DE102015117786A1

DE102015117786A1 - Air conditioning system and method for cooling air using such an air conditioning system

Info

Publication number: DE102015117786A1
Application number: DE102015117786.2A
Authority: DE
Inventors: Rafael Cruz Marzo; Stephan Eder
Original assignee: Hoval AG
Current assignee: Hoval AG
Priority date: 2015-10-19
Filing date: 2015-10-19
Publication date: 2017-04-20
Also published as: WO2017067724A1

Abstract

Die Erfindung richtet sich auf ein Klimaanlagensystem (1) zur Kühlung von einem Gesamtluftstrom (2), aufweisend wenigstens eine Vorkühlereinheit (9) mit einer Vorkühler-Leitung (7), die einen ersten Luftstrom (5) von aus der Umgebung (12) angesaugter Luft fördert und die durch wenigstens eine erste adiabate Verdunstungskühleinheit (15) verläuft, wenigstens eine Hauptkühlereinheit (10) mit einer Hauptkühler-Leitung (8), die einen zweiten Luftstrom (6) fördert und die durch einen Wärmetauscher (19) verläuft, und wenigstens einen Tank (22), wobei die Hauptkühler-Leitung (8) durch eine zweite adiabate Verdunstungskühleinheit (20), die stromab des Wärmetauschers (19) angeordnet ist, verläuft, wobei eine Kühlmittel-Rückführ-Leitung (25) den wenigstens einen Wärmetauscher (19) mit der ersten adiabaten Verdunstungskühleinheit (15) verbindet und das durch den Wärmetauscher (19) geströmte Kühlmittel zu der ersten adiabaten Verdunstungskühleinheit (15) fördert, und wobei die Vorkühler-Leitung (7) und die Hauptkühler-Leitung (8) in eine Zuführ-Leitung (3) münden. The invention is directed to an air conditioning system (1) for cooling of a total air flow (2), comprising at least one pre-cooler unit (9) with a pre-cooler line (7), the first air flow (5) sucked from the environment (12) Air and passing through at least one first adiabatic evaporative cooling unit (15), at least one main cooler unit (10) having a main cooler line (8) conveying a second air stream (6) and passing through a heat exchanger (19), and at least a tank (22), the main cooler line (8) passing through a second adiabatic evaporative cooling unit (20) located downstream of the heat exchanger (19), a coolant return line (25) passing the at least one heat exchanger (22); 19) communicates with the first adiabatic evaporative cooling unit (15) and conveys the coolant passed through the heat exchanger (19) to the first adiabatic evaporative cooling unit (15), and wherein the pre-cooler line (7) and the main cooler line (8) open into a feed line (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein adiabates Klimaanlagensystem zur Kühlung von einem einem geschlossenen Raum oder einem im Freien befindlichen Umgebungsbereich zuzuführenden Gesamtluftstrom, aufweisend wenigstens eine Vorkühlereinheit mit einer Vorkühler- Leitung, die einen ersten Luftstrom, der von aus der Umgebung angesaugter Luft gebildet ist, fördert und die durch wenigstens eine erste adiabate Verdunstungskühleinheit zur direkten adiabaten Kühlung des ersten Luftstroms verläuft, und wenigstens eine Hauptkühlereinheit mit einer Hauptkühler-Leitung, die einen zweiten Luftstrom, der von aus der Umgebung angesaugter Luft gebildet ist, fördert und die durch wenigstens einen Wärmetauscher zur indirekten adiabaten Kühlung des zweiten Luftstroms verläuft. The invention relates to an adiabatic air conditioning system for cooling of a total air flow to be supplied to a closed room or an outdoor environment, comprising at least one pre-cooler unit having a pre-cooler line which conveys a first air flow formed by air drawn in from the surroundings by at least one first adiabatic evaporative cooling unit for direct adiabatic cooling of the first air flow, and at least one main chiller unit having a main cooler duct which conveys a second air flow formed by air drawn in from the surroundings and which is indirectly adiabated by at least one heat exchanger Cooling of the second air flow is.

Ebenso richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Kühlung von einem einem geschlossenen Raum oder einem im Freien befindlichen Umgebungsbereich zuzuführenden Gesamtluftstrom unter Verwendung eines adiabaten Klimaanlagensystems, wobei Luft aus der Umgebung als ein erster Luftstrom in eine Vorkühler-Leitung einer Vorkühlereinheit gesaugt wird und in der Vorkühler-Leitung zu einer ersten adiabaten Verdunstungskühleinheit gefördert wird, in welcher der erste Luftstrom adiabat direkt gekühlt wird, und wobei Luft aus der Umgebung als ein zweiter Luftstrom in eine Hauptkühler- Leitung einer Hauptkühlereinheit gesaugt wird und in der Hauptkühler-Leitung zu einem Wärmetauscher gefördert wird, in welchem der zweite Luftstrom adiabat indirekt gekühlt wird. Likewise, the present invention is directed to a method of cooling a total airflow to be supplied to a closed space or outdoor environment using an adiabatic air conditioning system wherein air from the environment is drawn as a first airflow into a pre-cooler line of a pre-cooler unit the pre-cooler line is conveyed to a first adiabatic evaporative cooling unit in which the first air stream is adiabatically cooled directly, and air from the environment is drawn as a second air stream into a main cooler line of a main chiller unit and in the main cooler line to a heat exchanger is promoted, in which the second air flow adiabatically cooled indirectly.

Ein solches Klimaanlagensystem und ein solches Verfahren vom Eingangs genannten Typ sind beispielsweise aus der DE 2 119 107 bekannt. Bei diesem bekannten Klimaanlagensystem wird in einer Hauptkühlereinheit ein Luftstrom mittels eines indirekten Wärmeaustausches mit Kühlmittel gekühlt, wobei das Kühlmittel aus einer parallel stattfindenden Verdunstungskühlung stammt, die in einer Vorkühlereinheit durchgeführt wird. Der abgekühlte Luftstrom der Hauptkühlereinheit wird geteilt und über eine Versorgungsleitung dem Luftstrom des parallelen Prozesses zugeführt, wobei der so gemischte Luftstrom zu einem Dachboden geführt und von dort in die Umgebung abgeführt wird. Such an air conditioning system and such a method of the type mentioned input are for example from the DE 2 119 107 known. In this known air conditioning system, in a main chiller unit, an air flow is cooled by means of an indirect heat exchange with coolant, the refrigerant originating from a parallel evaporative cooling, which is carried out in a precooling unit. The cooled air flow of the main chiller unit is divided and fed via a supply line to the air flow of the parallel process, wherein the thus mixed air flow is led to an attic and discharged from there into the environment.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Klimaanlagensystem und ein verbessertes Verfahren zur Verfügung zu stellen, durch welche auf konstruktiv einfache Weise und kostengünstig die Leistung sowie der Wirkungsgrad des Klimaanlagensystems erhöht werden können. Based on this prior art, the present invention seeks to provide an improved air conditioning system and an improved method available through which in a structurally simple manner and cost, the performance and efficiency of the air conditioning system can be increased.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein adiabates Klimaanlagensystem zur Kühlung von einem einem geschlossenen Raum oder einem im Freien befindlichen Umgebungsbereich zuzuführenden Gesamtluftstrom mit den Merkmalen gemäß dem Patentanspruch 1. This object is achieved according to the invention by an adiabatic air-conditioning system for cooling a total air flow to be supplied to a closed space or an ambient area located outside, having the features according to claim 1.

