DE102009053629A1 - Wärmeübertrager mit semipermeabler Membran - Google Patents

Wärmeübertrager mit semipermeabler Membran Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager mit semipermeabler Membran zur stillen Klimatisierung von Räumen, der frei von Kondenswasserbildung an seinen Oberflächen ist. Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen zumindest einer der Oberflächen der wasserdampfpermeablen Membran (1) und einem flächenförmigen Bauelement ein durchströmbares Abstandselement (2) angeordnet ist. Dieses Abstandselement ist dabei sowohl mit der wasserdampfpermeablen Membran, als auch mit dem flächenförmigen Bauelement verbunden.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager mit semipermeabler Membran zur stillen Klimatisierung – Kühlung oder Heizung bei gleichzeitiger Luftfeuchteregulierung – eines Raumes. Der Wärmeübertrager bietet sich sowohl für die zentrale als auch für die dezentrale Klimatisierung von Räumen an.
  • Es gibt derzeit eine Vielzahl von Möglichkeiten, die Luft eines Raumes zu kühlen und zu entfeuchten, wobei die Vorgänge der Temperierung und der Entfeuchtung meist in voneinander getrennten Prozessen stattfinden.
  • Das Kühlen von Räumen und das Entfeuchten der Raumluft erfolgt in modernen Anlagen energetisch wirtschaftlich dadurch, dass die sensible Wärme über Kühldecken mittels eines Kaltwassersystems und die latente Wärme über ein Lüftungssystem mit aufbereiteter getrockneter Luft abgeführt wird.
  • Eine weit verbreitete Methode der Luftaufbereitung besteht darin, die Luft mit Kühlern, deren Oberflächentemperatur unterhalb des Taupunktes der Luft liegt, zu temperieren. Dies geht jedoch mit dem Nachteil einher, dass sich an den kalten Oberflächen des Wärmeübertragers stets Kondenswasser bildet, das abgeführt werden muss. Permanente Feuchtigkeit ist wiederum ein idealer Nährboden für Schimmel und Bakterien. Solche Vorrichtungen müssen daher regelmäßig gereinigt werden, um solchen Beeinträchtigungen vorzubeugen.
  • Eine Möglichkeit zur Luftkühlung mit gleichzeitiger Entfeuchtung der Luft besteht darin, die Luft in LiCl-Absorptionsanlagen (direkte Absorption) aufzubereiten. Bei dieser Methode wird die warme und feuchte Luft in direkten Kontakt mit einem gekühlten Absorptionsmittel, das den in der Luft befindlichen Wasserdampf absorbiert, gebracht, wodurch die Luft abgekühlt und gleichzeitig entfeuchtet wird. Da die Luft in direkten Kontakt mit dem Absorptionsmittel steht, können sich jedoch gesundheitsschädliche Aerosole bilden, die zusammen mit der aufgearbeiteten Luft in die zu klimatisierenden Räume gelangt. Die Menge des Absorptionsmittels wird daher permanent geringer und muss regelmäßig ergänzt werden. Ein weiterer Nachteil der direkten Absorption besteht darin, dass das Absorptionsmittel in direkten Kontakt mit der Luft kommt und darin befindliche Schmutzpartikel von diesem aus der Luft gewaschen werden und sich im Absorptionsmittel ansammeln. Aufgrund der Verschmutzung des Absorptionsmittels muss dieses entweder regelmäßig gewechselt oder zumindest gereinigt werden. Nicht zu vernachlässigen ist auch der Aspekt, dass das Einatmen des Aerosols gesundheitsschädlich sein kann. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass durch das Mitreißen der hochkorrosiven Sorptionsmittel-Aerosole in die nachfolgenden Lüftungskanäle bzw. Luftbehandlungsgeräte diese in kurzer Zeit zerstört werden, wenn sie nicht durch den kostenintensiven Einsatz solebeständiger Materialien geschützt werden.
