DE102009009582B4 - Klimaanlage - Google Patents

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Abstract

Klimaanlage für Innenräume, mit einem Verdunstungskühler, wobei ein Vortrockner (106) für die eintretende Luft vorgesehen ist, an den sich ein Verdunstungskühler (109) anschließt, an dessen Ausgang wiederum ein Nachtrockner (112) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vor- und Nachtrockner (106, 112) als Kältetrockner ausgebildet sind, dass eine Schnittstelle (Anschluss) zur Nutzung der Abwärme der Trockner (106, 112) vorgesehen ist, wobei a) eine Einrichtung zur Warmwasserbereitung vorgesehen ist, die mit der Abwärme der Trockner (106, 112) betreibbar ist, und/oder b) Wärmespeicher, insbesondere mit Wasser oder Phase-Change-Materials (PCM), vorgesehen sind, die mit der Abwärme der Trockner (116, 112) aufladbar sind.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Klimaanlage für Innenräume nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
  • Herkömmliche Klimaanlagen basieren auf der Basis der Wärmeentziehung durch die Verwendung eines geschlossenen Kreislaufes, bei dem ein Kältemittel (in der Regel ein Gas z. B. R407c) in einem Verdampfer expandiert wird und somit Wärmeenergie adsorbiert wird. Diese wird dann bei der Verflüssigung des Gases wieder durch einen entsprechenden Wärmetauscher nach außen geführt und ungenutzt in die Außenluft abgegeben. Da die Verflüssigung einen entsprechenden Druck voraussetzt, ist ein Kompressor/Verdichter unumgänglich. Die Kühlung der Raumluft mit dieser Technik hat neben dem großen Energiebedarf auch den Nachteil, dass die Luftfeuchtigkeit des Raumes mit zunehmender Betriebsdauer abnimmt. Dies führt zu den bekannten Problemen mit Augen und Schleimhäuten und Austrocknen von Pflanzen.
  • Darüber hinaus ist das subjektive Temperaturempfinden beim Menschen an die Luftfeuchtigkeit gebunden. So empfindet man Kälte und Wäre stärker in Zusammenhang mit höherer Luftfeuchtigkeit. Dies bedeutet für die Kühlung, dass eine zu trockene Luft vom Menschen subjektiv als nicht so kalt empfunden wird. Dies führt dazu, dass die Klimaanlagen in der Regel auf eine viel zu niedrige Temperatur eingestellt werden und entsprechend mehr Energie benötigt wird. Dies hat auch zur Folge, dass es zu den typischen Krankheitsbildern wie Husten, Schnupfen und den gefürchteten „steifen Hals” kommt. Gemäß einer Untersuchung der Universität Erfurt ist für den Menschen eine Umgebung mit 21°C- bis 23°C bei 7 bis 12 Gramm Wasser pro m3 Luft ideal. Dies bedeutet bei 22°C eine relative Luftfeuchtigkeit von ca. 52 % bzw. 10,1 Gramm Wasser pro m3 Luft und einem Taupunkt von 11,7°C.
  • Insbesondere in warmen und heißen Zonen der Erde werden Wohn-, Büro- und andere Arbeitsräume oft mit einer Klimaanlage ausgestattet, welche die Raumlufttemperatur auf etwa 20 bis 22°C hält. Bekannte Klimaanlagen arbeiten mit den genannten Kältemaschinen, die allerdings sehr viel Energie verbrauchen.
  • Erheblich energieeffizienter sind so genannte Verdunstungskühler. Hier entsteht durch Verdunsten von Nasser an der Luft ein Kühlpotential, das immer unterhalb der Umgebungstemperatur liegt. Die erreichbare Absenkung der Temperatur hängt von der Feuchtigkeit der Luft ab. Je trockener die Luft ist, desto effektiver arbeitet diese Verdunstungskühlung.
