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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur adiabatischen Kühlung von Zuluft für Gebäude mit einem an einem Rahmen gehaltenen luftdurchlässigen Element als Vorrichtung zum Zerstäuben, Verdunsten und/oder Verrieseln von Wasser mit einer Wasserleitung zur Zuführung von Wasser, die an der Oberseite des luftdurchlässigen Elements angeordnet ist.
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Aus der Schrift
DE 20 2012 011 401 U1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt. Die Vorrichtung wird insbesondere für landwirtschaftlich genutzte Gebäude verwendet. Diese Kühlvorrichtung ist mit einer Vorrichtung zum Zerstäuben und/oder Verrieseln von Wasser ausgestattet. Eine weitere gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der Schrift
DE 20 2013 007 103 U1 bekannt. Die Kühlvorrichtungen bestehen jeweils aus flächigen luftdurchlässigen Elementen, durch die die zu kühlende Luft von einer Seite her hindurch geblasen oder gesaugt wird. Bei den luftdurchlässigen Elementen handelt es sich um Pads, die aus einem faserigen Material wie beispielsweise einem Vlies oder einem Gewirk oder anderem Material mit einer spezifisch großen inneren Oberfläche, wie beispielsweise auch Kunststoffgitter, Füllkörperschüttung, Zellulosematerial, Reisiglagen, offenporige Schaumstoffe, einem Moosgummimaterial oder Ähnlichem, bestehen können. Auf die luftdurchlässigen Elemente wird von oben aus einer als Düsenstock ausgebildeten Wasserleitung Wasser gesprüht, das dann von oben nach unten über das flächige Element herunterläuft. Die durch das luftdurchlässige Element hindurch strömende Luft nimmt dabei verdunstende Feuchtigkeit von den Oberflächen des luftdurchlässigen Elements auf, wodurch sich wegen der für die Verdunstung erforderliche Energie die Lufttemperatur abkühlt.
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Um das aus dem Düsenstock austretende Wasser gleichmäßig auf die Dicke und Breite des luftdurchlässigen Elements zu verteilen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, die an einem Wasserleitung ausgebildeten Düsen nach oben auf die Innenseite einer Deflektorhaube zu richten, die die Wasserleitung mit den daran ausgebildeten Düsen etwa halbkreisförmig in einem Abstand umfasst. Die aus den Düsen austretenden Wasserstrahlen prallen auf die Innenseite der Deflektorhaube auf, verteilen sich dort und laufen nach unten hin über die Fläche der Innenseite bis zur Unterkante der Deflektorhaube. Das meiste Wasser tropft dann von der Unterkante der Deflektorhaube nach unten ab. Da die Deflektorhaube bereits einen gewissen Innendurchmesser aufweist, um das wasserzuführende Rohr umfassen zu können, haben die Unterkanten der Deflektorhaube einen Abstand voneinander, der schon etwa der Dicke eines luftdurchlässigen Elements entsprechen kann. Das abtropfende Wasser trifft dann auf die Außenkanten des luftdurchlässigen Elements, wenn die Wasserleitung und die Deflektorhaube passend zueinander ausgerichtet sind. Von dort kann es allerdings seitlich über die obere Kante des luftdurchlässigen Elements wegfließen, bevor es in den Innenraum des luftdurchlässigen Elements eindringt. Es läuft dann allenfalls noch über die Außenfläche des luftdurchlässigen Elements, nicht aber über das im Inneren des luftdurchlässigen Elements befindliche Material und dessen Oberflächen, die je nach Dicke des luftdurchlässigen Elements einen erheblichen und sogar überwiegenden Anteil an der gesamten für die Verdunstung verfügbaren Oberfläche eines luftdurchlässigen Elements haben können. Dadurch sinkt die Verdunstungs- und Kühlleistung der Vorrichtung insgesamt erheblich ab, die theoretisch mögliche Kühlleistung tritt nicht ein. Nachteilig ist hier zusätzlich, dass das luftdurchlässige Element von außen so aussieht, als ob es mit ausreichend Wasser beschickt ist, während der innere Kern jedoch tatsächlich trocken sein kann. Ein weiterer Nachteil ist in den hohen Kosten zu sehen, die für Werkzeuge anfallen, um Spritzgussteile, Stranggussprofile, Deflektorhauben und Verbindungsteile herstellen zu können. Außerdem gibt es Spritzwasserverluste, wenn das zugeführte Wasser nur auf die Außenkanten des luftdurchlässigen Elements auftrifft.