  • Eine Lösung zur stillen Klimatisierung von Räumen, bei der die Luft mit Hilfe eines Sorptionsmittels gleichzeitig entfeuchtet und gekühlt wird, ohne dass die Luft in direkten Kontakt mit dem Absorptionsmittel kommt, ist in DE 198 16 185 C1 beschrieben. Mittels eines flächenförmigen Bauelementes, in dem ein System aus Hohlelementen integriert ist, das von einem Kühl- oder Heizmittel durchflossen wird, wird die Luft aufbereitet. Die Hohlelemente sind im Wesentlichen Kapillarmembranen, in den ein gekühltes Absorptionsmittel fließt. Durch die Poren der Membranen kann Wasserdampf in das Absorptionsmittel diffundieren; dabei wird der Luft gleichzeitig sensible und latente Wärme entzogen, ohne den negativen Effekt, dass sich Aerosole bilden oder dass das Absorptionsmittel durch die Luft verschmutzt wird.
  • Der Transfer von sensibler Wärme ist bei alleiniger Anwendung von Kapillarmembranen jedoch verhältnismäßig gering, daher sind Ausführungsvarianten des Kapillar-Wärmeübertragers mit zusätzlichen Leitungen aus üblichen, nicht wasserdampfpermeablen Kunststoffen vorgesehen, die mit Kalt- bzw. Warmwasser durchflossen werden. Diese Leitungen verlaufen entweder parallel oder orthogonal zu den Kapillarmembranen. Werden die Kunststoffrohre von stark abgekühltem Wasser durchflossen (Temperatur der Rohre liegt unterhalb des Taupunktes der Luft) bildet sich an den kalten, wasserdampfundurchlässigen Kunststoffrohren Kondenswasser, das ab geführt werden, um Schimmel- und Geruchsbildung zu verhindern. Die sichere Abfuhr von Kondenswasser ist in dem vorliegen Fall jedoch nicht möglich, da die Kapillarmembranen und die Kunststoffrohre nicht flächendeckend aneinander liegen.
  • Die Befestigung des Kapillarrohrsystems auf dem flächenförmigen Raumelement wird vorschlagsgemäß durch Einpressen in Sicken, mit Klipsen oder Andrücken mit einer Platte bewerkstelligt. Diese Methoden sind technisch aufwendig und kostenintensiv. Ein weiter Nachteil besteht darin, dass aufgrund der aufwendigen Befestigung wenig Kühl- bzw. Heizfläche pro Flächenelement untergebracht werden kann. Dies geht mit dem Nachteil einher, dass die Kühl- bzw. Heizelemente flächenmäßig sehr groß gebaut werden müssen, um eine akzeptable Kühl- bzw. Heizleistung zu erzielen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmeübertrager mit wasserdampfpermeabler Membran bereitzustellen, der die Nachteile des Standes der Technik beseitigt. Insbesondere soll ein Wärmeübertrager zur Verfügung gestellt werden, der sich durch eine kompakte Bauform auszeichnet und die Bildung von Kondenswasser an seinen Oberflächen gänzlich ausschließt.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst; vorteilhafte Ausgestaltungsformen des erfindungsgemäßen Wärmetauschers ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 13.
  • Nach Maßgabe der Erfindung besteht der Wärmeübertrager zur Kühlung oder Heizung eines Raumes bei gleichzeitiger Entfeuchtung der im Raum befindlichen Raumluft aus zumindest einer flächenförmigen wasserdampfpermeablen Membran. Eine Membranoberfläche dieser wasserdampfpermeablen Membran ist der Raumluft ausgesetzt, die zweite Membranoberfläche wird zumindest teilweise von einem Wasser absorbierenden Sorptionsmittel hinterflossen. Der Wärmeübertrager zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen zumindest einer der Oberflächen der wasserdampfpermeablen Membran und einem flächenförmigen Bauelement ein durchströmbares Abstandelement angeordnet ist. Dieses Abstandselement ist dabei sowohl mit der wasserdampfpermeablen Membran als auch mit dem flächenförmigen Bauelement verbunden.