  • Aus der WO 2002/099 340 A1 , dem nächstliegenden Stand der Technik, ist eine Klimaanlage mit einem Verdunstungskühler 2 bekannt, wobei ein Vortrockner 1 für die eintretende Luft vorgesehen ist, der aus ersten Röhren besteht, welche hygroskopisches Material enthalten. Der Verdunstungskühler enthält das Befeuchtungsmaterial. Am Ausgang des Verdunstungskühlers 2 ist ein Nachtrockner 3 vorgesehen, welcher aus zweiten Röhren besteht, welche ebenfalls hygroskopisches Material enthalten. Wenn die zu kühlende Luft in Kontakt mit dem Vortrockner 1 kommt, wird sie getrocknet und strömt durch das Befeuchtungsmaterial im Verdunstungskühler 2, in welchem die Luft gekühlt wird. Der Luftstrom passiert dann die Röhren des Nachtrockners 3 und wird dort erneut getrocknet. Aus dem Nachtrockner 3 strömt dann trockene und kühle Luft. Die Röhren des Vortrockners 1 und des Nachtrockners 3, welche ein hygroskopisches Material enthalten, bestehen aus kleinen, übereinander liegenden Platten mit einer zentralen Öffnung, die von einem Kanal umgeben ist, welcher die hygroskopische Substanz enthalten oder der auch leer bleiben kann, um als Wassersättigungskammer zu dienen.
  • Da der Vor- und der Nachtrockner nach der WO 2002/099 340 A1 mit hygroskopischem Material arbeitet, muss dieses Material ausgetauscht werden, wenn es mit Wasser gesättigt ist. Ein kontinuierlicher Betrieb ist daher nicht möglich.
  • Ein weiterer Nachteil im Stand der Technik nach der WO 2002/099 340 A1 liegt in der Abhängigkeit des Trocknungsgrades vom Feuchtigkeitsgehalt des hygroskopischen Materials in den ersten Röhren 1 und zweiten Röhren 3. Auch wenn die eintretende Luft eine konstante Temperatur und Feuchte hat, erhält man daher eine austretende gekühlte Luft mit wechselnder, schwankender Feuchte, je nach dem Sättigungsgrad der Vor- und Nachtrockner. Eine Regelung der Feuchte der austretenden Luft erfolgt in diesem Stand der Technik nicht.
  • Die bekannten Anlagen arbeiten deutlich weniger energieeffizient. So benötigt die Anlage nach der US 2 257 485 A sehr viele Pumpen und Ventilatoren, welche zusätzlich Energie verbrauchen. Die Anlage arbeitet nur mit Außenluft und mit Kühltürmen 22, 81, 147 und benötigt daher viel Platz.
  • Aus der DD 274 881 A1 ist zwar eine Klimaanlage bekannt, die die Sonnenenergie nutzt. Die Fortluft 10, 12 wird nach dem dortigen Anspruch 6 und Seite 2, letzter und vorletzter Absatz nicht zur Nutzung dieser Abwärme verwendet, sondern in die Umgebung abgeführt.
  • In vielen heißen Zonen der Erde ist nicht nur die Lufttemperatur hoch, sondern auch die Feuchtigkeit der Luft liegt sehr hoch, beispielsweise bei 90% relativer Feuchte, so dass trotz der unbestreitbaren Vorteile der Verdunstungskühlung eine solche Kühlmethode nicht möglich ist. In diesen Gebieten ist es daher erforderlich, auf Kompressionskältemaschinen und andere, nach Art einer Wärmepumpe arbeitende Kältemaschinen zurückzugreifen, um die Innenluft von Gebäuden zu kühlen.
  • Hier setzt die Erfindung ein. Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, auch bei einer sehr hohen relativen Feuchte der Außenluft eine erhebliche Energieeinsparung einer Klimaanlage für Innenräume und dennoch eine effektive Kühlung der Innenräume zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Klimaanlage erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Vorzugsweise wird eine Mischung aus Raumluft und Außenluft gekühlt. Auf diese Weise ist ein Verdunstungskühler auch bei einer Außenluft mit einer sehr hohen Luftfeuchtigkeit von beispielsweise 90% relativer Feuchte einsetzbar, da der Verdunstungskühler nicht mit dieser Außenluft, sondern mit einem Gemisch aus Außenluft und Innenluft betrieben wird, welche eine erheblich niedrigere relative Feuchte aufweist, zum Beispiel nur etwa 60%.
