DE102008035941A1 - Method for heat/material transport between fluids for recooling of sorption refrigerating machine, involves transferring heat from air to damped cooled water on large surface of filling body before pre-cooled air enters into heat carrier - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung von Fluida in geschlossenen hydraulischen Systemen mit Umgebungsluft, optional unter Ausnutzung von Verdunstungskälte, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method for cooling fluids in closed hydraulic systems with ambient air, optionally taking advantage of Evaporative cooling, according to the preamble of claim 1.
Kältemaschinen als spezielle Form der Wärmepumpen benötigen eine Rückkühlung, d. h. ein Verfahren zum Abführen der Wärme, die dem zu kühlenden Raum entzogen wird, an die Umgebung. Wärme kann nur von „warm nach kalt” fließen, die Wärme im Raum fließt daher in eine Wärmesenke, deren Temperatur unterhalb der Raumtemperatur liegt. Diese Wärmemenge wird dann von einer Wärmepumpe auf ein Temperaturniveau über dem der Umgebung gehoben und kann somit über einen geeigneten Wärmetauscher in die Umgebung abfließen. Zusätzlich fällt beim thermischen Antrieb von Ad- bzw. Absorptionskälteanlagen eine relativ große Menge an Prozesswärme an, die ebenfalls über den Rückkühler abgeführt werden muss.chillers as a special form of heat pumps need a recooling, d. H. a method for removal the heat, the one to be cooled Room is deprived, to the environment. Heat can only be from "warm to flow cold, the Heat in Room flows therefore in a heat sink, whose temperature is below room temperature. This amount of heat then gets up from a heat pump a temperature level over lifted from the environment and can thus have a suitable heat exchanger drain into the environment. Additionally falls at the thermal drive of adsorption and absorption refrigeration systems, a relatively large amount to process heat which also over the recooler be discharged got to.
Entwicklung
eines Rückkühlverfahrens,
insbesondere zum Beispiel für
solare/thermische Kühlsysteme
kleiner Leistung:
Ziel der Rückkühlung ist es, die abzuführende Wärme mit
minimalem Energieaufwand auf einem möglichst niedrigem Temperaturniveau
an die Umgebung abzugeben. Dieses Temperaturniveau muss oberhalb
der Umgebungstemperatur liegen, die dabei einzuhaltende Temperaturdifferenz
wird durch die Größe der Wärmeübertragungsfläche sowie
die Menge der vorbeiströmenden
Medien definiert. Insbesondere bei Sorptions-Kältemaschinen liegt ein großes Augenmerk
auf möglichst
niedrigen Rückkühltemperaturen.Development of a recooling process, in particular for example for solar / thermal cooling systems of low power:
The aim of the recooling is to deliver the dissipated heat with minimal energy consumption at the lowest possible temperature level to the environment. This temperature level must be above the ambient temperature, the temperature difference to be maintained is defined by the size of the heat transfer surface and the amount of media flowing past. Especially in sorption refrigerators, great attention is paid to the lowest possible recooling temperatures.
Sollen diese sogar unter die Umgebungstemperatur gesenkt werden können, bedient man sich der sog. nassen Rückkühlung. Hierbei wird das Kühlwasser in direkten Kontakt mit dem Luftstrom gebracht, wobei ein Teil des Wassers verdunstet und die dazu benötigte Verdunstungswärme den Fluiden entnommen wird. Die dadurch erreichbare Abkühlung wird durch die sog. Feuchtkugeltemperatur begrenzt. Zum Beispiel beim in Deutschland verwendeten Auslegungszustand (32°C, 40% rF, 12 g/kg) liegt diese etwa bei 21,5°C.Should these can even be lowered below the ambient temperature you get the so-called wet recooling. in this connection becomes the cooling water brought into direct contact with the air flow, being part of the Water evaporates and the heat of evaporation required for this Fluids is removed. The achievable cooling is limited by the so-called wet bulb temperature. For example, at the design state used in Germany (32 ° C, 40% rh, 12 g / kg) is the same at about 21.5 ° C.
Zweck der Entwicklung ist es, sowohl die trockene als auch die nasse Rückkühlung in einem Gerät zu vereinen, wobei die Nachteile beider Technologien in dieser Kombination wie im Folgenden beschrieben größten Teils aufgehoben werden. Ein Gerät soll zum Beispiel für den Einsatz mit Sorptionskältemaschinen optimiert sein, also vor allem minimale elektrische Leistungsaufnahme verursachen und möglichst niedrige Kühlwassertemperaturen ermöglichen. Insbesondere zum solaren Kühlen im kleinen Leistungsbereich eingesetzt sollte der Kühlturm auch optisch geeignet sein etwa im Garten eines Einfamilienhauses zu stehen.purpose The development is in both the dry and the wet recooling in a device Unite the disadvantages of both technologies in this combination as described below most To get picked up. A machine should for example for use with sorption chillers be optimized, so especially minimal electrical power consumption cause and as possible low cooling water temperatures enable. Especially for solar cooling used in the small power range, the cooling tower should also visually be suitable for example in the garden of a detached house.