Das erfindungsgemäße adiabate Klimaanlagensystem zur Kühlung von einem einem Raum oder einem im Freien befindlichen Umgebungsbereich zuzuführenden Gesamtluftstrom weist wenigstens eine Vorkühlereinheit mit einer Vorkühler-Leitung, wenigstens eine Hauptkühlereinheit mit einer Hauptkühler-Leitung und wenigstens einen zur Lagerung von Kühlmittel ausgebildeten Tank. Die Vorkühler-Leitung fördert einen ersten Luftstrom, der von aus der Umgebung angesaugter Luft gebildet ist, und verläuft durch wenigstens eine erste adiabate Verdunstungskühleinheit zur direkten adiabaten Kühlung des ersten Luftstroms. Ferner fördert die Hauptkühler-Leitung einen zweiten Luftstrom, der von aus der Umgebung angesaugter Luft gebildet ist, und verläuft durch wenigstens einen Wärmetauscher zur indirekten adiabaten Kühlung des zweiten Luftstroms. Eine erste Kühlmittel-Leitung verbindet den wenigstens einen Tank mit dem wenigstens einen Wärmetauscher und ist zum Fördern von Kühlmittel aus dem wenigstens einen Tank zu dem Wärmetauscher für einen indirekten adiabaten Wärmeaustausch mit dem zweiten Luftstrom ausgebildet. Die Hauptkühler-Leitung verläuft durch eine zweite adiabate Verdunstungskühleinheit, die stromab des Wärmetauschers angeordnet ist und zur direkten adiabaten Kühlung des zweiten Luftstroms ausgebildet ist. Dabei verbindet eine Kühlmittel-Rückführ-Leitung den wenigstens einen Wärmetauscher mit der ersten adiabaten Verdunstungskühleinheit, wobei die Kühlmittel-Rückführ-Leitung das durch den Wärmetauscher geströmte Kühlmittel zu der ersten adiabaten Verdunstungskühleinheit fördert. Schließlich münden die Vorkühler-Leitung und die Hauptkühler-Leitung in eine Zuführ-Leitung, welche den ersten Luftstrom und den zweiten Luftstrom als Gesamtluftstrom zusammenführt. The adiabatic air conditioning system according to the invention for cooling a total air flow to be supplied to a room or an outdoor environment has at least one pre-cooler unit with a pre-cooler line, at least one main cooler unit with a main cooler line and at least one tank designed for storing coolant. The precooler conduit conveys a first airflow formed by air drawn in from the environment, and passes through at least a first adiabatic evaporative cooling unit for direct adiabatic cooling of the first airflow. Further, the main radiator conduit conveys a second airflow formed by air drawn in from the environment and passes through at least one heat exchanger for indirect adiabatic cooling of the second airflow. A first coolant line connects the at least one tank to the at least one heat exchanger and is configured to deliver coolant from the at least one tank to the heat exchanger for indirect adiabatic heat exchange with the second air stream. The main cooler line passes through a second adiabatic evaporative cooling unit, which is located downstream of the heat exchanger and is designed for direct adiabatic cooling of the second air stream. In this case, a coolant return line connects the at least one heat exchanger to the first adiabatic evaporative cooling unit, wherein the coolant return line conveys the coolant flowed through the heat exchanger to the first adiabatic evaporative cooling unit. Finally, the pre-cooler line and the main cooler line open into a feed line, which merges the first air flow and the second air flow as a total air flow.

Ebenso wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch ein Verfahren zur Kühlung von einem einen Raum oder einem im Freien befindlichen Umgebungsbereich zuzuführenden Gesamtluftstrom unter Verwendung eines adiabaten Klimaanlagensystems mit den Merkmalen gemäß dem Patentanspruch 7 gelöst. Likewise, the object underlying the invention is achieved by a method for cooling of a space or an outdoor environment surrounding area supplied total air flow using an adiabatic air conditioning system with the features of claim 7.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Kühlung von einem einem Raum oder einem im Freien befindlichen Umgebungsbereich zuzuführenden Gesamtluftstrom unter Verwendung eines adiabaten Klimaanlagensystems, insbesondere unter Verwendung eines adiabaten Klimaanlagensystems, wird Luft aus der Umgebung als ein erster Luftstrom in eine Vorkühler-Leitung einer Vorkühlereinheit gesaugt und in der Vorkühler-Leitung zu einer ersten adiabaten Verdunstungskühleinheit gefördert, in welcher der erste Luftstrom adiabat direkt gekühlt wird. Ferner wird Luft aus der Umgebung als ein zweiter Luftstrom in eine Hauptkühler-Leitung einer Hauptkühlereinheit gesaugt und in der Hauptkühler-Leitung zu einem Wärmetauscher gefördert, in welchem der zweite Luftstrom adiabat indirekt gekühlt wird. Der Wärmetauscher ist über eine erste Kühlmittel-Leitung, die mit wenigstens einem zur Lagerung von Kühlmittel ausgebildeten Tank verbunden ist, mit einem Kühlmittel versorgt wird, welches in dem Wärmetauscher für einen Wärmeaustausch mit dem zweiten Luftstrom verwendet wird. Ferner wird der zweite Luftstrom, der den Wärmetauscher durchströmt hat, zu einer zweiten adiabaten Verdunstungskühleinheit gefördert, die in der Hauptkühler-Leitung angeordnet ist und in welcher der zweite Luftstrom adiabat direkt gekühlt wird. Darüber hinaus wird das im Wärmetauscher verwendete Kühlmittel über eine Kühlmittel-Rückführ-Leitung zu der ersten adiabaten Verdunstungskühleinheit gefördert, wo das Kühlmittel zur adiabaten direkten Kühlung des ersten Luftstroms in der ersten, adiabaten Verdunstungskühleinheit eingesetzt wird. Der erste Luftstrom und der zweite Luftstrom werden zu dem Gesamtluftstrom zusammengeführt. In the method according to the invention for cooling of a total air flow to be supplied to a room or an outdoor environment using an adiabatic air conditioning system, in particular using an adiabatic air conditioning system, air from the environment is considered to be a first air flow sucked a pre-cooler line of a pre-cooler unit and conveyed in the pre-cooler line to a first adiabatic evaporative cooling unit, in which the first air flow is adiabatically cooled directly. Further, ambient air is drawn as a second air stream into a main cooler line of a main cooler unit and conveyed in the main cooler line to a heat exchanger in which the second air stream is adiabatically cooled indirectly. The heat exchanger is supplied with a coolant, which is used in the heat exchanger for heat exchange with the second air stream via a first coolant line, which is connected to at least one tank designed for storage of coolant. Further, the second air stream that has passed through the heat exchanger is conveyed to a second adiabatic evaporative cooling unit, which is arranged in the main cooler line and in which the second air stream is adiabatically cooled directly. In addition, the coolant used in the heat exchanger is conveyed via a coolant return line to the first adiabatic evaporative cooling unit where the coolant is used for adiabatic direct cooling of the first air flow in the first adiabatic evaporative cooling unit. The first airflow and the second airflow are merged to form the total airflow.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den entsprechenden Unteransprüchen. Advantageous and expedient refinements and developments of the invention will become apparent from the corresponding dependent claims.

Durch die Erfindung wird eine Möglichkeit bereitgestellt, mit welcher sich die Leistung eines Klimaanlagensystems spürbar erhöhen lässt. Das adiabate Klimaanlagensystem kühlt die Luft ohne mechanische Kühlvorrichtungen, wie beispielsweise einen Kompressor. Insbesondere klimatisiert das erfindungsgemäße adiabate Klimaanlagensystem Räume mit Hilfe von Verdunstungskühlung. Zur Kälteerzeugung wird nur die Verdunstungskälte von Luft und Wasser als das Kühlmittel genutzt. Das adiabate Klimaanlagensystem erreicht seine hohe Leistung unter anderem dadurch, dass die angesaugte Außenluft um etwa 130% gegenüber der Außen-Kühlgrenztemperatur („outdoor wet bulb temperature“), also der tiefsten Temperatur, die sich durch direkte Verdunstungskühlung erreichen lässt, gekühlt wird. Das Konzept des wenigstens einen Tanks führt ferner dazu, dass das Kühlmittel zunächst zu dem Wärmetauscher der Hauptkühlereinheit gefördert wird, wo das Kühlmittel im Wärmeaustauch mit dem zweiten Luftstrom verwendet wird, bevor das in dem Wärmetauscher verwendete Kühlmittel zu der ersten adiabaten Verdunstungskühleinheit der Vorkühlereinheit geleitet wird, wo das Kühlmittel zur Abkühlung des ersten Luftstroms genutzt wird. Dadurch, dass die Vorkühler-Leitung und die Hauptkühler-Leitung in eine Raumzuführ-Leitung münden, welche den ersten Luftstrom und den zweiten Luftstrom als Gesamtluftstrom zusammenführt, lässt sich die Leistung im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen deutlich erhöhen. Denn bei den bekannten Systemen wird der erste Luftstrom wieder in die Umgebung abgeführt, wenn der Prozess des Wärmeaustausches vollzogen ist. Im Gegensatz zu dieser bekannten Maßnahme werden gemäß der vorliegenden Erfindung der erste Luftstrom und der zweite Luftstrom zu einem Gesamtluftstrom zusammengeführt, wodurch die Temperaturabsenkung im Vergleich zu der Kühlung des zweiten Luftstroms in der Hauptkühlereinheit etwas geringer ausfällt, jedoch durch die Vermischung der beiden herunter gekühlten Luftströme der Vorkühlereinheit und der Hauptkühlereinheit ein enormer Leistungsgewinn zu verzeichnen ist. The invention provides a possibility with which the performance of an air conditioning system can be appreciably increased. The adiabatic air conditioning system cools the air without mechanical cooling devices, such as a compressor. In particular, the adiabatic air conditioning system according to the invention air-conditioned rooms with the aid of evaporative cooling. For cooling only the evaporative cooling of air and water is used as the coolant. Among other things, the adiabate air conditioning system achieves its high performance by cooling the intake outside air by approximately 130% compared to the outdoor wet bulb temperature, ie the lowest temperature that can be achieved by direct evaporative cooling. The concept of the at least one tank further results in that the refrigerant is first delivered to the heat exchanger of the main chiller unit where the refrigerant is used in heat exchange with the second air stream prior to passing the refrigerant used in the heat exchanger to the first adiabatic evaporative cooling unit of the pre-chiller unit where the coolant is used to cool the first air stream. Characterized in that the pre-cooler line and the main cooler line open into a space feed line, which merges the first air flow and the second air flow as a total air flow, the performance can be significantly increased compared to the systems known from the prior art. Because in the known systems, the first air flow is discharged back into the environment when the process of heat exchange is completed. In contrast to this known measure according to the present invention, the first air flow and the second air flow are combined to form a total air flow, whereby the temperature decrease is somewhat lower compared to the cooling of the second air flow in the main chiller unit, but by the mixing of the two cooled down air streams The pre-cooling unit and the main chiller unit is an enormous performance gain.