  • Verdunstungskühler benötigen zu ihrem Betrieb laufend die Zufuhr von Wasser. Eine solche Wasserzufuhr kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ohne äußerliche Zugabe von Wasser erfolgen, wenn zumindest ein Teil des an den Kältetrocknern außen kondensierten Wassers dem Verdunstungskühler als Kühlmedium zugeführt wird.
  • Versuche haben gezeigt, dass bei einem Einsatz der erfindungsgemäßen Klimaanlage in Gegenden mit heißer feuchter Luft erheblich mehr Wasser an der ersten Trocknerstufe kondensiert, als für den Betrieb des Verdunstungskühlers erforderlich ist. Typischerweise wurde festgestellt, dass dreimal so viel Wasser an der ersten Trocknerstufe erzeugt wird, wie vom Verdunstungskühler verbraucht wird. Das restliche Wasser kann dann abgeleitet werden.
  • Das erfindungsgemäße Prinzip benutzt das Naturgesetz, dass bei der Phasenänderung von flüssigem Wasser zu Gas (Wasserdampf) Wärmeenergie absorbiert wird. Dies ermöglicht, eine natürliche gesunde Luftfeuchtigkeit in jedem Innenraum von ungefähr 50% zu halten und die Raumtemperatur abzusenken bis auf etwa 18°C. Mit dieser Technologie der Wärmeabsorption durch Phasenänderung kann etwa 80% der von anderen Technologien und konventionellen Kühlsystemen benötigten Energie gespart werden.
  • In der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise gekühlte Luft vom Innenraum mit Luft von außen gemischt. Dies ermöglicht einen Luftaustausch und sorgt für Frischluft und Zufuhr von Sauerstoff.
  • Das Ziel der Erfindung ist die Entwicklung einer Klimaanlage mit der Maßgabe, möglichst viel Energie einzusparen sowie das Raumklima für den menschlichen Körper sowie Zierpflanzen optimal zu regeln.
  • Viele Menschen, die eine Klimaanlage einsetzen, versuchen dies zu erreichen, in dem sie Brunnen oder ähnliche mit Nasser arbeitende Luftbefeuchter einsetzen. Der erfindungsgemäße Anspruch ist es, für den Nutzer ein Gerät zu entwickeln, welches alle diese Punkte berücksichtigt und darüber hinaus noch die Luft reinigt, entkeimt und bedienerfreundlich ist sowie energiesparend arbeitet. Kombiniert werden hierzu die herkömmliche Verdampfertechnik sowie die nahezu energieneutrale Verdunstungstechnik. Da der Verdampfer nur noch zur Trocknung eingesetzt wird, wird hier der Energiebedarf auf ein Minimum reduziert. Die eigentliche Kühlung erfolgt nach dem Prinzip des Energieabtausches bei der Verdunstung von Flüssigkeiten. Einfache Installation und ein angenehmes und unauffälliges Design sind neben den geringen Wartungskosten auch ein Argument für die erfindungsgemäße Klimaanlage.
  • Die erfindungsgemäße Klimaanlage ist besonders gut geeignet für Regionen mit hoher Temperatur und gleichzeitig hoher Luftfeuchtigkeit, zum Beispiel für Regionen mit Temperaturen über 45°C tagsüber und mit einer Luftfeuchtigkeit von etwa 90%. Im Beispiel herrschen eine Außentemperatur von 40°C und eine Luftfeuchtigkeit von 90% im Außenraum 1 außerhalb des Gebäudes. Die Innenräume des Gebäudes, zum Beispiel der Raum 2 sollen auf eine Temperatur von 21°C mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von etwa 50% temperiert werden.
  • Durch Regelung des Verhältnisses der zugeführten Innenluft 3 und der zugeführten Außenluft 4 (2) sowie der Temperaturen und Durchflussmengen und anderer Parameter lässt sich erreichen, dass im stationären Fall die Luft im Innenraum 2 eine Temperatur von 21°C und eine relative Luftfeuchtigkeit von nur 50% aufweist.
