schiff vorgesehen, so kann als Kühlfluid Meerwasser verwendet werden. Beim Strömen der feuchten Luft durch den Wärmetauscher 87 kondensiert in der feuchten Luft enthaltener Wasserdampf 18 an einer kühlen Kontaktfläche des Wärmetauschers 87. Das kondensierte Wasser wird in einem Süßwasserreservoir 89 der Entsalzungsanlage 80 gesammelt. Das in der Entsalzungsanlage 80 entsalzte Wasser wird mittels einer Pumpe 24 über ei ne Wasserleitung 22 dem Verdunster 16 zugeführt. Sich im Verdunster 16 eventuell ansammelndes flüssiges Wasser 32 (zum Beispiel bei einem Ausfall des Trockners) wird über eine Wasserleitung 32 zurück zur Entsalzungsanlage 18 geführt.
  • 8 zeigt schematisch den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren beginnt mit Schritt S00. In Schritt S01 wird Luft getrocknet. Dies kann beispielsweise mittels eines Adsorptionsrotors geschehen. Im anschließenden Schritt S02 wird wärme, die bei der Trocknung der Luft freiwird, abgeführt. Dies geschieht beispielsweise mittels eines Luftwärmetauschers (entsprechend dem Luftwärmetauscher 68 in 2 bis 7). Im anschließenden Schritt S03 wird die Luft an eine Verdunstungsfläche herangeführt, wo sie mit Wasser in Kontakt tritt. Durch die dabei zustande kommende Verdunstung kühlt die Luft ab. Soll das Verfahren fortgesetzt werden (Schritt S04), so kehrt der Prozess zu Schritt S01 zurück. Andernfalls wird das Verfahren in Schritt S05 beendet.
  • Der Schritt S01 des Lufttrocknens kann umfassen, dass Luft durch einen Sorbens strömt. In diesem Fall kann der Schritt S01 des Trocknens die folgenden gleichzeitigen Schritte umfassen: Strömen der Luft durch einen ersten Abschnitt des Sorbens; Erhitzen eines zweiten Abschnitt des Sorbens; wobei das Verfahren weiter den folgenden Schritt aufweist: räumlichen Vertauschen des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts des Sorbens. Vorteilhafterweise wird während des Verfahrens zumindest ein Teil der abgeführten Wärme genutzt, um Salzwasser zumindest teilweise zu entsalzen, wo bei das dadurch gewonnene Wasser mit reduziertem Salzgehalt zum Verdunsten verwendet wird.
    • 6
    Luft
    8
    Luft
    10
    Verdunstungskühlanlage
    12
    Innenraum
    14
    Behälter
    16
    Verdunster
    18
    Wasser
    22
    Wasserleitung
    23
    Wasserleitung
    24
    Pumpe
    25
    Verzweigung
    26
    Luftleitung
    27
    Wasserleitung
    28
    Luftleitung
    29
    Verzweigung
    30
    Gebläse
    31
    Gebläse
    32
    Wasserrückleitung
    34
    Luftleitung
    36
    Trockner
    38
    erster Abschnitt
    40
    zweiter Abschnitt
    42
    Welle
    44
    Heizvorrichtung
    46
    Wasserstoff und Sauerstoff
    48
    Wasser
    50
    Gebläse
    52
    Luftleitung
    54
    Luftleitung
    56
    Luftleitung
    58
    Luftleitung
    60
    Luftleitung
    62
    Luftwärmetauscher
    64
    Luftauslass
    68
    Luftwärmetauscher
    70
    isothermer Befeuchter/Verdunster
    72
    Luftleitung
    74
    Wegeventil
    76
    Wegeventil
    78
    Wegeventil
    80
    Wasserentsalzungsanlage
    81
    Salzwassereinlass
    82
    Salzwasserzuleitung
    83
    Salzwasserreservoir
    84
    Pumpe
    85
    Salzwasserwärmetauscher
    86
    Salzwasserwärmetauscher
    87
    Wärmetauscher
    88
    erster Lufteinlass
    89
    Süßwasserreservoir
    90
    erster Luftauslass
    91
    Wasserdampf
    92
    zweiter Lufteinlass
    94
    zweiter Luftauslass
    96
    Lufteinlass
    98
    Luftauslass
    100
    Luftauslass
    102
    Luftauslass
    104
    Luftauslass

Claims (9)

  1. Anlage (10) zum Kühlen von Luft (8), mit – einem Trockner (36), der ein Sorbens (38, 40) aufweist; – einem stromabwärts des Trockners (36) angeordneten Luftwärmetauscher (68) zum Abführen von Wärme, und – einem stromabwärts des Luftwärmetauschers (68) angeordneten Verdunster (16), dadurch gekennzeichnet, dass das Sorbens (38, 40) einen zwischen einem ersten Lufteinlass (88) des Trockners und einem ersten Luftauslass (90) des Trockners angeordneten ersten Abschnitt (38) und einen zwischen einem zweiten Lufteinlass (92) des Trockners und einem zweiten Luftauslass (94) des Trockners angeordneten zweiten Abschnitt (40) aufweist, wobei der erste Abschnitt (38) und der zweite Abschnitt (40) durch eine Drehung des Sorbens ineinander überführbar sind.
  2. Anlage (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftwärmetauscher (68) zum Abführen von Wärme an Luft (8) stromabwärts des Verdunsters (16) ausgelegt ist.
  3. Anlage (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts des zweiten Lufteinlasses (92) des Trockners (36) eine Heizvorrichtung (44) zum Erhitzen von Luft (6) angeordnet ist.
  4. Anlage (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Wasserentsalzungsanlage (80) zur Versorgung des Verdunsters (16) mit Wasser (18) umfasst, wobei die Wasserentsalzungsanlage (80) eine Salzwasserzuleitung (82) aufweist, mit einem Salzwasserwärmetauscher (86) zur Übertragung von Wärme von aus dem Trockner (36) strömender Luft (8) auf Salzwasser in der Salzwasserzuleitung (82).
  5. Anlage (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Salzwasserwärmetauscher (86) bezüglich der aus dem Trockner (36) in den Verdunster (16) strömenden Luft stromaufwärts des Luftwärmetauschers (68) angeordnet ist.
  6. Anlage (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Salzwasserzuleitung (82) einen weiteren Salzwasserwärmetauscher (84) aufweist, der geeignet ist, Wärme von aus dem zweiten Luftauslass (94) des Trockners (36) strömender Luft (8) auf Salzwasser in der Salzwasserzuleitung (82) zu übertragen.
  7. Anlage (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Gebläse (30) zum Antrieb der Luft (8) oder ein Rückschlagventil zur Vorgabe der Strömungsrichtung der Luft (8) aufweist.
  8. Verfahren zum Kühlen von Luft (8), mit den folgenden Schritten: – Strömen der Luft durch einen ersten Abschnitt (38) eines Sorbens (38, 40); – Abführen von Wärme vom Sorbens (38) oder von der Luft; – Verdunsten von Wasser in der Luft; – Trocknen eines zweiten Abschnitts (40) des Sorbens; – räumliches Vertauschen des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, weiter mit dem folgenden Schritt: – Übertragen zumindest eines Teils der abgeführten Wärme an Salzwasser zum Reduzieren des Salzgehalts des Salzwassers; wobei das Wasser mit reduziertem Salzgehalt im Schritt des Verdunstens zumindest teilweise verdunstet wird.
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