Üblich und auf dem Markt verfügbar sind dazu folgende Techniken:Usual and available in the market are the following techniques:
1. Trockenkühler1. dry cooler
Trockene Rückkühler bestehen meist aus Lamellenwärmetauscherpaketen durch die Luft mit Ventilatoren geblasen oder gesogen wird und die von Kühlwasser durchströmt werden. Im Vergleich zum Einsatz mit gewöhnlichen Kältemaschinen müssen diese bei Sorptionskältemaschinen deutlich größer ausfallen. Um ausreichende Luftmengen zum Wärmeaustausch zur Verfügung zu stellen, werden auch größere Ventilatoren eingesetzt, deren Stromverbrauch die Energieeffizienz des Gesamtsystems beeinträchtigt.dry Chillers exist mostly from laminated heat exchanger packages is blown or sucked through the air with fans and the of cooling water flows through become. Compared to use with ordinary chillers, these must in sorption chillers significantly larger. To have enough air for heat exchange to disposal are also larger fans whose power consumption is the energy efficiency of the overall system impaired.
Eine geschickte hydraulische Verschaltung der Kühlwasserleitungen innerhalb der Kühler ist nötig, um durch möglichst geringe Druckverluste im Kühlwasserkreislauf die elektrische Antriebsenergie der Pumpen klein zu halten. Die meisten der derzeit eingesetzten Kühler sind in dieser Hinsicht nicht optimiert.A clever hydraulic connection of the cooling water pipes inside the cooler is necessary, by as possible low pressure losses in the cooling water circuit to keep the electric drive energy of the pumps small. The Most of the coolers currently in use are in this regard not optimized.
Zudem verursacht der Materialaufwand für Lamellenwärmetauscher große Kosten. Diese herkömmlichen Trockenrückkühler sind so konzipiert, dass sie in hoher Stückzahl modular kombiniert werden können, um großtechnische Anlagen rückzukühlen. Hierdurch ist eine meist rechteckige Bauform bedingt. Lamellenpakete werden zumeist in der Waagrechten verbaut, während die Ventilatoren darüber angeordnet werden, um die Luft von unten anzusaugen. Deshalb sind diese Modelle optisch nicht schön, benötigen relativ viel Stellplatz und verursachen meist erhebliche Lärmbelästigung.moreover causes the cost of materials for finned heat exchanger size Costs. This conventional Dry chillers are designed so that they can be modularly combined in large numbers can, to large-scale Recooling plants. hereby is a mostly rectangular design conditionally. Lamella packages become mostly installed in the horizontal, while the fans arranged above it to suck in the air from below. That's why these models are not visually nice, need relatively a lot of parking space and usually cause considerable noise pollution.
2. Nasskühler2nd wet cooler
Die bisher zum Beispiel beim Solaren Kühlen mit Sorptionskältemaschinen am weitesten verbreitete Lösung stellen so genannte Nasskühler dar. Hier verdunstet ein Teil des Kühlwassers aus dem Rückkühlkreises, wodurch das verbleibende Wasser gekühlt wird. Der Hauptvorteil dieser Technologie ist die große Leistungsfähigkeit bei relativ kleiner Baugröße bzw. können damit sehr niedrige Rückkühltemperaturen erreicht werden. Geringere nötige Luftmassenströme bieten den Vorteil geringerer Ventilatorleistung und somit eine verbesserte Energieeffizienz.The So far, for example, in solar cooling with sorption refrigeration machines most widely used solution put so-called wet coolers Here, some of the cooling water from the recooling circuit evaporates, whereby the remaining water is cooled. The main advantage This technology is the big one capacity in a relatively small size or can thus very low recooling temperatures be achieved. Lower needed Air mass flows offer the advantage of lower fan power and thus one improved energy efficiency.
Nachteile sind der hohe Wasserverbrauch (z. B. in Deutschland ca. 40 l/h bei 30 kW Rückkühlleistung) und die Gefahr beispielsweise der Legionellenbildung. Aufgrund des offenen Systems ergeben sich meist hohe hydraulische Druckverluste in eingesetzten Filtern. Ebenfalls hohe Druckverluste verursachen die meist eingesetzten Düsen zur Verteilung des Kühlwassers zur Verdunstung.Disadvantages are the high water consumption (eg in Germany about 40 l / h at 30 kW recooling) and the danger for example of legionella education. Due to the open system, there are usually high hydraulic pressure losses in filters used. Also high pressure losses cause the most commonly used nozzles for the distribution of cooling water for evaporation.