Die Erfindung sieht in Ausgestaltung des adiabaten Klimaanlagensystems vor, dass eine zweite Kühlmittel-Leitung zum Fördern von Kühlmittel aus dem Tank zu der zweiten adiabaten Verdunstungskühleinheit für einen direkten adiabaten Wärmeaustausch mit dem zweiten Luftstrom ausgebildet ist und dementsprechend den wenigstens einen Tank mit der zweiten adiabaten Verdunstungskühleinheit verbindet. Somit werden sowohl der Wärmetauscher als auch die zweite adiabate Verdunstungskühleinheit mit dem Kühlmittel aus dem Tank versorgt. Mit anderen Worten werden die zum Wärmetausch in der Hauptkühler-Einheit vorhandenen Baugruppen (Wärmetauscher und Verdunstungskühleinheit) mit dem Kühlmittel des wenigstens einen Tanks gespeist, wohingegen die Vorkühlereinheit lediglich mit Kühlmittel versorgt wird, welches bereits in der Hauptkühler-Einheit im Wärmetauscher verwendet wurde. In an embodiment of the adiabatic air conditioning system, the invention provides that a second coolant line for conveying coolant from the tank to the second adiabatic evaporative cooling unit is designed for direct adiabatic heat exchange with the second air stream and accordingly the at least one tank with the second adiabatic evaporative cooling unit combines. Thus, both the heat exchanger and the second adiabatic evaporative cooling unit are supplied with the coolant from the tank. In other words, the components (heat exchanger and evaporative cooling unit) present for the heat exchange in the main cooler unit are supplied with the coolant of the at least one tank, whereas the pre-cooling unit is supplied only with coolant which has already been used in the main cooler unit in the heat exchanger.

Hinsichtlich des Verfahrens ist dementsprechend in Ausgestaltung vorgesehen, dass das Kühlmittel aus dem wenigstens einen Tank über eine zweite Kühlmittel-Leitung zu der zweiten adiabaten Verdunstungskühleinheit gefördert wird, welche dem zweiten Luftstrom, der den Wärmetauscher durchströmt hat, adiabat direkt kühlt. With regard to the method, accordingly, it is provided in an embodiment that the coolant from the at least one tank is conveyed via a second coolant line to the second adiabatic evaporative cooling unit, which directly adiabatically cools the second air stream which has flowed through the heat exchanger.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung des adiabaten Klimaanlagensystems der wenigstens eine Tank unterhalb der ersten adiabaten Verdunstungskühleinheit der Vorkühlereinheit angeordnet und das in der ersten adiabaten Verdunstungskühleinheit nicht verdunstete Kühlmittel auffangend ausgebildet ist. Das nicht verdunstete Kühlwasser wird aufgrund der Schwerkraft nach unten hin an der Verdunstungskühleinheit ablaufen und von ihr abtropfen. Das abtropfende Kühlmittel wird dann von dem einen wannenartig ausgebildeten Tank aufgefangen und kann zur weiteren Kühlung verwendet werden. Auf diese Weise kann das Kühlmittel wieder in den Tank zurückgeführt werden, wobei das zurückgeführte Kühlmittel, welches nicht in der Vorkühlereinheit verdunstet ist, auf diese Weise das im Tank vorhandene Kühlmittel sukzessive bzw. kaskadenmäßig runterkühlt. Dabei kann das im Tank gespeicherte Kühlmittel eine Temperatur aufweisen, die deutlich um einige Kelvin unterhalb der Außen-Kühlgrenztemperatur („outdoor wet bulb temperature“) liegen kann. Mit jedem Zyklus bzw. mit jeder Durchströmung des Wärmetauschers und des sich daran anschließenden ersten adiabaten Verdunstungskühleinheit sinkt die Temperatur des in den Tank zurückgeführten Kühlmittels, bis eine untere thermodynamische Grenze für das vorhandene System erreicht ist. It is particularly advantageous if, according to a further embodiment of the adiabatic air conditioning system, the at least one tank is arranged below the first adiabatic evaporative cooling unit of the precooling unit and the coolant which has not evaporated in the first adiabatic evaporative cooling unit is designed to catch it. The non-evaporated cooling water will drain due to gravity down to the evaporative cooling unit and drain from it. The dripping coolant is then collected by the one trough-like tank and can be used for further cooling. In this way, the coolant can be returned to the tank, with the recirculated coolant, which has not evaporated in the precooling unit, in this way, the coolant present in the tank successively or cascade cools down. In this case, the coolant stored in the tank can have a temperature which can be significantly lower by a few Kelvin than the outdoor wet bulb temperature. With each cycle or flow through the heat exchanger and the adjoining first adiabatic evaporative cooling unit, the temperature of the refrigerant returned to the tank decreases until a lower thermodynamic limit has been reached for the existing system.

Entsprechend ist im Hinblick auf eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass das von der ersten adiabaten Verdunstungskühleinheit nicht verdunstete Kühlmittel in den wenigstens einen Tank zurückgeführt wird. Genauer gesagt wird das nicht verdunstete Kühlmittel von dem wannenartig ausgebildeten Tank aufgefangen. Accordingly, with regard to an advantageous embodiment of the method according to the invention, it is provided that the coolant not evaporated by the first adiabatic evaporative cooling unit is returned to the at least one tank. More specifically, the non-evaporated coolant is collected by the trough-shaped tank.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen adiabaten Klimaanlagensystems ist vorgesehen, dass die erste adiabate Verdunstungskühleinheit als wenigstens ein vor äußeren Umgebungseinflüssen abgeschirmtes Verdunstungskühlungs-Pad ausgebildet ist. Mit Hilfe der als Verdunstungskühlungs-Pad ausgestalteten Verdunstungskühleinheit ist eine hoch effiziente Kühlung und Verdunstung bei geringen Druckverlusten möglich. In a further refinement of the adiabatic air conditioning system according to the invention, it is provided that the first adiabatic evaporative cooling unit is designed as at least one evaporative cooling pad shielded from external environmental influences. With the help of designed as evaporative cooling pad evaporative cooling unit is a highly efficient cooling and evaporation at low pressure losses possible.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist in Ausgestaltung darin zu sehen, dass die Vorkühlereinheit und die Hauptkühlereinheit als separate Baueinheiten ausgebildet sind, die entfernt voneinander angeordnet sein können. Die Vorkühlereinheit und die Hauptkühlereinheit können als separate Baugruppen voneinander geplant und gebaut werden, wobei es auch denkbar ist, dass mehrere Vorkühler und ein groß dimensionierter Hauptkühlereinheit vorgesehen sein können, wobei die Vorkühlereinheiten von der Hauptkühlereinheit räumlich separiert angeordnet werden können. Another advantage of the invention is to be seen in an embodiment in that the pre-cooling unit and the main chiller unit are formed as separate units, which may be arranged remote from each other. The pre-cooling unit and the main chiller unit can be planned and constructed as separate units, and it is also conceivable that a plurality of pre-coolers and a large-sized main chiller unit can be provided, whereby the pre-chiller units can be spatially separated from the main chiller unit.

Zur weiteren Leistungssteigerung ist es von Vorteil, wenn in Ausgestaltung des adiabaten Klimaanlagensystems der wenigstens eine Tank unterhalb der zweiten adiabaten Verdunstungskühleinheit der Hauptkühlereinheit angeordnet und das in der zweiten adiabaten Verdunstungskühleinheit nicht verdunstete Kühlmittel sammelnd ausgebildet ist. Auf diese Weise ist es möglich, dass der Wärmetauscher der Hauptkühlereinheit mit Kühlmittel versorgt wird, welches eine Temperatur nahe der Außen-Kühlgrenztemperatur („outdoor wet bulb temperature“) aufweist. For a further increase in performance it is advantageous if, in a design of the adiabatic air conditioning system, the at least one tank is arranged below the second adiabatic evaporative cooling unit of the main cooler unit and the coolant which has not evaporated in the second adiabatic evaporative cooling unit is designed to collect. In this way, it is possible that the heat exchanger of the main chiller unit is supplied with coolant having a temperature close to the outdoor wet bulb temperature.