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Demgemäß ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verrieselungstechnik zu schaffen, mit der es möglich ist, das aus einem Wasserleitung austretende Wasser so auf das luftdurchlässige Element zu verrieseln, dass sich eine bessere Verteilung des verrieselten Wassers auf den Querschnitt des luftdurchlässigen Elements ergibt.
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Die Aufgabe wird für eine gattungsgemäße Vorrichtung gelöst, indem an der Oberseite des luftdurchlässigen Elements ein Kanal ausgebildet ist, dessen Seitenwände den Kanalboden um ein Abstandsmaß überragen, dessen Kanalboden und/oder Seitenwände zum luftdurchlässigen Element hin wasserdurchlässig sind, und an der Wasserleitung ausgebildete Düsen oder den Düsen zugeordnete Deflektorbleche auf den Kanal ausgerichtet sind.
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Durch die Ausbildung eines Kanals mit seitlich erhöhten Wänden kann das in den Kanal gelangende Wasser nicht mehr seitlich über die Außenfläche des luftdurchlässigen Elements abfließen, sondern wird von den Seitenwänden im Kanal gehalten. Durch den wasserdurchlässigen Boden und/oder die Seitenwände des Kanals tritt das Wasser aus dem Kanal nach unten in die mittlere vertikale Innenschicht und damit in den inneren Kern des luftdurchlässigen Elements ein und kann in diesem Bereich bis nach unten durchlaufen. Dadurch wird das luftdurchlässige Element in seinem inneren Kern viel besser und gleichmäßiger mit Wasser versorgt. Vom inneren Kern her kann und soll das nach unten sickernde Wasser zwar auch in den Bereich der äußeren Flächen des luftdurchlässigen Elements gelangen, es benetzt diese Bereiche des luftdurchlässigen Elements aber nicht mehr überwiegend. Die inneren Bereiche bleiben nicht mehr trocken. Dadurch wird die Verdunstungsleistung eines luftdurchlässigen Elements erheblich gesteigert und dessen Leistungspotential wird besser ausgeschöpft.
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Durch die Ausrichtung der an der Wasserleitung ausgebildeten Düsen oder den Düsen zugeordneten Deflektorbleche auf den Kanal gelangt das abgegebene Wasser direkt in den Kanal und geht nicht mehr verloren. Vom Kanal aus kann das abgegebene Wasser in das luftdurchlässige Element einsickern.
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Auf kostenträchtige Sonderwerkzeuge kann verzichtet werden, weil die erfindungsgemäße Lösung ohne die Herstellung von produktspezifischen Sonderteile realisierbar ist.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kanal in dem Material ausgebildet, aus dem das luftdurchlässige Element besteht. Zur Herstellung des Kanals genügt es, den Kanal in das vorhandene Material einzuschneiden oder daraus auszufräsen. Es ist auch möglich, den Kanal durch ein entsprechend geformtes Werkzeug in dem luftdurchlässigen Element auszubilden, wenn das luftdurchlässige Element aus einem Kunststoff geschäumt, gegossen oder auf sonstige Weise geformt wird. Bei der Ausbildung des Kanals direkt im luftdurchlässigen Element kann auf die Herstellung und die Montage separater Bauteile verzichtet werden, was Kostenvorteile schafft. Da es sich beim Material des luftdurchlässigen Elements üblicherweise um ein poröses Material handelt, schluckt dieses herabtropfende Wassertropfen besser. Die Wassertropfen zerplatzen auch mit einem geringeren Spritzwasseranteil, wenn sie auf ein poröses Material auftreffen, wodurch die Wasserverluste geringer gehalten werden. Das Spritzwasser wird zusätzlich durch die Seitenwände des Kanals aufgefangen, was die Spritzwasserverluste zusätzlich reduziert.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist auf das luftdurchlässige Element ein Verteilerelement aufgesetzt, in dem der Kanal ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung ist eine Alternative zu der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung, den Kanal im Material des luftdurchlässigen Elements selbst auszubilden. Das Verteilerelement kann beispielsweise ein Balken aus einem wasserdurchlässigen Material sein, in das das Wasser aus dem Kanal einsickert und aus dem es an der Unterseite des Verteilerelements wieder austritt, um von dort aus direkt in das Material des luftdurchlässigen Elements einzusickern. Das