  • Der Vorteil eines derart aufgebauten Wärmtauschers besteht darin, dass ein verhältnismäßig hoher Volumenstrom hinter der Membran zirkulieren kann. Durch vorheriges Abkühlen bzw. Erwärmen des Sorptionsmittels kann eine hohe Menge an sensibler Wärme über die Membran an das Sorptionsmittel bzw. an die Raumluft übertragen werden. Gleichzeitig wird durch die Diffusion von Wasserdampf durch die Membran ein hoher Betrag an latenter Wärme übertragen. Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager überträgt auf die Membranoberfläche bezogen einen wesentlich höheren Anteil an Wärme als ein Wärmetauscher mit Kapillarmembranen wie er aus dem o. g. Stand der Technik bekannt ist. Somit können kompakte und leistungsfähige Wärmeübertrager zur Raumklimatisierung zur Verfügung gestellt werden.
  • In einer ersten Ausgestaltungsvariante besteht der Wärmeübertrager aus einem flächenförmigen wasserdampfundurchlässigen Element, einer wasserdampfpermeablen Membran und einem Abstandselement, das zwischen der Membran und dem flächenförmigen wasserdampfundurchlässigen Element angeordnet ist. Dabei wird das Abstandselement, welches mit der Membran und dem flächenförmigen wasserdampfundurchlässigen Element dauerhaft verbunden ist, von einer Wasser absorbierenden Sole durchflossen. Somit steht die eine Oberfläche der Membran mit der Sole und die andere Membranoberfläche mit der zu klimatisierenden Raumluft in Kontakt. Das Abstandselement ist bevorzugt ein offenporiger und solebeständiger Kunststoffschaum; das flächenförmige wasserdampfundurchlässige Element ist eine thermisch isolierende solebeständige Kunststofffolie oder -platte. Die Sole wird zentral heruntergekühlt, entfeuchtet und anschließend dem Wärmeübertrager zugeführt. Über die Membran wird der Raumluft somit sensible Wärme entzogen, wodurch sich diese abkühlt. Gleichzeitig wird eine Bildung von Kondenswasser an der mit der Raumluft in Kontakt stehenden Membranoberfläche verhindert, auch wenn die Membranoberfläche die Taupunkttemperatur der Raumluft unterschreitet. Aufgrund der Wasserdampf-Partialdruck-Differenz zwischen entfeuchteter Sole und der Raumluft diffundiert das sich bildendes Kondenswasser sofort durch die Membran hindurch in die Sole. folglich entsteht dadurch an der Raumluft ausgesetzten Membranoberfläche kein Schwitzwasser. Der Bildung von Bakterien- und Schimmelwachstum, welches durch Kondens- bzw. Schwitzwasserbildung begünstigt wird, wird somit entgegengewirkt. Gleichzeitig wird durch den Entzug von Wasser aus der Raumluft dieser zusätzlich Wärme entzogen; es findet parallel zum sensiblen Wärmeentzug auch ein latenter Wärmeentzug statt. Diese Form des Wärmeübertragers eignet sich besonders zur flächigen Montage an der Decke eines zu klimatisierenden Raumes.
  • Eine andere Ausgestaltungsvariante sieht vor, dass zwischen zwei wasserdampfpermeable Membranen ein Abstandelement, welches bevorzugt wieder ein offenporiger Kunststoffschaum ist, angeordnet wird. Wie in der vorbeschriebenen Ausführungsvariante wird auch hier der Kunststoffschaum von einem temperierten Sorptionsmittel durchflossen. Diese Variante des Wärmeübertragers bietet sich besonders zum freien Aufhängen in einem Raum an.
  • Neben den beschrieben Varianten des Wärmetauschers mit offenporigem Kunststoffschaum als Abstandselement sind auch Varianten mit einseitig offenen Stegplatten als Abstandelement vorgesehen, die ebenso wie Kunststoffschaum industriell sehr preisgünstig hergestellt werden. Die Öffnung der Stegplatte weist bei dieser Variante Richtung Membran, mit der die Stegplatte gleichfalls fest verbunden ist. Ebenso wie der Kunststoffschaum wird auch die Stegplatte von einer Wasser absorbierenden Sole durchströmt.