  • Gegenüber herkömmlichen Klimaanlagen, die nur mit Kompressionskältemaschinen oder anderen Kältemaschinen arbeiten, lässt sich mit der erfindungsgemäßen Klimaanlage eine Energieeinsparung von etwa 50% erzielen. Trotz hoher relativer Luftfeuchtigkeit in der Außenluft werden hier Verdunstungskühler eingesetzt, wobei aber die Feuchtigkeit nach außen abgeführt wird. Die Luftzufuhr wird in Abhängigkeit von der Feuchte der Außenluft geregelt.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
  • 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Klimaanlage in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel und
  • 2 ein Fließbild einer konkreten erfindungsgemäßen Klimaanlage nach diesem Ausführungsbeispiel.
  • In allen Zeichnungen haben gleiche Bezugszahlen und Bezugszeichen die gleiche Bedeutung und werden gegebenenfalls nur einmal erläutert.
  • 1 zeigt das Erfindungsprinzip nach einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel.
  • Die Luft wird beim Eintritt ins System analysiert. Hierbei wird durch Sensoren die Eintrittstemperatur 101, die Luftfeuchtigkeit 102, der Luftdruck 103, der CO2-Gehalt 104 und die Luftmenge 105 der ins System eintretenden Luft ermittelt. Hieraus wird der Taupunkt des Vortrockners 106 und der Arbeitspunkt des Verdunstungskühlers 109 berechnet und gesteuert.
  • Nach der Vortrocknung werden nochmals die Temperatur 107 und die Luftfeuchtigkeit 108 gemessen. Nun wird die vorgetrocknete Luft durch den Verdunstungskühler 109 geleitet und gekühlt. Da die Luft nach dem Kühlen durch den Verdunstungskühler 109 wieder eine hohe Luftfeuchtigkeit hat, wird diese erneut mit dem Temperatur-Sensor 110 und dem Luftfeuchte-Sensor 111 gemessen und entsprechend der Taupunkt für die Ansteuerung des Nachtrockners 112 ermittelt.
  • Einzelheiten der erfindungsgemäßen Klimaanlage nach diesem Ausführungsbeispiel sind im Fließbild nach 2 dargestellt. Die dicken durchgezogenen Linien sind Leitungen für die zu kühlende bzw. die bereits behandelte Luft. Die dünnen durchgezogenen Linien sind Leitungen für das Kühlmittel der Kältetrockner. Dünne gestrichelte Linien stellen die Leitungen für Trinkwasser oder Brauchwasser dar. Die dicken gestrichelten Linien zeigen die Leitungen für das Kondensat, welches beim Betrieb der Kältetrockner anfällt. Sehr dünne durchgezogene Linien sind elektrische Leitungen.
  • Die Abluft 13 aus dem zu klimatisierenden Innenraum 2 wird zunächst mit einem CO2-Sensor auf ihren CO2-Gehalt untersucht. Falls der CO2-Gehalt unter einem bestimmten Grenzwert liegt, wird nur diese Abluft 13 weiter behandelt, also gekühlt und befeuchtet. Falls der CO2-Gehalt der Abluft 13 oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt, wird zusätzlich Außenluft 4 aus dem Außenraum 1 in der Vormischkammer 16 zugemischt. Zu diesem Zweck sind ein Stellmotor M5 für die Abluft 13, also die Umluft aus dem Innenraum 2 und ein Stellmotor M4 für die Außenluft vorgesehen, die je nach dem Ergebnis der CO2-Gehalt-Messung betätigt werden. Bei einem relativ niedrigen CO2-Gehalt braucht keine heiße Außenluft 4 hinzugemischt werden und eine weitere Energieeinsparung bei der Behandlung der Innenraumluft wird erreicht.
  • Am Ausgang der Vormischkammer 16 sind weitere Sensoren 101, 102, 103, 104, 105 zur Messung der Temperatur, der Feuchtigkeit, des Luftdruckes, des CO2-Gehaltes und des Luftdurchsatzes, also der Luftmenge pro Zeiteinheit vorgesehen, mit welchen die aus der Vormischkammer 16 austretende Luft analysiert wird. Mit den damit erhaltenen Daten werden die nachfolgenden Aggregate angesteuert.