Entsprechend der Ausgestaltung des Klimaanlagensystems ist für das erfindungsgemäße Verfahren schließlich vorgesehen, dass das in der zweiten adiabaten Verdunstungskühleinheit nicht verdunstete Kühlmittel zurück in den wenigstens einen Tank geführt wird. Dabei tropft das nicht verdunstete Kühlmittel von der zweiten adiabaten Verdunstungskühleinheit ab und fällt in den wannenförmigen Tank, wo es gesammelt und dem Kühlkreislauf zugeführt wird. According to the design of the air conditioning system, it is finally provided for the method according to the invention that the coolant not evaporated in the second adiabatic evaporative cooling unit is fed back into the at least one tank. The non-evaporated coolant drips off the second adiabatic evaporative cooling unit and falls into the trough-shaped tank, where it is collected and fed to the cooling circuit.

Im Sinne der Erfindung stellt die adiabate Kühlung ein Verfahren dar, mit dem unter Verwendung von Verdunstungskälte geschlossene Räume oder im Freien befindliche Umgebungsbereiche klimatisiert werden. Beispiele für solche Bereiche, die Umgebungseinflüssen ausgesetzt sind, sind Terrassen von beispielsweise Restaurants, Gehwege, Innenhöfe und dergleichen, also Bereiche, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind, wie sie beispielsweise im mittleren Osten vorherrschen. Hier ist es zum Beispiel denkbar, dass ein gekühlter Gesamtluftstrom aus schlitzförmigen Düsen ausgeblasen wird und dadurch Gehwege oder Terrassenbereiche mit gekühlter Luft geflutet werden, um ein angenehmes Klima zu schaffen. Dies ist von der Art her vergleichbar mit Heizstrahlern, welche im Winter verschiedenste Außenbereiche erwärmen und dadurch den Aufenthalt im Freien erträglicher bis angenehm gestalten. Ebenso verhält es sich bei der vorliegenden Erfindung, durch die nicht nur geschlossene Räume sondern auch Außenbereiche gekühlt werden können. Zur Kälteerzeugung wird nur die Verdunstungskälte von Luft und Wasser (als das Kühlmittel) als unerschöpfliche, natürliche Quelle genutzt. For the purposes of the invention, adiabatic cooling is a process by which closed spaces or ambient areas located outside are conditioned using evaporative cooling. Examples of such areas that are exposed to environmental influences are terraces of, for example, restaurants, walkways, courtyards and the like, ie areas that are exposed to high temperatures, as they prevail, for example, in the Middle East. Here it is conceivable, for example, that a cooled total air flow is blown out of slit-shaped nozzles and thus walkways or terrace areas are flooded with cooled air to create a pleasant climate. This is similar in nature to radiant heaters, which heat various outdoor areas in winter and make the stay outdoors more bearable to pleasant. The same applies to the present invention, by which not only closed rooms but also outside areas can be cooled. For cooling, only the evaporative cooling of air and water (as the coolant) is used as an inexhaustible, natural source.

Es versteht sich ferner, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert. It is further understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention. The scope of the invention is defined only by the claims.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, in der ein beispielhaftes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt die einzige 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen adiabaten Klimaanlagensystems 1. Das adiabate Klimaanlagensystem 1 ist zur Kühlung von einem Gesamtluftstrom 2 vorgesehen, wobei der gekühlte Gesamtluftstrom 2 über eine Zuführ-Leitung 3 einem zu kühlenden Raum 4a oder einem im Freien befindlichen Bereich 4b, wie eine Terrasse oder dergleichen, zugeführt wird. Further details, features and advantages of the subject matter of the invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the drawing, in which an exemplary preferred embodiment of the invention is shown. In the drawing shows the only one 1 a schematic representation of an inventive adiabatic air conditioning system 1 , The adiabatic air conditioning system 1 is for cooling of a total airflow 2 provided, wherein the cooled total air flow 2 via a feed line 3 a room to be cooled 4a or an outdoor area 4b , as a terrace or the like, is supplied.

Der Gesamtluftstrom 2 setzt sich aus einem ersten Luftstrom 5 und einem zweiten Luftstrom 6 zusammen, die auf unterschiedliche Arten gekühlt werden und erst in der Raumzuführ-Leitung 3 miteinander vermischt werden, bevor sie gemeinsam bzw. vermischt als Gesamtluftstrom 2 dem Raum 4a oder dem im Freien befindlichen Bereich 4b zur Kühlung zugeführt werden. Dabei fördert eine Vorkühler-Leitung 7 den ersten Luftstrom 5, wohingegen eine Hauptkühler-Leitung 8 den zweiten Luftstrom 6 fördert. Die Vorkühler-Leitung 7 verläuft durch eine Vorkühlereinheit 9 und mündet in der Raumzuführ-Leitung 3. Ebenso mündet ferner die Hauptkühler-Leitung 8, die durch eine Hauptkühler-Einheit 10 verläuft, in der Raumzuführ-Leitung 3. The total airflow 2 consists of a first air flow 5 and a second airflow 6 together, which are cooled in different ways and only in the room feed pipe 3 be mixed together before they together or mixed as a total air flow 2 the room 4a or the outdoor area 4b be supplied for cooling. This promotes a pre-cooler line 7 the first airflow 5 , whereas a main radiator pipe 8th the second airflow 6 promotes. The pre-cooler line 7 passes through a precooling unit 9 and flows into the room supply line 3 , Likewise, the main cooler line also opens 8th passing through a main cooler unit 10 runs, in the room supply line 3 ,

Die Vorkühlereinheit 9 kann als separate Baueinheit ausgeführt sein, was durch den gestrichelten Rahmen angedeutet sein soll, und saugt über ein Vorkühler-Gebläse 11 Luft aus der Umgebung 12 an, die das Vorkühler-Gebläse 11 dann als den ersten Luftstrom 5 durch die Vorkühler-Leitung 7 bis zur Raumzuführ-Leitung 3 fördert. Stromab des Vorkühler-Gebläses 11 ist ein Vorkühlerfilter 14 zur Filterung der angesaugten Luft angeordnet, dem eine erste adiabate Verdunstungskühleinheit 15 folgt, die zur direkten adiabaten Kühlung des ersten Luftstroms 5 ausgebildet ist. Stromab der ersten adiabaten Verdunstungskühleinheit 15 und stromauf der Raumzuführleitung 3 ist in der Vorkühler-Leitung 7 ein Klappensystem 16 angeordnet, um die geförderte Luftmenge in der Vorkühler-Leitung 7 zu beeinflussen und ggf. einzustellen, wobei die Hauptregelung des zu fördernden Volumenstromes von dem Gebläse 11 realisiert wird. The precooler unit 9 can be designed as a separate unit, which should be indicated by the dashed frame, and sucks on a pre-cooler fan 11 Air from the environment 12 on, which is the precooler blower 11 then as the first airflow 5 through the pre-cooler line 7 to the room supply line 3 promotes. Downstream of the precooler blower 11 is a precooler filter 14 arranged to filter the intake air, which is a first adiabatic evaporative cooling unit 15 follows, for direct adiabatic cooling of the first air flow 5 is trained. Downstream of the first adiabatic evaporative cooling unit 15 and upstream of the room supply line 3 is in the pre-cooler line 7 a flap system 16 arranged to the amount of air delivered in the pre-cooler line 7 to influence and possibly adjust, with the main control of the volume flow to be delivered from the blower 11 is realized.