  • In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Wärmetauschers verfügt dieser über eine Stegplatte, bei der nur jeder zweite durch die Stege gebildete Kanal geöffnet (ausgeklinkt) ist. An der Seite der Stegplatte, auf der jeder zweite Kanal geöffnet ist, wird die Membran befestigt. Durch die geöffneten Kanäle fließt die Wasser absorbierende Sole, die mit der Membran in direktem Kontakt steht. Durch die ungeöffneten Kanäle der Stegplatte fließt gekühltes Wasser. Bevorzugt strömen Sole und gekühltes Wasser in entgegen gesetzte Richtungen.
  • Man erhält somit zwei getrennte Kreisläufe von Sole und Kaltwasser mit denen man die Temperierung und Entfeuchtung der Luft getrennt voneinander regulieren kann.
  • Alternativ zu den ausgeklinkten Stegplatten ist vorgesehen, die Abstandselemente aus Kunststoffplatten herzustellen, die mit Kanalstrukturen versehen sind. Durch das Befestigen der Membran auf der Kunststoffplatte werden räumlich voneinander getrennte Kanäle gebildet, durch die das Wasser und das Sorptionsmittel geführt werden.
  • Basierend auf dem Grundgedanken der getrennten Regulierung von Temperatur und Entfeuchtung der Raumluft ist ein Wärmeübertrager der folgenden Form vorgesehen.
  • Auf einem flächenförmigen, wasserdampfundurchlässigen und isolierendem Trägerelement wird eines der schon zuvor beschriebenen Abstandelemente befestigt, das von gekühltem Wasser durchflossen wird. Auf dieses Abstandselement wird eine ebenfalls wasserundurchlässige und solebeständige Folie befestigt. Auf dieser wird ein weiteres Abstandelement befestigt, das von entfeuchteter Sole durchströmt wird. Auf diesem Abstandselement wird schließlich die wasserdampfpermeable Membran angebracht. Auf diese Weise steht die gesamte Membranoberfläche mit der Sole in Kontakt. So wird eine Kondenswasserbildung auf der gesamten mit der Luft in Kontakt stehenden Membranoberfläche verhindert. Über die getrennten Kreisläufe des temperierten Wassers und der entfeuchteten Sole lässt sich wiederum eine variable Variation der Raumluftparameter realisieren. Bevorzugt durchströmen auch hier Wasser und Sole den Wärmeübertrager nach dem Gegenstromprinzip.
  • Alle Ausgestaltungsvarianten des Wärmeübertragers, die den Einsatz einer Prozesskühlenden Flüssigkeit (z. B. Kaltwasser) vorsehen, sind durch den besonderen Vorteil gekennzeichnet, dass sich die Menge des im Prozess benötigten Sorptionsmittels auf ein Minimum reduzieren lässt, welche notwendig ist, um ausschließlich den latenten Anteil der Wärmeübertragung (Wasserdampftransport) zu gewährleisten. Die Prozesskühlende Flüssigkeit führt die durch den Entfeuchtungsprozess freiwerdende Sorptionswärme ab und übernimmt den sensiblen Anteil der Wärmeübertragung.
  • Weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers umfassen den schichtweisen Aufbau unter Verwendung von bereits zuvor beschriebenen Varianten des Wärmetauschers.
  • Eine Variante besteht aus dem folgenden Schichtaufbau:
    • – wasserundurchlässige, solebeständige und isolierende Trägerplatte
    • – Soleebene
    • – wasserdampfpermeable Membran
    • – Luftebene mit Abstandselement
    • – wasserdampfpermeable Membran
    • – Soleebene
    • – wasserdampfpermeable Membran
    • – Luftebene mit Abstandselement
    • – wasserdampfpermeable Membran
    • – wasserundurchlässige, solebeständige und isolierende Trägerplatte
  • Bei diesem Schichtaufbau werden die Abstandelemente von der zu klimatisierenden Raumluft durchströmt. In den Soleebenen fließt die Wasser absorbierende Sole entgegen der Strömungsrichtung der Luft.