Verteilerelement kann eine Materialdicke aufweisen, die die Dicke des luftdurchlässigen Elements entspricht. Bei gleicher Dicke entstehen im Übergangsbereich keine Effizienzverluste wegen nicht zueinander passender Flächen. Entsprechendes gilt für die Länge des Verteilerelements und des luftdurchlässigen Elements im Anstoßbereich. Das Material des Verteilerelements kann feinere Strukturen aufweisen als das Material des luftdurchlässigen Elements, damit es sich gut mit Wasser vollsaugt und darüber eine gleichmäßige Verteilung des Wassers erzielt. Das Verteilerelement bewirkt dadurch eine Vergleichmäßigung der Wasserzufuhr über die Kontaktfläche und über die Zeit. Durch eine planparallele Ausbildung der Kontaktflächen zwischen dem Verteilerelement und dem luftdurchlässigen Element ergibt sich ein guter Übergang des Wassers mit einer gleichmäßigen Verteilung über die Oberfläche der Oberseite des luftdurchlässigen Elements.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung verläuft der Kanal waagerecht in der Vorrichtung. Die waagerechte Ausrichtung schafft die Möglichkeit, dass geringe Unterschiede im Wasserzulauf, die sich aus unterschiedlichen Wasserdrücken an den Austrittsdüsen der Wasserleitung oder unterschiedlich großen oder verschmutzten Düsen über die Länge der Wasserleitung ergeben können, über einen Pegelstand des zugeführten Wassers im Kanal über die Breite des luftdurchlässigen Elements auszugleichen. Die Düsen können in größeren Abständen zueinander angeordnet sein und größere Auslassöffnungen aufweisen, da sich das abgegebene Wasser über den Kanal bei einer waagerechten Ausrichtung des Kanals wieder gleichmäßig über die Arbeitsbreite des luftdurchlässigen Elements verteilt.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind in der Vorrichtung Justierhilfen zur waagerechten Ausrichtung des Kanals montiert. Die Justierhilfen wie beispielsweise höhenverstellbare Halterungen und dergleichen vereinfachen die Montage des luftdurchlässigen Elements und die waagerechte Ausrichtung des Kanals.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich der Kanalboden im Material des luftdurchlässigen Elements oder des Verteilerelements über einen Teil der Materialdicke des luftdurchlässigen Elements, die Seitenwände des Kanals sind zur Vertikalen schräg angestellt, so dass sich der Kanal nach oben hin verbreitert, und zwischen den Seitenwänden des Kanals und den Außenflächen des luftdurchlässigen Elements beziehungsweise des Verteilerelements ist noch jeweils ein Steg aus dem Material des luftdurchlässigen Elements beziehungsweise des Verteilerelements vorhanden. Diese Ausgestaltung des Kanalquerschnitts ist vorteilhaft, weil sie ein über die Dicke des luftdurchlässigen Elements gleichmäßige Einsickerung des im Kanal befindlichen Wassers ermöglicht, ohne dass die Außenflächen des luftdurchlässigen Elements zu nass werden.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Wasserleitung ganz oder teilweise in den Kanal eingesenkt gehalten. Durch die tiefe Position der Wasserleitung im Verhältnis zum Kanal werden Spitzverluste minimiert. Die Wasserleitung kann an Haltewinkeln aufgehängt sein, mit denen die Wasserleitung über Rohrschellen verbunden ist. Die Halter können am Rahmen befestigt sein, in dem das luftdurchlässige Element gehalten ist, oder gebäudeseitig befestigt sein. Bei einer Aufhängung von oben über die Halter können die Düsen und/oder Deflektorbleche das Wasser direkt und ungehindert in den Kanal abgeben. Die Wasserleitung kann auch über Stützelemente auf das luftdurchlässige Element und/oder das Verteilelement aufgestützt gehalten sein.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Module von luftdurchlässigen Elementen zu einer Modulwand zusammengesetzt. Durch die Modulbauweise können mit einer passenden Anzahl und Kombination von Modulen von luftdurchlässigen Elementen in bestimmten Breitenmaßen zu einer Modulwand mit einer gewünschten Breite zusammengesetzt werden. Dabei kann auch der Kanal an der Oberseite eines jeden luftdurchlässigen Elements beziehungsweise eines Verteilerelements jeweils an den Kanal des benachbarten Moduls angesetzt werden, ohne dass es dazu besonderer Verbindungsteile bedürfte. Der Transport, die Montage und die Handhabung dabei ist dadurch einfach und kostengünstig.