  • Danach durchläuft die Luft einen mit einem Druckwächter S1 ausgestatteten Vorfilter F1 zur Reinigung der Luft von Staubteilchen und gelangt in den Vortrockner 106, welcher aus einem Wärmetauscher W3 zur Abgabe der Wärme der Luft an einen Kältekreislauf 113 mit einer Verdampfereinheit 114 besteht. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Vorfilter F1 mit einem Ventilator betrieben. Das bei der Abkühlung der Luft entstehende Kondensat wird aufgefangen und über eine Leitung 115 und eine mit UVC-Licht arbeitende Entkeimungsanlage W7 einem Kondensatbehälter 18 zugeführt.
  • Wird mit dem Feuchtigkeitssensor 102 festgestellt, dass die Luftfeuchtigkeit unterhalb einem bestimmten vorgegebenen Grenzwert liegt, so wird zur Energieeinsparung der Vortrockner 106 abgeschaltet, so dass die Luft unbehandelt durch diese Einheit hindurch strömt und die Energie zum Betrieb dieses Vortrockners eingespart wird.
  • Nach dem Austritt der Luft aus dem Vortrockner 106 wird deren Temperatur und Feuchte mit einem Temperatursensor 107 und einem Feuchtigkeitssensor 108 gemessen, um mit diesen Daten den nachfolgenden Verdunstungskühler 109 optimal zu steuern. Über einen Ventilator mit Motor M1 und Druckwächter S2 strömt die Luft in den Verdunstungskühler 109 und wird dort gekühlt und befeuchtet. Das Wasser zum Betreiben des Verdunstungskühlers 109 wird dem Kondensatbehälter 18 entnommen und über eine Pumpe 21 dem Verdunstungskühler mit dem Wärmetauscher W4 zugeführt. Das überschüssige Wasser wird gesammelt und über die bereits genannte Entkeimungsanlage W7 wieder in den Kondensatbehälter 18 geleitet. Um den gewünschten Arbeitspunkt zum Betrieb des Verdunstungskühler 109 zu erreichen, kann das benötigte Wasser über das Ventil V4 und den Wärmetauscher W2 vorgewärmt werden.
  • Nach der Kühlung der Luft im Verdunstungskühler 109 werden noch einmal die Temperatur und die Feuchtigkeit mit den Sensoren 110 und 111 gemessen, bevor die Luft in den Nachtrockner 112 mit Wärmetauscher W5 und Verdampfereinheit 116 gelangt. Das an dem Wärmetauscher W5 kondensierende Wasser wird ebenfalls aufgefangen und über die Entkeimungsanlage W7 dem Kondensatbehälter 18 zugeführt. Nach dem Durchlaufen des Nachtrockners 112 gelangt dann die gekühlte und befeuchtete Luft mittels eines Ventilators mit Motor M2 und Druckwächter S3 als Zuluft 14 zurück in den Innenraum 2.
  • Bei einem ausreichend leistungsstarken Ventilator mit Motor M2 kann auf den Ventilator mit dem Motor M1 und auf den Ventilator an der Vorfiltereinheit F1 verzichtet werden.
  • Der Kondensatbehälter 18 ist mit einer Füllstandsüberwachung S4 ausgestattet. Bei einem zu hohen Füllstand kann das Kondensatwasser über die Leitung 117 und das Magnetventil V9 zur anderweitigen Verwendung abgelassen werden. Bei einem zu niedrigen Füllstand des Kondensates im Behälter 18 kann Brauchwasser über das Magnetventil V8 und die Leitung 118 zugeführt werden.
  • Die Kältetrockner 106 und 112 werden mit einem Kältekreislauf 113 betrieben. Ein Verdichter 119 komprimiert das Kältemittel, welches in den Wärmetauschern W2 (bereits oben erwähnt) und im Wärmetauscher W1 die durch die Kompression erzeugte Wärme zumindest teilweise, vorzugsweise aber vollständig abgibt. Im Wärmetauscher W1 wird Trinkwasser oder Brauchwasser erhitzt und kann über das Absperrventil V1 (Eingang) und das Absperrventil V2 (Ausgang) dem Wärmetauscher W1 zugeführt und von diesem abgenommen werden. Am Ventil V2 ist daher ein Warmwasseranschluss zur Verwendung durch den Benutzer, zum Beispiel zum Waschen, Baden, Spülen, Kochen usw. vorgesehen. Diese Wasserleitung ist in 2 mit dem Bezugszeichen 120 gekennzeichnet.