  • Eine weitere Möglichkeit eines besonders vorteilhaften Aufbaus besteht in dem folgenden Lagenaufbau:
    • – wasserundurchlässige
    • – solebeständige und isolierende Trägerplatte
    • – Soleebene
    • – wasserdampfpermeable Membran
    • – Luftebene mit Abstandselement
    • – wasserdampfpermeable Membran
    • – Soleebene
    • – wasserundurchlässige Kunststoffplatte oder -folie
    • – Wasserebene mit Abstandselement
    • – wasserundurchlässige Kunststoffplatte oder -folie
    • – Soleebene
    • – wasserdampfpermeable Membran
    • – Luftebene mit Abstandselement
    • – wasserdampfpermeable Membran und wasserundurchlässige
    • – solebeständige und isolierende Trägerplatte
  • Auch hier wird die durch die Abstandselemente strömende Luft durch die Sole gekühlt und entfeuchtet. Die Kühl- und Entfeuchtungsleistung lässt sich jedoch hier getrennt voneinander beeinflussen. Über die Temperatur der Wassers wird die Temperatur der Sole beeinflusst, ohne dass diese, z. B. bei geringem Entfeuchtungsbedarf, umgewälzt werden muss.
  • Zudem sind Formen der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers denkbar, bei denen der Wärmeübertrager nicht ausschließlich zur Kühlung und Entfeuchtung von Raumluft verwendet wird. Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager ist auch zum Heizen und Befeuchten von Räumen geeignet. Besteht ein Wasserdampf-Partialdruckgefälle von der Sole zur Luft hin, so diffundiert Wasser aus der Sole durch die Membran in die Luft. Dies erweist sich besonders im Winter, wenn die Raumluft durch verstärktes Heizen trocken wird, als sehr vorteilhaft.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von sechs Ausführungsbeispielen und den 1 bis 6 noch näher erläutert. Hierbei zeigt, in jeweils schematischer Darstellung:
  • 1 einen einfach aufgebauten Wärmeübertrager ohne zusätzliche Wasserkühlung;
  • 2 einen Wärmeübertrager mit getrennten Kreisläufen für Wasser und Sole;
  • 3 eine Wärmeübertrager mit teilweise ausgeklinkter Stegplatte als Abstandelement getrennten Kreisläufen für Wasser und Sorptionsmittel;
  • 4 einen Wärmeübetrager mit einer gegossenen Kunststoffplatte mit Kanälen;
  • 5 einen weiteren Wärmeübetrager mit in eine Kunststoffplatte gefrästen Kanälen;
  • 6 einen Wärmeübertrager als Schichtung mehrerer Luft-, Sole und Wasserebenen.
  • 1 zeigt einen sehr einfach aufgebauten Wärmeübertrager. Dieser besteht lediglich aus einer wasserdampfpermeablen Membran 1, einem Abstandelement 2 und einer isolierenden Trägerplatte 4. Das Abstandselement ist in diesem Fall ein offenporiger und solebeständiger Kunststoffschaum. Kunststoffschaum, Membran 1 und Trägerplatte 4 sind fest miteinander verbunden. Erfindungsgemäß wird eine Wasser 13 absorbierende Sole 10 durch das Abstandelement 2 geleitet. Durch den direkten Kontakt der Sole 10 mit der Membran 1 kann von dieser durch die Membran 1 diffundierendes Wasser aus der Luft aufgenommen werden, und umgekehrt. Die Sole 10 wird entsprechend der gestellten Forderung, ob mit dem Wärmeübertrager gekühlt oder geheizt werden soll, temperiert.