Auch die Hauptkühlereinheit 10 kann als separate Baueinheit ausgeführt sein, was durch den gestrichelten Rahmen angedeutet ist. Die Hauptkühlereinheit 10 weist ein Hauptkühler-Gebläse 17 auf, welches Luft aus der Umgebung 12 ansaugt und die angesaugte Luft als den zweiten Luftstrom 6 durch die Hauptkühler-Leitung 8 bis hin zur Raumzuführleitung 3 fördert. Strom ab des Hauptkühler-Gebläses 17 befindet sich ein Hauptkühlerfilter 18 zur Reinigung und Filterung der angesaugten Luft. Der gereinigte und gefilterte zweite Luftstrom 6 wird dann zu einem Wärmetauscher 19 gefördert, den der zweite Luftstrom 6 durchströmt und der den zweiten Luftstrom 6 indirekt adiabat kühlt. Der Wärmetauscher 19 kann hierbei als Rohrbündel-Tauscher ausgeführt sein, bei dem der Wärmeaustausch im Gegenstrom erfolgt. Denkbar sind aber auch andere Ausführungen eines Wärmetauschers (zum Beispiel Plattenwärmetauscher etc.) und andere Arten der Strömungsführung (zum Beispiel Kreuzstrom etc.) von abzukühlender Luft und dem Kühlmittel. In der Hauptkühler- Leitung 8 ist stromab des Wärmetauschers 19 eine zweite adiabate Verdunstungskühleinheit 20 angeordnet, die den zweiten Luftstrom 6 direkt adiabat kühlt. Weiter stromab der zweiten adiabaten Verdunstungskühleinheit 20 ist ein Stellklappensystem 21 angeordnet, welches die Zuströmung des abgekühlten zweiten Luftstroms zu der Raumzuführleitung 3 reguliert, wobei auch hier der Volumenstrom der zu fördernden Luft primär über das Gebläse 17 eingestellt wird. Also the main chiller unit 10 can be designed as a separate unit, which is indicated by the dashed frame. The main chiller unit 10 has a main radiator fan 17 on which air from the environment 12 sucks and the sucked air as the second air flow 6 through the main cooler pipe 8th up to the room supply line 3 promotes. Electricity from the main radiator fan 17 there is a main radiator filter 18 for cleaning and filtering the sucked air. The cleaned and filtered second airflow 6 then becomes a heat exchanger 19 promoted, the second air flow 6 flows through and the second air flow 6 indirectly adiabatic cools. The heat exchanger 19 can be designed as a tube-bundle exchanger, in which the heat exchange takes place in countercurrent. However, other embodiments of a heat exchanger (for example plate heat exchangers, etc.) and other types of flow guidance (for example cross flow, etc.) of air and the coolant to be cooled are also conceivable. In the main cooler line 8th is downstream of the heat exchanger 19 a second adiabatic evaporative cooling unit 20 arranged the second airflow 6 directly adiabat cools. Further downstream of the second adiabatic evaporative cooling unit 20 is a butterfly valve system 21 arranged, which the inflow of the cooled second air flow to the Raumzuführleitung 3 regulated, whereby also here the volume flow of the air to be conveyed primarily via the blower 17 is set.

Das adiabate Klimaanlagensystem 1 weist ferner einen Tank 22 auf, der Kühlmittel lagert. Als Kühlmittel ist üblicherweise Wasser vorgesehen, welches mit den geförderten Luftströmen 5, 6 in direkten und/oder indirekten Wärmeaustausch tritt. An dem Tank 22 ist ein UV-Lichtelement 22a angeordnet, welches mit einer bestimmten Wellenlänge strahlt, um Keime, Bakterien oder Ozon im Kühlmittel (Wasser) zu neutralisieren. Ferner ist eine Drainage 22b am Boden des Tanks 22 vorgesehen. Wenn das Kühlmittel zu lange unbewegt gestanden hat, muss das Kühlmittel abgelassen und durch neues ersetzt werden, wofür die Drainage 22b und die sich daran anschließende Abflussleitung vorgesehen sind. Zur Zuführung von frischem Kühlmittel versteht es sich von selbst, dass eine Zuführleitung 22c mit Ventilelement vorgesehen ist, wie die 1 zeigt. The adiabatic air conditioning system 1 also has a tank 22 on, the coolant stores. As coolant usually water is provided which with the conveyed air streams 5 . 6 in direct and / or indirect heat exchange occurs. At the tank 22 is a UV light element 22a arranged, which radiates with a certain wavelength to neutralize germs, bacteria or ozone in the coolant (water). There is also a drainage 22b at the bottom of the tank 22 intended. If the coolant has stood still for too long, the coolant must be drained and replaced with new one, for which the drainage 22b and the subsequent drainage line are provided. For the supply of fresh coolant, it goes without saying that a supply line 22c provided with valve element, as the 1 shows.

Um das im Tank 22 befindliche Kühlmittel auch zur Kühlung der geförderten Luft einzusetzen, verbindet eine erste Kühlmittel-Leitung 23 den Tank 22 mit dem Wärmetauscher 19, wobei eine erste Pumpeneinheit 24 in der ersten Kühlmittel-Leitung 23 angeordnet ist und das Kühlmittel von dem Tank 22 zu dem Wärmetauscher 19 fördert, welches im Wärmetauscher 19 den zweiten Luftstrom 6 indirekt adiabat kühlt. Das durch den Wärmetauscher 19 geströmte Kühlmittel wird jedoch nicht aus dem adiabaten Klimaanlagensystem 1 abgeführt, sondern es gelangt über eine Kühlmittel-Rückführ-Leitung 25 zu der ersten adiabaten Verdunstungskühleinheit 15. Zur Förderung des Kühlmittels verbindet die Kühlmittel-Rückführ-Leitung 25 den Wärmetauscher 19 mit der ersten adiabaten Verdunstungskühleinheit 15, um das durch den Wärmetauscher 19 geströmte Kühlmittel zu der ersten adiabaten Verdunstungskühleinheit 15 zu fördern. In the tank 22 to use coolant located also for cooling the conveyed air, connects a first coolant line 23 the tank 22 with the heat exchanger 19 , wherein a first pump unit 24 in the first coolant line 23 is arranged and the coolant from the tank 22 to the heat exchanger 19 promotes which in the heat exchanger 19 the second airflow 6 indirectly adiabatic cools. That through the heat exchanger 19 however, cooled coolant does not come from the adiabatic air conditioning system 1 but it passes through a coolant return line 25 to the first adiabatic evaporative cooling unit 15 , To convey the coolant, the coolant return line connects 25 the heat exchanger 19 with the first adiabatic evaporative cooling unit 15 to the through the heat exchanger 19 streamed coolant to the first adiabatic evaporative cooling unit 15 to promote.

Die erste adiabate Verdunstungskühleinheit 15 ist vorzugsweise als ein vor äußeren Umgebungseinflüssen abgeschirmtes Verdunstungskühlungs-Pad ausgebildet. Das Kühlmittel, welches bei der direkten adiabaten Kühlung durch die erste adiabate Verdunstungskühleinheit 15 nicht verdunstet ist, wird als sogenanntes Überwasser bezeichnet und tropft von der ersten adiabaten Verdunstungskühleinheit 15 aufgrund der Schwerkraft nach unten hin ab, wo es von dem wannenartigen Tank aufgefangen und gesammelt wird. Infolge der Verdunstungskühlung durch die erste adiabate Verdunstungskühleinheit 15 hat sich sowohl der erste Luftstrom 5 als auch das nicht verdunstete Kühlmittel abgekühlt, so dass das zurück gelangende Kühlmittel insgesamt dazu beiträgt, die Temperatur des im Tank 22 bevorrateten Kühlmittels zu verringern, was sich positiv auf die Kühlleistung des Klimaanlagensystems 1 auswirkt und dessen Wirkungsgrad erhöht. The first adiabatic evaporative cooling unit 15 is preferably formed as a shielded from external environmental influences evaporative cooling pad. The coolant used in direct adiabatic cooling by the first adiabatic evaporative cooling unit 15 not evaporated, is referred to as so-called over-water and dripping from the first adiabatic evaporative cooling unit 15 due to gravity down where it is collected and collected by the trough-like tank. As a result of evaporative cooling by the first adiabatic evaporative cooling unit 15 has both the first airflow 5 Cooled as well as the non-evaporated coolant, so that the returning refrigerant in total contributes to the temperature of the tank 22 stored coolant to reduce what is positive for the cooling capacity of the air conditioning system 1 affects and increases its efficiency.

Wie der 1 ferner zu entnehmen ist, verbindet eine zweite Kühlmittel-Leitung 27 den Tank 22 mit der zweiten adiabaten Verdunstungskühleinheit 20, wobei eine zweite Pumpeneinheit 28 in der zweiten Kühlmittel-Leitung 27 angeordnet ist und das Kühlmittel von dem Tank 22 zu der zweiten adiabaten Verdunstungskühleinheit 20 fördert, welches in der zweiten adiabaten Verdunstungskühleinheit 20 den zweiten Luftstrom 6 stromab des Wärmetauschers 19 ein weiteres mal kühlt, wobei der zweite Luftstrom 6 nun direkt adiabat gekühlt wird. Das durch die zweite adiabate Verdunstungskühleinheit 20 geströmte und nicht verdunstete Kühlmittel tropft ebenfalls aufgrund der Schwerkraft von der Verdunstungskühleinheit 20 herab und wird von dem wannenförmigen Tank 22 aufgefangen und gesammelt. Denn der wannenförmige Tank 22 erstreckt sich sowohl unterhalb der ersten Verdunstungskühleinheit 15 als auch unterhalb der zweiten Verdunstungskühleinheit 20, so dass der Tank 22 nicht verdunstetes Kühlmittel der beiden Verdunstungskühleinheiten 15, 20 auffängt. Again 1 can also be seen, connects a second coolant line 27 the tank 22 with the second adiabatic evaporative cooling unit 20 wherein a second pump unit 28 in the second coolant line 27 is arranged and the coolant from the tank 22 to the second adiabatic evaporative cooling unit 20 which is in the second adiabatic evaporative cooling unit 20 the second airflow 6 downstream of the heat exchanger 19 cooling once again, the second airflow 6 is now cooled directly adiabatic. That through the second adiabatic evaporative cooling unit 20 Streamed and non-evaporated coolant also drips from the evaporative cooling unit due to gravity 20 down and gets off the tub-shaped tank 22 collected and collected. Because the tub-shaped tank 22 extends below both the first evaporative cooling unit 15 as well as below the second evaporative cooling unit 20 so the tank 22 non-evaporated coolant of the two evaporative cooling units 15 . 20 fields.