  • Sollte das Kältemittel noch überschüssige Wärme enthalten, so wird diese Wärmemenge durch einen Kondensator 17 mit vorgeschaltetem Ventilator mit Motor M7 nach außen als Fortluft 15 abgeführt. Dazu wird entweder über den Stellmotor M6 und die Leitung 121 Außenluft und/oder über den Stellmotor M3 Luft aus der Vormischkammer 16 über die Leitung 122 dem Kondensator zugeleitet und als Fortluft 15 an den Außenraum abgegeben.
  • Das verdichtete und abgekühlte Kältemittel gelangt nun über ein Schauglas K2 und einen Filter/Trockner K3 und Ventile V6 und V7 zu den Expansionsventilen V3 und V5 der Kältekreise, die dem Vortrockner 106 und dem Nachtrockner 112 zugeordnet sind.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Möglichkeiten der erfindungsgemäßen Klimaanlage werden nachfolgend beschrieben.
  • Die Raum- und Außenluft wird gemischt und getrocknet, um eine höchstmögliche Verdunstung im Bereich der Verdunstungskühlung zu erreichen. Nachdem die Luft dort auf natürliche und energieneutrale Weise gekühlt wurde, muss die ihr zugeführte Feuchtigkeit nochmals entzogen werden. Dabei wird sichergestellt, dass die Luftfeuchtigkeit sich im Bereich der gewünschten Sättigung befindet. Der Benutzer kann hier einen Wert im Bereich von 40% bis max. 60% rel. Feuchte wählen. Idealerweise wird hier vom Anwender ein Wert von 52% rel. Feuchte gewählt.
  • Beim Kühlen der Luft durch die Verdunstungskühlung wird die Luft nicht nur gekühlt und befeuchtet, sondern auch gereinigt. Staub, Pollen und Keime werden somit ausgefiltert und belasten nicht länger die Raumluft. Zur Entkeimung des Wassers und zur Desinfizierung des Systems wird UV-C-Licht eingesetzt.
  • Die bei der Trocknung entstehende Abwärme kann zur Warmwasserbereitung genutzt und entsprechend in Warmwasserspeichern oder speziellen PCM-Blöcken (PCM = Phase Change Materials = Latentwärmespeicher) zur späteren Verwendung gespeichert werden. Alle Lüfter und Motoren sind durch Inverter gesteuert und benötigen nur die Menge an Energie, die notwendig ist. Es wird hierdurch eine Effizienz erreicht, die deutlich höher ist als bei herkömmlichen Anlagen. Der Wassertank ist selbstbefüllend und spült sich bei Bedarf selbstständig.
  • Die Steuerung hat die Aufgabe die Messdaten zu erfassen und entsprechend den Vorgaben zu regeln. Wesentliche Vorgaben sind u. a. die genaue Regulierung der Luftfeuchtigkeit mit Hilfe des Trockners, um ein effizientes Zusammenspiel von Trocknung und Verdunstungskühlung zu gewährleisten. Das Einpegeln auf einen möglichst hohen Wirkungsgrad bei geringstmöglichem Energieverbrauch des Trockners steht hierbei im Vordergrund. Auch werden die Luftmenge und der CO2-Gehalt (optional) der Luft berücksichtigt.
  • Um eine hohe Energieeffizienz des Trockners zu erreichen, wird vom System automatisch der Taupunkt bestimmt und der Trockner nur mit entsprechender Leistung betrieben. Nach der Verdunstungskühlung wird erneut die Luftfeuchtigkeit sowie Temperatur bestimmt und der folgende Trockner entsprechend der gewünschten Luftfeuchtigkeit im Raum mit geringstmöglicher Leistung betrieben.
  • Sämtliche Motoren und werden überwacht und nur mit der geringst moglichen Leistung betrieben. Das Wasser für die Verdunstungskühlung wird entsprechend der Lufttemperatur sowie Luftfeuchte, primärseitig der Verdunstungskühlung, über ein Ventil gesteuert, vorgewärmt. Somit ist eine ideale Vorlauftemperatur für den Verdunstungskreislauf gewährleistet. Die Wasserpumpe wird ebenfalls gesteuert, um nur mit geringster möglicher Leistung zu arbeiten. Durch das Ineinander greifen dieser Steuerungen ist eine höchstmögliche Effizienz aller Baugruppen gewährleistet. Das Einsparpotential liegt bei 42% gegenüber einer herkömmlichen Klimaanlage (Splitgerät) mit gleicher Kühlleistung.