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Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung jeweils für sich, aber auch in beliebigen Kombinationen untereinander mit dem Gegenstand des Hauptanspruchs kombiniert werden können, soweit dem keine technisch zwingenden Hindernisse entgegen stehen.
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Weitere Abwandlungen und Ausgestaltungen der Erfindung lassen sich der nachfolgenden gegenständlichen Beschreibung und den Zeichnungen entnehmen.
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Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:
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1: eine Ansicht auf eine Vorrichtung von schräg vorne, und
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2: eine ausschnittweise Ansicht auf einen Kanalquerschnitt,
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3: eine ausschnittweise Ansicht auf ein Modul eines luftdurchlässigen Elements,
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4–8: verschiedene Alternativen zur Anordnung der Wasserleitung.
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Die 1 zeigt eine Ansicht auf eine Vorrichtung 2 aus einer Ansicht von schräg vorne. In dieser Ansicht ist erkennbar, dass die Vorrichtung in dem gezeigten Ausführungsbeispiel insgesamt fünf Module von luftdurchlässigen Elementen 4 aufweist. Die fünf Module der luftdurchlässigen Elemente 4 sind zu einer Modulwand zusammengesetzt, die in einem Rahmen 8 gehalten ist. An der Oberseite der luftdurchlässigen Elemente 4 ist eine Wasserleitung 6 gezeigt, aus der Wasser in den darunter befindlichen Kanal 12 gelangt. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Kanal 12 in das Material des Verteilerelements 10 eingebracht. Auf jedes der luftdurchlässigen Elemente 4 ist jeweils ein zugehöriges Verteilerelement 10 aufgesetzt.
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Bei der adiabatischen Kühlung wird ein Luftstrom in Strömungsrichtung D durch die luftdurchlässigen Elemente geführt. Das Wasser, das aus der Wasserleitung 6 in den Kanal 12 und von dort in die luftdurchlässigen Elemente 4 gelangt, verbraucht bei der Verdunstung von den Benetzungsflächen, an denen es innerhalb des luftdurchlässigen Elements 4 anhaftet, Verdunstungsenergie, die das Wasser aus der vorbeiströmenden Luft entnimmt. Durch den Verbrauch der Verdunstungsenergie kühlt sich die durch das luftdurchlässige Element 4 hindurchströmende Luft ab, und ein Kühlungseffekt tritt dadurch ein.
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In den Zeichnungen sind die luftdurchlässigen Elemente 4 flächig dargestellt, tatsächlich weisen sie aber eine Struktur auf, die die Durchströmung der zu kühlenden Luft ermöglicht. Als Material für die luftdurchlässigen Elemente 4 kommen verschiedene geeignete Materialien in Betracht.
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Das aus der Wasserleitung 6 austretende Wasser verteilt sich über die luftdurchlässigen Elemente 4 ausschließlich durch Schwerkraft. Eine zusätzliche technische Beförderungshilfe ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht vorgesehen. Zur gleichmäßigen Verteilung des aus der Wasserleitung 6 austretenden Wassers ist erfindungsgemäß nur der an der Oberseite der luftdurchlässigen Elemente 4 ausgebildete Kanal 12 wesentlich.
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In 2 ist der Kanal 12 ausschnittweise in einer Querschnittsansicht gezeigt. In dieser Ansicht ist erkennbar, dass der Kanal 12 einen Kanalboden 14 sowie zwei seitliche Seitenwände 16 aufweist. Die Oberkante der Seitenwände 16 überragt den Kanalboden 14 um das Abstandsmaß 18. Wasser, das sich im Kanal 12 befindet, kann durch den Kanalboden 14 und/oder die Seitenwände 16 zum luftdurchlässigen Element 4 hin durchsickern. In der in 2 gezeigten Querschnittsansicht ist der Kanal 12 zwar in den Verteilerelement 10 ausgebildet, es ist aber auch möglich, das Verteilerelement 10 wegzulassen und den Kanal 12 direkt im Material des luftdurchlässigen Elements 4 auszubilden.