Die gestrichelten Kästchen bzw. Rahmen in 1 zeigen an, dass die Vorkühlereinheit 9 und die Hauptkühlereinheit 10 als jeweils eine Baueinheit angesehen werden können. Dabei ist der Tank 22 als ein Bauteil ausgebildet, welches sich sowohl unterhalb der Vorkühlereinheit 9 als auch unterhalb der Hauptkühlereinheit 10 erstreckt, um das nicht verdunstete Kühlmittel der beiden Verdunstungskühleinheiten 15, 20 aufzufangen. Die Darstellung, dass Vorkühlereinheit 9 und Hauptkühlereinheit 10 als jeweils einzelne Baueinheiten 9 und 10 ausgeführt sein können, soll darauf hinweisen, dass zu einer Hauptkühlereinheit 10 mehrere Vorkühlereinheiten 9 vorgesehen sein können, welche mit der Hauptkühlereinheit 10 zusammenwirken und zur Kühlung des Kühlmittels dienen. Mit anderen Worten können bei dem erfindungsgemäßen adiabaten Klimaanlagensystem 1 die Vorkühlereinheit 9 und die Hauptkühlereinheit 10 als separate Baueinheiten ausgebildet sein, die insbesondere entfernt voneinander angeordnet sind. Auf diese Weise kann das adiabate Klimaanlagensystem 1 sehr flexibel auch bei schwierigsten Bauraumverhältnissen eingesetzt werden. The dashed boxes or frames in 1 indicate that the pre-cooler unit 9 and the main chiller unit 10 each can be considered as a unit. This is the tank 22 formed as a component, which is located both below the precooling unit 9 as well as below the main chiller unit 10 extends to the non-evaporated coolant of the two evaporative cooling units 15 . 20 catch. The illustration that precooling unit 9 and main chiller unit 10 as each individual units 9 and 10 should be able to point out that to a main chiller unit 10 several pre-cooling units 9 may be provided, which with the main chiller unit 10 interact and serve to cool the coolant. In other words, in the adiabatic air conditioning system of the present invention 1 the precooler unit 9 and the main chiller unit 10 be designed as separate units, which are in particular arranged away from each other. In this way, the adiabatic air conditioning system 1 be used very flexible even in the most difficult space conditions.

Mit dem erfindungsgemäßen adiabaten Klimaanlagensystem 1 kann das nachstehend beschriebene Verfahren ausgeführt werden, wobei sich das Verfahren auf die Kühlung von dem dem Raum 4a oder dem im Freien befindlichen Umgebungsbereich zuzuführenden Gesamtluftstrom 2 bezieht. With the adiabatic air conditioning system according to the invention 1 For example, the method described below can be carried out, the method being based on the cooling of the space 4a or the total airflow to be supplied to the outdoor environment 2 refers.

Gemäß dem Verfahren wird Luft aus der Umgebung 12 in die Vorkühler-Leitung 7 der Vorkühlereinheit 9 gesaugt. Diese angesaugte Luft wird als der erste Luftstrom 5 bezeichnet und in der Vorkühler-Leitung 7 zu der ersten adiabaten Verdunstungskühleinheit 15 gefördert, wo der erste Luftstrom 5 adiabat direkt gekühlt wird. Diese von dem Vorkühlergebläse 11 geförderte Luft wird dann mittels des Klappensystems 16 zu der Raumluftzuführ-Leitung 3 gefördert. According to the method, air is released from the environment 12 into the pre-cooler line 7 the precooler unit 9 sucked. This sucked air is considered the first airflow 5 and in the pre-cooler line 7 to the first adiabatic evaporative cooling unit 15 promoted where the first airflow 5 adiabat is cooled directly. This from the pre-cooler fan 11 pumped air is then by means of the flap system 16 to the room air supply line 3 promoted.

Parallel wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zusätzliche Luft aus der Umgebung 12 in die Hauptkühler-Leitung 8 der Hauptkühlereinheit 10 gesaugt, wobei diese Luft als der zweite Luftstrom 6 bezeichnet wird. In der Hauptkühler-Leitung 8 wird der zweite Luftstrom 6 mittels des Gebläses 17 zu dem Wärmetauscher 19 gefördert, in welchem der zweite Luftstrom 6 adiabat indirekt gekühlt wird. Nachdem der zweite Luftstrom 6 den Wärmetauscher 19 durchströmt hat, wird er weiter mittels des Gebläses 17 zu der zweiten adiabaten Verdunstungskühleinheit 20 gefördert, die ebenfalls in der Hauptkühler-Leitung 8 angeordnet ist. In der Hauptkühler-Leitung 8 wird der zweite Luftstrom 6, der bereits einen Teil seiner Wärme im Wärmetauscher 19 abgegeben hat, von der zweiten adiabaten Verdunstungskühleinheit 20 adiabat direkt gekühlt. Nach der Durchströmung der zweiten adiabaten Verdunstungskühleinheit 20 wird der zweite Luftstrom 6 dann von dem Gebläse 17 und dem Klappensystem 21 zu der Raumluftzuführ-Leitung 3 gefördert. In der Hauptkühler-Leitung 8 erfolgt somit eine zweistufige Kühlung des zweiten Luftstroms 6. In parallel, in the method according to the invention additional air from the environment 12 into the main cooler pipe 8th the main chiller unit 10 sucked, with this air as the second air flow 6 referred to as. In the main cooler pipe 8th becomes the second airflow 6 by means of the blower 17 to the heat exchanger 19 promoted, in which the second air flow 6 adiabatically cooled indirectly. After the second airflow 6 the heat exchanger 19 flows through it, it is continued by means of the blower 17 to the second adiabatic evaporative cooling unit 20 promoted, which is also in the main cooler line 8th is arranged. In the main cooler pipe 8th becomes the second airflow 6 , which already has some of its heat in the heat exchanger 19 from the second adiabatic evaporative cooling unit 20 adiabat cooled directly. After flowing through the second adiabatic evaporative cooling unit 20 becomes the second airflow 6 then from the blower 17 and the flap system 21 to the room air supply line 3 promoted. In the main cooler pipe 8th Thus, there is a two-stage cooling of the second air flow 6 ,

In der Raumluftzuführ-Leitung 3 werden der erste Luftstrom 5 und der zweite Luftstrom 6 gemischt und als der Gesamtluftstrom 2 in den zu kühlenden Raum 4a gefördert oder sie fluten einen im freien befindlichen Bereich, um ein angenehmeres Klima für diesen Bereich zu erzeugen. In the room air supply pipe 3 become the first airflow 5 and the second airflow 6 mixed and as the total airflow 2 in the room to be cooled 4a or they flood an outdoor area to create a more comfortable climate for the area.

Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist neben der Vermischung und Zusammenführung des ersten Luftstroms 5 und des zweiten Luftstroms 6 der Kreislauf des Kühlmittels. Mittels der Pumpeneinheit 24 wird Kühlmittel über die erste Kühlmittel-Leitung 23, die mit dem zur Lagerung von Kühlmittel ausgebildeten Tank 22 verbunden ist, zu dem Wärmetauscher 19 gefördert, wo das Kühlmittel mit dem zweiten Luftstrom 6 einen Wärmeaustausch durchführt und einen Teil der Wärme des zweiten Luftstroms 6 aufnimmt. Dabei entspricht der Wärmeaustausch einer indirekten adiabaten Kühlung des zweiten Luftstroms 6. Das Kühlmittel, welches nun einen Teil der Wärme des zweiten Luftstroms 6 aufgenommen hat, wird über die Kühlmittel-Rückführ-Leitung 25 von der Hauptkühlereinheit 10 zu der Vorkühlereinheit 9 geleitet, wo es in der ersten adiabaten Verdunstungskühleinheit 15 zur Kühlung des ersten Luftstroms 5 verwendet wird. Dabei erfolgt eine direkte adiabate Kühlung des ersten Luftstroms 5, wodurch sich sowohl der erste Luftstrom 5 als auch das Kühlmittel abkühlen. Das abgekühlte und nicht verdunstete Kühlmittel wird dann von dem Tank 22 aufgefangen und kühlt in der Gesamtbilanz das Kühlmittel im Tank 22 ab. Das in dem Tank 22 runtergekühlte Kühlmittel wird dann wieder über die erste Kühlmittel-Leitung 23 zu dem Wärmetauscher 19 der Hauptkühlereinheit 10 und anschließend wieder zu der ersten adiabaten Verdunstungskühleinheit 15 der Vorkühlereinheit 9 geleitet, so dass sich bei Betrachtung der Gesamtbilanz des Systems das Kühlmittel kaskadenförmig abkühlt und damit die Kühlleistung des Klimaanlagensystems 1 erhöht. Essential for the inventive method is in addition to the mixing and merging of the first air flow 5 and the second airflow 6 the circulation of the coolant. By means of the pump unit 24 is coolant over the first coolant line 23 connected to the tank designed for storage of coolant 22 is connected to the heat exchanger 19 promoted, where the coolant with the second air flow 6 performs a heat exchange and a part of the heat of the second air flow 6 receives. The heat exchange corresponds to an indirect adiabatic cooling of the second air stream 6 , The coolant, which now forms part of the heat of the second airflow 6 is added via the coolant return line 25 from the main chiller unit 10 to the precooler unit 9 headed where it is in the first adiabatic evaporative cooling unit 15 for cooling the first airflow 5 is used. In this case, there is a direct adiabatic cooling of the first air flow 5 , which causes both the first airflow 5 as well as cool the coolant. The cooled and non-evaporated coolant is then removed from the tank 22 collected and cools the overall balance of the coolant in the tank 22 from. That in the tank 22 Refrigerated coolant is then returned via the first coolant line 23 to the heat exchanger 19 the main chiller unit 10 and then back to the first adiabatic evaporative cooling unit 15 the precooler unit 9 so that, when looking at the overall balance of the system, the refrigerant cools in cascade and thus the cooling capacity of the air conditioning system 1 elevated.

Die Leistungsstärke des adiabaten Klimaanlagensystems 1 gemäß der vorliegenden Erfindung soll anhand der nachstehenden Beispielrechnung verdeutlicht werden. Bei Umgebungsbedingungen mit einer Temperatur von 38°C und einem Verhältnis der spezifischen Luftfeuchtigkeit zum Wasserdampfgehalt von 13g/kg wird der erste Luftstrom 5 mit einem Volumenstrom von 5200 m³/h in die Vorkühler-Leitung 7 und der zweite Luftstrom 6 mit einem Volumenstrom von 4500 m³/h in die Hauptkühler-Leitung 8 angesaugt. Der erste Luftstrom 5 ist stromab der ersten Verdunstungskühleinheit 15 auf eine Temperatur von 25,4°C abgekühlt worden und weist nun ein Verhältnis der spezifischen Luftfeuchtigkeit zum Wasserdampfgehalt von 18g/kg auf, wohingegen der zweite Luftstrom 6 stromab der zweiten Verdunstungskühleinheit 20 auf eine Temperatur von 21,5°C abgekühlt worden ist und nun ein Verhältnis der spezifischen Luftfeuchtigkeit zum Wasserdampfgehalt von 15,2g/kg aufweist. Für die Bilanz des zweiten Luftstroms 6 ergibt sich eine Leistung von 24,7kW, würde der zweite Luftstrom 6 alleine zur Kühlung des Raumes 4 verwendet werden. Eine Mischung der beiden Luftströme zu dem Gesamtluftstrom 2 führt zu einer Temperatur von 23,5°C und einem Verhältnis der spezifischen Luftfeuchtigkeit zum Wasserdampfgehalt von 16,7g/kg, wobei eine Leistung von 46,2kW erzielt wird, was weit über der Leistung des einzelnen zweiten Luftstroms 6 liegt. Es ist somit offensichtlich, dass die Mischung der Luftströme 5 und 6 zu dem Gesamtluftstrom 2 zu einer Erhöhung der Leistung und damit zu einer verbesserten Kühlung führt, denn im Stand der Technik wird der erste Luftstrom 5 lediglich zur Vorkühlung verwendet und anschließend wieder an die Umgebung 12 abgegeben. The power of the adiabatic air conditioning system 1 According to the present invention will be clarified with reference to the following example calculation. In ambient conditions with a temperature of 38 ° C and a ratio of specific humidity to water vapor content of 13g / kg, the first air flow 5 with a volume flow of 5200 m ³ / h in the pre-cooler line 7 and the second airflow 6 with a volume flow of 4500 m ³ / h in the main cooler line 8th sucked. The first airflow 5 is downstream of the first evaporative cooling unit 15 cooled to a temperature of 25.4 ° C and now has a ratio of specific humidity to water vapor content of 18g / kg, whereas the second air flow 6 downstream of the second evaporative cooling unit 20 has been cooled to a temperature of 21.5 ° C and now has a ratio of the specific humidity to the water vapor content of 15.2g / kg. For the balance of the second air flow 6 results in a power of 24.7kW, the second air flow would 6 alone for cooling the room 4 be used. A mixture of the two air streams to the total air flow 2 results in a temperature of 23.5 ° C and a ratio of specific humidity to water vapor content of 16.7 g / kg, with a power of 46,2kW is achieved, well above the performance of the single second air flow 6 lies. It is thus obvious that the mixture of air flows 5 and 6 to the total air flow 2 leads to an increase in performance and thus to improved cooling, because in the prior art, the first air flow 5 used only for pre-cooling and then back to the environment 12 issued.

Das adiabate Kühlungssystem 1 weist eine Vorkühlereinheit 9 und eine Hauptkühlereinheit 10 auf, die einen Wärmetauscher 19, als vor äußeren Umgebungseinflüssen abgeschirmte Verdunstungskühlungs-Pads ausgebildete adiabate Verdunstungskühleinheiten 15, 20, Pumpen 25, 28 zur Förderung des Kühlmittels, ein Drainagesystem 22b, eine UV-Lichteinheit 22a zur Behandlung von UV und Ozon, ein Filtersystem 14, 18 und Gebläse 11, 17 umfassen. Zusätzlich können Kühlschlangen, Dämpfer und elektrische Aktuatoren vorgesehen sein, die das System komplettieren. Darüber hinaus versteht es sich von selbst, dass ein Steuerungs- und Regelungssystem vorhanden ist, welches die günstige Betriebsfahrweise des Kühlsystems 1 in Abhängigkeit der Außenbedingungen und der Kühlanforderung des Raumes 12 fährt. The adiabatic cooling system 1 has a precooling unit 9 and a main chiller unit 10 on that a heat exchanger 19 , adiabatic evaporative cooling units formed as evaporative cooling pads shielded from external environmental influences 15 . 20 , Pump 25 . 28 for conveying the coolant, a drainage system 22b , a UV light unit 22a for the treatment of UV and ozone, a filter system 14 . 18 and blowers 11 . 17 include. In addition, cooling coils, dampers and electric actuators can be provided, which complete the system. In addition, it goes without saying that a control system is present, which is the favorable operating mode of the cooling system 1 depending on the external conditions and the cooling requirement of the room 12 moves.

Im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Kühlsystemen ist das erfindungsgemäße System 1 in der Lage, die Luft ohne mechanische Kühlhilfen (wie zum Beispiel Kompressoren und dergleichen) nur durch Verdunstung des als Kühlmittels verwendeten Wassers und unter Variation der Enthalpie zu kühlen. Das erfindungsgemäße Kühlsystem ist in der Lage, die Luft der Umgebung bis zu 130% gegenüber der Außen-Kühlgrenztemperatur („outdoor wet bulb temperature“), also der tiefsten Temperatur, die sich durch direkte Verdunstungskühlung erreichen lässt, zu kühlen. Ferner stellt das Konzept des einen einzigen Tanks 22 für die beiden Kühleinheiten 9 und 10 den Vorteil bereit, dass das Kühlmittel (Wasser) für die Vorkühlereinheit 9 eine geringere Temperatur als die Außen-Kühlgrenztemperatur aufweist. Ferner weist das erfindungsgemäße System 1 den Vorteil auf, dass immer Frischluft dem Raum 4 zugeführt wird und keine Luft aus dem Raum 4 zur Kühlung rezirkuliert wird, wodurch im Übrigen eine zuträgliche relative Feuchte der Luft erzielt wird. In contrast to cooling systems known from the prior art, the system according to the invention is 1 able to cool the air without mechanical cooling aids (such as compressors and the like) only by evaporation of the water used as a coolant and with variation of the enthalpy. The cooling system according to the invention is able to cool the air of the environment up to 130% compared to the outdoor wet bulb temperature, ie the lowest temperature that can be achieved by direct evaporative cooling. Further, the concept of a single tank represents 22 for the two cooling units 9 and 10 ready the advantage that the coolant (water) for the pre-cooler unit 9 has a lower temperature than the outdoor cooling limit temperature. Furthermore, the system according to the invention 1 the advantage on getting fresh air to the room 4 is supplied and no air from the room 4 is recirculated for cooling, whereby, moreover, a beneficial relative humidity of the air is achieved.