3. Hybridkühler3. Hybrid cooler
Einen Mittelweg zwischen beiden Technologien stellt der so genannte Hybridkühlturm dar. Dieser ist im Idealfall ein vollwertiger Trockenkühler, der bei zu hohen Außentemperaturen oder größeren Leistungsanforderungen zugleich den Effekt der Verdunstungskühlung nutzt. Meist wird dies durch die Benetzung von Wärmetauscherflächen mit Wasser realisiert. Im Vergleich zum Nasskühlturm wird hier weniger Wasser benötigt. Allerdings sind solche Geräte bisher wenn überhaupt, dann technisch unzureichend oder sehr teuer für den kleinen Leistungsbereich realisiert. Große Probleme können hier vor allem durch Korrosion bzw. Verkalkung der benetzten Lamellen der Kühler auftreten.a The middle ground between the two technologies is the so-called hybrid cooling tower. This is ideally a full dry cooler, the at too high outside temperatures or larger performance requirements at the same time uses the effect of evaporative cooling. Usually this will be by the wetting of heat exchanger surfaces with Water realized. Compared to the wet cooling tower here is less water needed. However, such devices are so far, if at all, then technically inadequate or very expensive for the small power range realized. Size Problems can here especially by corrosion or calcification of wetted lamellae the cooler occur.
Technische Beschreibungtechnical description
Da
die Verwendung eines Wasser-Luftwärmetauschers mit direkter Wasserbenetzung
der Wärmetauschfläche zum
einen mit hohem Materialverschleiß und zum anderen mit hohen
Materialkosten verbunden ist, soll hier ein alternatives Konzept
verfolgt werden:
Es werden einfache Lamellenpakete (
There are simple disk packs (
Das Kühlwasser befindet sich in einem geschlossenen Kreislauf.The cooling water is in a closed circuit.
In
die Luftströmung
vor diesen Kühlern
werden Füllkörper (
Ein
innenliegender Ventilator (
Das
Wasser wird, nachdem es aus den Füllkörpern (
Das
Wasser zur adiabaten Kühlung
befindet sich in einem getrennten Kreislauf und wird z. B. aus einer
Frischwasserleitung (
Da
ein Teil des umlaufenden Kühlwassers verdunstet,
muss ständig
Wasser nachgefüllt
werden. Dazu wird in die untenliegende Sammelwanne (
Um Verschmutzung und Kalkkonzentration im Wasser zu begrenzen, wird der Wanneninhalt bei bestehenden Systemen, z. B. durch eine elektrische Leitfähigkeitsmessung gesteuert oder in regelmäßigen Abständen entleert. Dieses Abschlämmen bedeutet zusätzlichen Wasserverbrauch.Around Contamination and lime concentration in the water is limited the tub contents in existing systems, eg. B. by an electrical conductivity measurement controlled or emptied at regular intervals. This sludge means additional Water consumption.
Die
vorliegende Entwicklung basiert auf geringem Wasserinhalt des Systems
(z. B. bei 30 kW Rückkühlleistung:
weniger als 20 l), wodurch ohne gesonderte Regelung eine Entleerung
nach jedem Betrieb erfolgen kann. Dies wird vor allem erreicht durch
geeignete Konzeption des Wärmetauschers (
– Regelung des Kreislaufs zur Verdunstungskühlung:- Regulation the circuit for evaporative cooling:
Ein
von einer übergeordneten
Regelung geschaltetes Anforderungssignal öffnet zum nassen Betrieb des
Kühlers
lediglich ein Magnetventil (
Es werden im offenen Kreis Materialien eingesetzt, die korrosionsresistent und kalkunempfindlich sind. Insbesondere der Wasser-Wasser-Wärmetauscher in der Wanne muss ausreichen groß dimensioniert und unempfindlich gegen Ablagerungen sein, da in der Wanne, also auf der Seite des offenen Kreislaufs nur sehr geringe Strömungsgeschwindigkeiten auftreten sollen. Dadurch werden Druckverluste und damit die Pumpleistung gering gehalten.It open-circuit materials are used that are corrosion-resistant and lime insensitive. In particular, the water-water heat exchanger in the tub must be large enough and insensitive against deposits, because in the tub, so on the side of the Open circuit only very low flow rates occur should. As a result, pressure losses and thus the pump power kept low.