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In der Querschnittsansicht in 2 ist erkennbar, dass zwischen der Seitenwand 16 des Kanals 12 und der Außenfläche des Verteilerelements 10 bzw. des luftdurchlässigen Elements 4 noch ein Steg 22 übrig ist, der aus dem Material des Verteilerelements 10 bzw. aus dem Material des luftdurchlässigen Elements 4 besteht. Das Material des Stegs 22 hält das zugeförderte Wasser zunächst im Kanal, über das Material des Stegs 22 kann im Kanal 12 befindliches Wasser aber auch in den seitlichen Randbereich des Querschnitts des Verteilerelements 10 bzw. des luftdurchlässigen Elements 4 befördert werden.
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In 3 ist eine ausschnittweise Ansicht auf ein Modul eines luftdurchlässigen Elements 4 gezeigt. Das Modul besteht im Ausführungsbeispiel aus dem luftdurchlässigen Element 4 sowie dem aufgesetzten Verteilerelement 10. Der Kanal 12 ist in dem Verteilerelement 10 ausgebildet. Derartige Module können beim Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in beliebiger Anzahl und in beliebigen Abmessungen aneinandergereiht werden, um eine Modulwand mit einer gewünschten Breite aufzubauen.
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In den 4 bis 8 sind verschiedene Ausgestaltungen gezeigt, wie ein Wasserrohr 6 im Verhältnis zum Kanal 12 und dem luftdurchlässigen Element 4 angeordnet werden kann. In 4 ist eine Ausführung gezeigt, bei der der Kanal 12 direkt in das Material eines luftdurchlässigen Elements 4 eingebracht ist. Oberhalb des Kanals 12 befindet sich die Wasserleitung 6, die im Ausführungsbeispiel auf der Oberseite eines Halters 24 mit einer Rohrschelle 26 gehalten ist. Der Halter 24 ist im Ausführungsbeispiel klappbar dargestellt. Eine Düse 20 an der Unterseite der Wasserleitung 6 ist direkt in den Kanal 12 gerichtet.
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In 5 ist durch gestrichelte Linien angedeutet, wie ein Wasserstrahl 28 von der Wasserleitung 6 in den Kanal 12 tropfen könnte. Die gebogenen gestrichelten Linien deuten hier Spritzwasser an, das von den Seitenwänden 16 aufgefangen und im Innenraum des Kanals 12 gehalten wird. Vom Kanal 12 aus kann das aufgefangene Wasser in den Querschnitt des luftdurchlässigen Elements 4 einsickern.
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In 6 ist gezeigt, dass die Wasserleitung 6 auch vollständig in den Kanal 12 eingesenkt verlegt werden kann.
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In 7 ist eine Ausführung gezeigt, bei der die Wasserleitung 6 an der Unterseite eines Halters 24 befestigt ist. Die Wasserleitung 6 ist so gehalten, dass sie mit ihrem Querschnitt teilweise in den Kanal 12 eintaucht.
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In 8 ist eine Ausführung gezeigt, bei der die Wasserleitung 6 an einer Rohrschelle 26 befestigt ist, die ihrerseits wiederum höhenverstellbar an einem Halter 24 befestigt ist. Durch die höhenverstellbare Rohrschelle 26 ist es möglich, die Wasserleitung 6 in einer gewünschten Höhe oberhalb des Kanals 12 anzuordnen. Die Höhenverstellung ist auch zur Vereinfachung der Demontage des luftdurchlässigen Elements gedacht, wie beispielsweise zur Reinigung.
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Die Erfindung ist nicht auf das vorstehende Ausführungsbeispiel beschränkt. Dem Fachmann bereitet es keine Schwierigkeiten, das Ausführungsbeispiel auf eine ihm geeignet erscheinende Weise abzuwandeln, um es an einen konkreten Anwendungsfall anzupassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202012011401 U1 [0002]
- DE 202013007103 U1 [0002]