Das adiabate Klimaanlagensystem 1 besteht aus den beiden Kühleinheiten 9 und 10 und kann sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Ausrichtung zusammengebaut werden, wodurch das System 1 an Flexibilität gewinnt. In der Vorkühlereinheit 9 verdunstet das Kühlmittel in Form von Wasser durch den Kontakt mit den Kühlpads, wodurch sich das Kühlmittel der Außen-Kühlgrenztemperatur annähert. In der Hauptkühlereinheit 10 wird das Kühlmittel aus dem Tank 22 verwendet, welches während des Betriebs des Systems 1 von der Vorkühlereinheit 9 herunter gekühlt wird. Nachdem der zweite Luftstrom 6 den Wärmetauscher 19 durchströmt hat, wird der Luftstrom 6 in einer Art zweiten Stufe mit Hilfe der Verdunstungskühleinheit 20 bei konstanter Enthalpie gekühlt. Insbesondere das Konzept, nur einen Tank 22 für beide Verdunstungskühleinheiten 15 und 20 zu verwenden, erweist sich als äußerst vorteilhaft, wenn das nicht verdunstete Kühlmittel in den Tank 22 zurückgeführt wird. Denn dadurch wird das Kühlmittel im Betrieb des Systems 1 fortwährend kaskadenartig herunter gekühlt, was die Kühlleistung enorm steigert. The adiabatic air conditioning system 1 consists of the two cooling units 9 and 10 and can be assembled in both vertical and horizontal orientation, eliminating the system 1 gaining flexibility. In the precooler unit 9 Evaporates the coolant in the form of water through contact with the cooling pads, causing the coolant to approach the outside cooling limit temperature. In the main chiller unit 10 the coolant gets out of the tank 22 used during the operation of the system 1 from the precooler unit 9 cooled down. After the second airflow 6 the heat exchanger 19 has passed through, the air flow 6 in a kind of second stage with the help of the evaporative cooling unit 20 Chilled at constant enthalpy. In particular, the concept of only one tank 22 for both evaporative cooling units 15 and 20 Using it turns out to be extremely beneficial if the non-evaporated coolant enters the tank 22 is returned. Because this is the coolant in the operation of the system 1 continuously cooled cascading down, which increases the cooling capacity enormously.

Die vorstehend beschriebene Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die beschriebene und dargestellte Ausführungsform beschränkt. Es ist ersichtlich, dass an der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform zahlreiche, dem Fachmann entsprechend der beabsichtigten Anwendung naheliegende Abänderungen vorgenommen werden können, ohne dass dadurch der Bereich der Erfindung verlassen wird. Zur Erfindung gehört alles dasjenige, was in der Beschreibung enthalten und/oder in der Zeichnung dargestellt ist, einschließlich dessen, was abweichend von dem konkreten Ausführungsbeispiel für den Fachmann naheliegt. Of course, the invention described above is not limited to the described and illustrated embodiment. It will be appreciated that numerous modifications which are obvious to a person skilled in the art according to the intended application can be made to the embodiment shown in the drawing, without thereby departing from the scope of the invention will leave. The invention includes everything that is contained in the description and / or shown in the drawing, including what is obvious to those skilled in the deviating from the specific embodiment.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 2119107 [0003]

Claims

Adiabatic air conditioning system ( 1 ) for cooling from a closed space ( 4a ) or an outdoor environment ( 4b ) to be supplied total air flow ( 2 ), comprising: at least one pre-cooling unit ( 9 ) with a pre-cooler line ( 7 ), which is a first air stream ( 5 ), which from the environment ( 12 sucked air is conveyed and by at least a first adiabatic evaporative cooling unit ( 15 ) for the direct adiabatic cooling of the first air stream ( 5 ), at least one main chiller unit ( 10 ) with a main cooler line ( 8th ), which has a second air flow ( 6 ), which from the environment ( 12 ) sucked air is formed, and by at least one heat exchanger ( 19 ) for the indirect adiabatic cooling of the second air stream ( 6 ) runs, and at least one designed for storage of coolant tank ( 22 ), wherein a first coolant line ( 23 ) the at least one tank ( 22 ) with the at least one heat exchanger ( 19 ) and for conveying coolant from the at least one tank ( 22 ) to the heat exchanger ( 19 ) for indirect adiabatic heat exchange with the second air stream ( 6 ), wherein the main radiator line ( 8th ) through a second adiabatic evaporative cooling unit ( 20 ) downstream of the heat exchanger ( 19 ) and for the direct adiabatic cooling of the second air stream ( 6 ) is formed, wherein a coolant return line ( 25 ) the at least one heat exchanger ( 19 ) with the first adiabatic evaporative cooling unit ( 15 ) and that through the heat exchanger ( 19 ) has flowed to the first adiabatic evaporative cooling unit ( 15 ) and wherein the pre-cooler line ( 7 ) and the main cooler line ( 8th ) in a feed line ( 3 ), which the first air flow ( 5 ) and the second air stream ( 6 ) as the total air flow ( 2 ) mixes the room ( 4a ) or the surrounding area ( 4b ) feeds.

Adiabatic air conditioning system ( 1 ) according to claim 1, wherein a second coolant line ( 27 ) the at least one tank ( 22 ) with the second adiabatic evaporative cooling unit ( 20 ) and for conveying coolant from the at least one tank ( 22 ) to the second adiabatic evaporative cooling unit ( 20 ) for direct adiabatic heat exchange with the second air stream ( 6 ) is trained.

Adiabatic air conditioning system ( 1 ) according to claim 1 or 2, wherein the at least one tank ( 22 ) below the first adiabatic evaporative cooling unit ( 15 ) of the precooler unit ( 9 ) and in the first adiabatic evaporative cooling unit ( 15 ) is formed non-evaporated coolant catching.

Adiabatic air conditioning system ( 1 ) according to any one of the preceding claims, wherein the first adiabatic evaporative cooling unit ( 15 ) is formed as at least one shielded from external environmental influences evaporative cooling pad.

Adiabatic air conditioning system ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the precooling unit ( 9 ) and the main chiller unit ( 10 ) are formed as separate units, which can be arranged remote from each other.

Adiabatic air conditioning system ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the at least one tank ( 22 ) below the second adiabatic evaporative cooling unit ( 20 ) of the main chiller unit ( 10 ) and in the second adiabatic evaporative cooling unit ( 20 ) is formed not collecting evaporated coolant.

Method for cooling a closed room ( 4a ) or an outdoor environment ( 4b ) to be supplied total air flow ( 2 ) using an adiabatic air conditioning system ( 1 ), using air from the environment ( 12 ) as a first air stream ( 5 ) in a pre-cooler line ( 7 ) of a precooler unit ( 9 ) and in the pre-cooler line ( 7 ) to a first adiabatic evaporative cooling unit ( 15 ), in which the first air flow ( 5 ) adiabat is cooled directly, using air from the environment ( 12 ) as a second air stream ( 6 ) into a main cooler line ( 8th ) a main chiller unit ( 10 ) and in the main cooler line ( 8th ) to a heat exchanger ( 19 ) in which the second air stream ( 6 ) adiabatically cooled indirectly, the heat exchanger ( 19 ) via a first coolant line ( 20 ), which is provided with at least one tank (for storage of coolant) ( 22 ) is supplied with a coolant, which in the heat exchanger ( 19 ) for a heat exchange with the second air stream ( 6 ), the second air stream ( 6 ), the heat exchanger ( 19 ) has passed through to a second adiabatic evaporative cooling unit ( 20 ) located in the main radiator line ( 8th ) is arranged and in which the second air flow ( 6 ) adiabatically cooled directly, wherein in the heat exchanger ( 19 ) used coolant via a coolant return line ( 25 ) to the first adiabatic evaporative cooling unit ( 15 ), where the coolant for adiabatic direct cooling of the first air stream ( 5 ) in the first adiabatic evaporative cooling unit ( 15 ) is used, and wherein the first air flow ( 5 ) and the second air stream ( 6 ) to the total air flow ( 2 ) are merged.

The method of claim 7, wherein in the first adiabatic evaporative cooling unit ( 15 ) non-evaporated coolant into the at least one tank ( 22 ) to be led.

Method according to claim 7 or 8, wherein coolant from the at least one tank ( 22 ) via a second coolant line ( 17 ) to the second adiabatic evaporative cooling unit ( 20 ), which the second air flow ( 6 ), the heat exchanger ( 19 ), adiabat cools directly.

Method according to one of claims 7 to 9, wherein in the second adiabatic evaporative cooling unit ( 20 ) non-evaporated coolant into the at least one tank ( 22 ) to be led.