Mit dieser Kombination aus adiabater Vorkühlung der Luft und Nasskühlkreislauf mit getrennten Systemen soll der Effekt der Verdunstungskühlung vollständig genutzt werden, eine abgestimmte Auslegung der verwendeten Wärmetauscher ist dazu Voraussetzung.With this combination of adiabatic pre-cooling of the air and wet cooling cycle with separate systems, the effect of evaporative cooling should be fully utilized be a coordinated interpretation of the heat exchangers used is required.
Durch
die serielle Schaltung von Füllkörpern und
Trockenkühlern
im Luftvolumenstrom entstehen erhöhte Strömungsverluste, die im trockenen
Betrieb ebenfalls bestehen bleiben. Um diese Verluste zu kompensieren,
werden Trockenkühler
mit geringer Lamellentiefe eingesetzt, deren Strömungswiderstand somit verhältnismäßig klein,
bezogen auf die Eintrittsfläche
ist. Es wird jedoch nach wie vor die große Wärmetauschfläche eines konventionellen Trockenkühlers benötigt. Hier
zeigt sich ein großer Vorteil
von kleinen Kühlerelementen
(beispielsweise KFZ-Motorkühler).
Durch ihre kleine Baugröße können sie
in großer
Stückzahl
sehr flexibel in eine gewünschte
geometrische Anordnung gebracht werden. Bei geeigneter Aufstellung
ist es möglich,
sehr viele dieser Kühler
luftseitig parallel zu schalten und zugleich die Baugröße des Rückkühlers auf
ein Minimum zu reduzieren, siehe dazu
Ein weiterer Ansatz des Konzeptes ist es, den Ventilator in den Innenraum des Rückkühlers zu integrieren. Die Kühlerpakete werden so angeordnet, dass sich diese in der Luftströmung sowohl vor, als auch hinter dem Ventilator befinden. Der Ventilator ist somit vollständig durch Gehäuse und Kühlerpakete von der Umgebung getrennt. Die größte Quelle störender Betriebsgeräusche stellt die stark beschleunigte Luft mit ihren Verwirbelungen an den Ventilatorblättern und der Ventilatordüse dar. Durch die Verschalung des Rückkühlers aus Kühlerpaketen und Gehäuse soll der Schallpegel in der Umgebung des Rückkühlers reduziert werden. Somit kann diese Entwicklung wesentlich zur Akzeptanz des Rückkühlers in lärmempfindlichen Umgebungen wie z. B. Wohnsiedlungen beitragen.One Another approach of the concept is to put the fan in the interior to integrate the recooler. The cooler packages are arranged so that these in the air flow both before, as well as behind the fan. The fan is thus Completely through housing and cooler packages from the environment separately. The biggest source disturbing operating noise sets the strongly accelerated air with its turbulences the fan blades and the fan nozzle Through the casing of the recooler cooler packages and housing The aim is to reduce the noise level in the environment of the recooler. Consequently This development can significantly contribute to the acceptance of the recooler noise-sensitive Environments such. B. Housing estates contribute.
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102008035941A DE102008035941A1 (en) | 2008-07-31 | 2008-07-31 | Method for heat/material transport between fluids for recooling of sorption refrigerating machine, involves transferring heat from air to damped cooled water on large surface of filling body before pre-cooled air enters into heat carrier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102008035941A DE102008035941A1 (en) | 2008-07-31 | 2008-07-31 | Method for heat/material transport between fluids for recooling of sorption refrigerating machine, involves transferring heat from air to damped cooled water on large surface of filling body before pre-cooled air enters into heat carrier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102008035941A1 true DE102008035941A1 (en) | 2010-02-04 |
Family
ID=41461586
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102008035941A Withdrawn DE102008035941A1 (en) | 2008-07-31 | 2008-07-31 | Method for heat/material transport between fluids for recooling of sorption refrigerating machine, involves transferring heat from air to damped cooled water on large surface of filling body before pre-cooled air enters into heat carrier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102008035941A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105202941A (en) * | 2015-10-15 | 2015-12-30 | 酷仑冷却技术(上海)有限公司 | Closed type adiabatic evaporation cooler |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE972293C (en) * | 1952-09-21 | 1959-07-02 | Gea Luftkuehler Ges M B H | Evaporative cooler, especially evaporative condenser for refrigeration machines |
EP1035396A2 (en) * | 1999-03-08 | 2000-09-13 | Baltimore Aircoil Company, Inc. | Closed circuit heat exchange system and method with reduced water consumption |
-
2008
- 2008-07-31 DE DE102008035941A patent/DE102008035941A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE972293C (en) * | 1952-09-21 | 1959-07-02 | Gea Luftkuehler Ges M B H | Evaporative cooler, especially evaporative condenser for refrigeration machines |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SOLARNEXT AG, DE Free format text: FORMER OWNER: SOLARNEXT AG, 83253 RIMSTING, DE Effective date: 20130416 |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20150203 |