  • Steuerbare Funktionen durch den Benutzer: Folgende Funktionen kann der Benutzer auswählen. Einige sind abhängig von installierten Optionen und entsprechend als optional gekennzeichnet:
    • – Auswahl der Raumtemperatur
    • – Auswahl der Raumluftfeuchtigkeit (REL)
    • – Timer-/Vorwahlfunktion mit 6 Programmen pro Tag und 7 Tage pro Woche
    • – Steuerung der Beimischung von Außenluft (manuell, automatisch optional)
    • – Herunterfahren des Systems mit Spülen und Entleeren des Wassertanks
    • – Service kontaktieren (optional)
    • – Weitere HNC-Anlagen (= erfindungsgemäße Anlagen) die mit dieser vernetzt sind anwählen und steuern (optional)
    • – Lüftersteuerung
    • – Alarmbenachrichtigungsoptionen (optional)
  • Steuerbare Funktionen durch den Techniker:
    Wie unter 3.2. beschrieben jedoch zusätzlich:
    • – Anzeigen aller Messdaten
    • – Manuelle Einstellungen aller Controller
    • – Auslesen und Zurücksetzen des Fehlerspeichers
    • – Auslesen und Zurücksetzen der Energiemessdaten
    • – Softwareupdate (per CF-Modul, Anlage muss hierzu geöffnet werden)
    • – Lebensdauer UV-C-Röhre auslesen und zurücksetzen
    • – Lebenddauer EVAP-Blöcke auslesen und zurücksetzen
    • – Anpassung der Wertekorrektur-Tabellen
    • – Versand Fehlerprotokoll und Systemanalyse an den Hersteller (optional)
  • Steuerbare Funktionen durch den Hersteller/Fernwartung: Wie oben, jedoch zusätzlich Zugriff auf alle Systemfunktionen, insbesondere:
    • – Umleitung des kompletten Desktop des Mini-ITX PC für die Fernwartung (optional)
    • – Auslesen und Zurücksetzen der Änderungs- und Serviceprotokolle
    • – Root-Komplettzugriff auf das gesamte Betriebssystem (XP-Embedded)
    • – Installation von Softwareupdates via Internet (optional)
  • Anbindung eines CO2-Sensor zur Raumluftüberwachung: An den herausgeführten Interkombus können 1 bis 32 CO2-Sensoren angeschlossen werden. Diese überwachen den CO2-Gehalt der Luft und steuern entsprechend die Frischluftzufuhr. Dies hat den Vorteil, dass nicht unnötig warme und zu feuchte Luft von außen in den Raum und somit in die Anlage kommt. Dies spart Energie und schont die Filter.
  • Weitere Applikationen oder Nutzungseffekte sind: Bei großen Hochhäusern kann die Abwärme für die Heizung genutzt werden, d. h. die Sonnenenergie der südlichen Seite wird genutzt, um die Wärme nach Durchlaufen durch das Kühlsystem in die Bereiche zu bringen, die nicht der Sonne ausgesetzt sind und eher kalt sind. Hierdurch entsteht ein Gleichgewicht in der Gebäudetemperierung.
  • Die Luftfeuchtigkeit kann reguliert werden.
  • Das System ist in der Lage, sich den Umgebungsbedingungen anzupassen und im unterschiedlichsten Klima eine Balance innerhalb der Gebäude herzustellen (bei Nutzung der Außenenergie).
  • Luft wird nicht bzw. nicht nur von außen zugeführt, sondern die Innenluft kann genutzt werden, da sie im Verdunstungskühler gewaschen wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Außenraum
    2
    Innenraum
    4
    Außenluft
    13
    Abluft
    14
    Zuluft
    15
    Fortluft
    16
    Vormischkammer
    17
    Kondensator
    18
    Kondensatbehälter
    K1
    Kältekompressor – Inverter gesteuert
    K2
    Kältemittel Schauglas
    K3
    Kältemittel Filter/Trockner
    K4
    Hochdruckwächter
    K5
    Niederdruckwächter
    W1
    Wärmetauscher (Warmwasser ext.)