  • Bei dem in 2 dargestellten Wärmeübertrager ist zwischen der Membran 1 und der Kunststoffplatte/-folie 3 ein Abstandselement 2 befestigt. Zwischen der Membran 1 und der Kunststoffplatte/-folie 3 strömt eine Sole 10, die in direkten Kontakt mit der Membran 1 steht. Parallel beabstandet zur Kunststoffplatte/-folie 3 ist eine Trägerplatte 4 angeordnet. In dem Zwischenraum zwischen Kunststoffplatte/-folie 3 und der Trägerplatte 4 strömt Wasser 13. Die zu kühlende, warme und feuchte Luft 8 strömt zur Membran 1 und kühlt sich an dieser ab, indem sie sensible Wärme über die Membran an die Sole abgibt. Gleichzeitig diffundiert in der Luft befindlicher Wasserdampf aufgrund des Partialdruckgefälles zwischen Luft und Sole, das dadurch entsteht, dass die Sole 10 stark hygroskopisch ist, durch die Membran 1 hindurch in die konzentrierte Sole 11. Durch den Entzug von Wasser aus der warmen und feuchten Luft 8, wird dieser zusätzlich zur sensiblen auch noch latente Wärme entzogen. Die kalte und getrocknete Luft 9 strömt im Folgenden wieder von der Membran 1 weg. Die Sole 10 wird durch die Aufnahme von Wasser aus der Luft wasserreicher und wärmer. Die verdünnte Sole 12 verlässt den Wärmeübertrager wieder und in einer sich anschließenden Aufbereitung wird ihr das aufgenommene Wasser wieder entzogen, um es anschließend als konzentrierte Sole 11 dem Wärmeübertrager wieder zuzuführen. Das zwischen der Kunststoffplatte/-foile 3 und der Trägerplatte 4 fließende Wasser 13 wird, bevor es in den Wärmeübertrager gepumpt wird, heruntergekühlt. Auf diese Weise kann die Temperatur der Membranoberfläche unabhängig von der Entfeuchtungsleistung des Wärmeübertragers eingestellt werden.
  • Der Wärmeübertrager gemäß 3 weist zwischen der Membran 1 und der Trägerplatte 4 eine Stegplatte 5 aus Kunststoff auf, die das erfindungsgemäße Abstandelement 2 darstellt. Von den zwei Deckschichten und den Stegen 6 werden in der Stegplatte 4 voneinander getrennte Kanäle gebildet. Jeder zweite Kanal wird mit Sole 10 und die anderen Kanäle mit Wasser 13 durchströmt. Bei den Kanälen, durch die die Sole 10 fließt, wurde die Deckschicht der Stegplatte 5, die mit der Membran verbunden ist, entfernt, damit die Sole 10 mit der Membran 1 in Kontakt kommt. Auch bei dieser Ausgestaltungsvariante des Wärmeübertragers wird eine getrennte Regelung von Kühl- bzw. Heiz- und Entfeuchtungsleistung sichergestellt. Die Luft strömt entweder aufgrund einer vorhandenen Konvektionsströmung an der Membran entlang oder sie wird mit Hilfe von Lüftern an der Membran entlang geführt.
  • 4 zeigt einen Wärmeübertrager mit einem Abstandselement 2, dass eine Kunststoffplatte aus Spritz- oder Anguss, die mit parallelen Kanälen versehen ist. Die Membran 1 wird auf der einen Seite der Kunststoffplatte befestigt, eine Isolierende Trägerplatte 4 auf der anderen Seite. Durch die Kanäle, die der Membran 1 zugewandt sind, wird Wasser absorbierende Sole 10 geleitet; durch die Kanäle, die der Trägerplatte 4 zugewandt sind, wird gekühltes bzw. erwärmtes Wasser 13 geleitet. Dieser Wärmeübertrager besitzt folglich zumindest zwei voneinander getrennte Kreisläufe, über die sich die Entfeuchtungs- und Kühl- bzw. Heizleistung des Wärmeübertrager getrennt einstellen lassen. Die Durchströmung des Wärmeübertragers mit Sole und Wasser erfolgt nach dem Gegenstromprinzip.
  • In 5 ist ein Wärmeübertrager mit einem Abstandelement 2 dargestellt, in das eine Kanalstruktur eingefräst wurde. Membran 1 und Trägerplatte 4 auch dieses Wärmeübertragers sind kraftschlüssig miteinander verbunden. Dieser Wärmeübertrager wird sehr großflächig von einer Wasser absorbierenden Sole 10 hinterflossen, wodurch er eine hohe Entfeuchtungsleistung besitzt. Über die Kanäle, in denen Wasser 10 strömt und die räumlich von den Sole 10 durchströmten Kanälen getrennt sind, wird die Kühl- bzw. Heizleistung des Wärmeübertragers reguliert.
  • Bei dem in 6 gezeigten Wärmeübertrager handelt es sich um eine Ausführungsvariante, die eine kompakte Bauform ermöglicht. Der Wärmeübertrager besteht aus mehreren, im Wechsel angeordneten Ebenen, die von der zu klimatisierenden Raumluft 7, der Sole 10 und dem Wasser 13 durchströmt werden. Der Aufbau dieses Wärmeübertragers wird von unten nach oben beschrieben.