    W2
    Wärmetauscher (Pumpenkreis-Heizung)
    W3
    Wärmetauscher Evap. 1 (Kältekreis/Luft)
    W4
    Wärmetauscher KS (Wasser/Luft)
    W5
    Wärmetauscher Evap. 2 (Kältekreis/Luft)
    W6
    Wärmetauscher Kond. (Kältekreis/Luft)
    W7
    Entkeimungsanlage (Wasserbehandlung)
    V1
    Warmwasser Absperrventil (Eingang)
    V2
    Warmwasser Absperrventil (Ausgang)
    V3
    Expansionsventil Kältekreis 1
    V4
    3-Wege-Ventil-Warmwasser
    V5
    Expansionsventil Kältekreis 2
    V6
    Magnetventil-Kältekreis Evap. 1
    V7
    Magnetventil-Kältekreis Evap. 2
    V8
    Magnetventil-Brauchwasser Anschluss
    V9
    Magnetventil-Auto. Spülung
    21
    Wasserpumpe
    F1
    Vorfilter
    S1
    Druckwächter Vorfilter
    S2
    Druckwächter Ventilator 1
    S3
    Druckwächter Ventilator 2
    S4
    Füllstandsüberwachung
    M1
    Ventilatormotor Evap. 1
    M2
    Ventilatormotor Evap. 2
    M3
    Stellmotor Fortluft Kalt
    M4
    Stellmotor Außenluft
    M5
    Stellmotor Umluft
    M6
    Stellmotor Fortluft Außenluft
    M7
    Ventilatormotor Kälte Kondensator
    101
    Temperatursensor
    102
    Feuchtigkeitssensor
    103
    Luftdrucksensor
    104
    CO2-Sensor
    105
    Luftmengenmesser
    106
    Vortrockner
    107
    Temperatursensor
    108
    Feuchtigkeitssensor
    109
    Verdunstungskühler
    110
    Temperatursensor
    111
    Feuchtigkeitssensor
    112
    Nachtrockner
    113
    Kältekreislauf
    114
    Verdampfereinheit
    115
    Kondensatleitung
    116
    Verdampfereinheit
    117
    Leitung
    118
    Leitung
    119
    Verdichter
    120
    Warmwasser
    121
    Leitung
    122
    Leitung

Claims (7)

  1. Klimaanlage für Innenräume, mit einem Verdunstungskühler, wobei ein Vortrockner (106) für die eintretende Luft vorgesehen ist, an den sich ein Verdunstungskühler (109) anschließt, an dessen Ausgang wiederum ein Nachtrockner (112) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vor- und Nachtrockner (106, 112) als Kältetrockner ausgebildet sind, dass eine Schnittstelle (Anschluss) zur Nutzung der Abwärme der Trockner (106, 112) vorgesehen ist, wobei a) eine Einrichtung zur Warmwasserbereitung vorgesehen ist, die mit der Abwärme der Trockner (106, 112) betreibbar ist, und/oder b) Wärmespeicher, insbesondere mit Wasser oder Phase-Change-Materials (PCM), vorgesehen sind, die mit der Abwärme der Trockner (116, 112) aufladbar sind.
  2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Analyseeinheit (102) zur Bestimmung der Feuchte der eintretenden Luft vorgesehen ist, die den Vortrockner (106) steuert.
  3. Klimaanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyseeinheit (101 bis 105) zusätzlich auch die Temperatur, den Luftdruck, den CO2-Gehalt und/oder den Luftmengenstrom bestimmt.
  4. Klimaanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit zur Abschaltung des Vortrockners (106) vorgesehen ist, wenn der von der Analyseeinheit (102) erfasste Wert der Feuchte unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt.
  5. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischung aus Raumluft (3) und Außenluft (4) gekühlt wird.
  6. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des an den Kältetrocknern (106, 112) außen kondensierten Wassers dem Verdunstungskühler (109) als Kühlmedium zugeführt wird.
  7. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimaanlage mobil oder stationär ausgebildet ist.
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