  • In der ersten/untersten Ebene strömt Sole 10, darüber befindet sich eine Ebene, in der Raumluft 7 strömt, darüber eine weitere Sole 10 führende Ebene. In der Mitte des symmetrisch aufgebauten Wärmeübertragers befindet sich eine Ebene, die von Wasser durchströmt wird. Über dieser Ebene befinden sich korrespondierend zu dem untern Teil des Wärmeübertragers eine Sole-, eine Luft- und eine weitere Sole-Ebene. Nach oben und unten wird der Wärmeübertrager jeweils durch eine Trägerplatte 4 begrenzt. Zwischen den Ebenen, die die Sole 10 und die Raumluft 7 führen erfolgt eine Abgrenzung durch wasserdampfpermeable Membranen 1. Die Trennung von den Ebenen, in denen Sole 10 und Wasser 13 fließen, erfolgt mittels der Kunststoffplatten/-folien 3. Darüber hinaus ist in den Luft durchströmten Ebenen jeweils ein Abstandselement 2 angeordnet, dass mit den Membranen kraftschlüssig verbunden ist. Die Durchströmung der einzelnen Ebenen erfolgt nach dem Gegenstromprinzip.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Wasserdampfpermeable Membran
    2
    Abstandselement
    3
    Kunststoffplatte/-folie
    4
    Trägerplatte
    5
    Stegplatte
    6
    Trennwand
    7
    Raumluft
    8
    Warme, feuchte Raumluft
    9
    Kalte trockene Raumluft
    10
    Sole
    11
    Konzentrierte Sole
    12
    Verdünnte Sole
    13
    Wasser
    14
    Kaltes Wasser
    15
    Erwärmtes Wasser
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19816185 C1 [0006]

Claims (10)

  1. Wärmeübertrager zur Kühlung oder Heizung eines Raumes bei gleichzeitiger Entfeuchtung der im Raum befindlichen Raumluft (7), bestehend aus zumindest einer flächenförmigen wasserdampfpermeablen Membran (1) mit einer ersten der Raumluft (7) ausgesetzten Membranoberfläche und einer zweiten Membranoberfläche, die bei Betrieb des Wärmetauscher zumindest teilweise von einem Wasser absorbierenden Sorptionsmittel hinterflossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer der Oberflächen der wasserdampfpermeablen Membran (1) und zumindest einem flächenförmigen Bauelement ein durchströmbares Abstandselement (2) angeordnet ist, das sowohl mit der einen Oberfläche der flächenförmigen wasserdampfpermeablen Membran (1) und mit einer der Oberflächen des flächenförmigen Bauelementes verbunden ist.
  2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (2) ein offenporiger Kunststoffschaum ist.
  3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement eine Kunststoff-Stegplatte ist, bei der auf der Oberseite bei jedem zweiten Kanal die Deckschicht entfernt wurde.
  4. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das flächenförmige Bauelement eine wasserdampfpermeable Membran (1) ist.
  5. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das flächenförmige Bauelement ein fluidundurchlässiges Kunststoffelement ist.
  6. Verwendung des Wärmeübertragers nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (2) von dem Sorptionsmittel durchströmt wird.
  7. Verwendung des Wärmeübertragers nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Sorptionsmittel eine Sole (10) verwendet wird.
  8. Verwendung des Wärmeübertragers nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (2) von der Raumluft (7) durchströmt wird.
  9. Verwendung des Wärmeübertragers nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle der Stegplatte (5), bei denen die Deckschicht entfernt wurde von Sole (10) und die ungeöffneten Kanäle von einem gekühlten oder erwärmten Medium durchflossen werden, wobei die Membran (1) die Deckschicht für die geöffneten Kanäle der Stegplatte (5) bildet.
  10. Verwendung des Wärmeübertragers nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das flächenförmige Bauelement beidseitig von einem flüssigen Medium kontaktiert ist, wobei das erste Medium das Sorptionsmittel und das zweite Medium ein temperiertes Medium ist.
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