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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Rotationswärmetauschers, insbesondere eines Rotationswärmetauschers für eine Lüftungsanlage einer Lackiererei.
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Zur Energierückgewinnung eines aus einem zu belüftenden Raum abgeführten Abluftstroms werden oftmals Rotationswärmetauscher verwendet, da diese einen besonders vorteilhaften Wirkungsgrad aufweisen und somit ein besonders großer Teil der Wärmeenergie des Abluftstroms auf einen aus einer Umgebung des Raums angesaugten Außenluftstrom übertragbar ist. Herkömmliche Rotationswärmetauscher weisen zum Wärmeaustausch ein Wärmerad auf, das um eine zentrale Achse drehbar gelagert ist. Das Wärmerad weist eine Vielzahl von Kanälen auf, die einen Luftstrom durch das Wärmerad hindurch ermöglichen.
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Ein erster Teil des Wärmerads ist in einem Fortluftkanal zum Leiten des Abluftstroms und ein zweiter Teil des Wärmerads in einem Zuluftkanal zum Leiten des Außenluftstroms des Rotationswärmetauschers derart angeordnet, dass ein durch den Fortluftkanal strömender Abluftstrom und ein durch den Zuluftkanal strömender Außenluftstrom das Wärmerad durchströmen. Hierbei erfolgt ein Wärmetausch der Luftströme mit dem Wärmerad, durch den eine inhomogene Wärmeverteilung im Wärmerad bewirkbar ist. Durch Rotieren des Wärmerads ist diese inhomogene Wärmeverteilung reduzierbar und somit ein Wärmeaustausch zwischen Abluftstrom und Außenluftstrom verbesserbar. Der Abluftstrom wird beim Durchströmen des Wärmerads in einen Fortluftstrom und der Außenluftstrom beim Durchströmen des Wärmerads in einen Zuluftstrom umgewandelt. Der Fortluftstrom verlässt den Rotationswärmetauscher in die Umgebung und der Zuluftstrom in den zu belüftenden Raum.
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Außentemperaturen im Bereich des Gefrierpunkts von Wasser, insbesondere zwischen 0 und –8 °C oder kälter, stellen für derartige Rotationswärmetauscher eine besonders kritische Betriebsbedingung dar, da Teile des Wärmerads auf eine Wärmeradtemperatur unterhalb des Gefrierpunkts abkühlen können. Hierdurch kann an dem Wärmerad kondensierte Feuchtigkeit des Abluftstroms am Wärmerad erstarren und somit das gesamte Wärmerad einfrieren. Um ein solches Einfrieren des Wärmerads zu vermeiden, ist es bekannt, eine Wärmeraddrehzahl zu reduzieren. Hierdurch wird ein Abkühlen des Wärmerads reduziert und somit ein Einfrieren der kondensierten Feuchtigkeit verhindert. Dies hat allerdings auch eine Verringerung des Wirkungsgrads des Rotationswärmetauschers zur Folge.
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Ein Reduzieren der Wärmeraddrehzahl erfolgt derzeit stufenweise in Abhängigkeit einer gemessenen Außentemperatur. Bei Erreichen einer ersten Außentemperatur, beispielsweise von 0 °C, wird die Wärmeraddrehzahl sprunghaft reduziert, beispielsweise auf 80% einer normalen Betriebsdrehzahl. Bei Erreichen einer zweiten Außentemperatur, beispielsweise von –2 °C, wird die Wärmeraddrehzahl erneut sprunghaft reduziert, beispielsweise auf 60% der normalen Betriebsdrehzahl, usw. Ab einer kritischen Außentemperatur kann auch durch weiteres Reduzieren der Wärmeraddrehzahl ein Einfrieren nicht verhindert werden.
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Bekannte Verfahren zum Betreiben von Rotationswärmetauschern haben den Nachteil, dass durch das Reduzieren der Wärmeraddrehzahl ein großer Wirkungsgradverlust auftritt, da das Reduzieren nur in Abhängigkeit der Außentemperatur erfolgt und tatsächliche Betriebsbedingungen, die beispielsweise vom jeweiligen Rotationswärmetauscher oder Abluftstrom abhängig sind, hierbei nicht berücksichtigt werden. Als Folge wird ein großer Teil der Wärme des Abluftstroms nicht auf den Außenluftstrom übertragen. Hierdurch werden Heizkosten des Raums erhöht, da die frisch zugeführte Luft zur Beibehaltung eines konstanten Raumklimas über eine Heizvorrichtung aufgeheizt werden muss. Ein weiterer Nachteil bekannter Verfahren ist, dass durch das sprunghafte Reduzieren der Wärmeraddrehzahl dem Zuluftkanal des Rotationswärmetauschers nachgeschaltete Anlagen, wie z.B. Heizvorrichtungen und Luftbefeuchtungsvorrichtungen, stark beeinträchtigt werden und entsprechend sprunghaft geregelt werden müssen. Hierdurch können zumindest kurzfristige Schwankungen im Raumklima auftreten.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem zum Betreiben eines Rotationswärmetauschers zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Rotationswärmetauschers zu schaffen, das auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise einen Wirkungsgrad des Rotationswärmetauschers durch eine verbesserte Regelung der Wärmeraddrehzahl verbessert.
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Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Rotationswärmetauschers mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Rotationswärmetauschers, der ein drehbares Wärmerad aufweist, wobei der Rotationswärmetauscher ausgebildet ist, Außenluft durch das Wärmerad in Zuluft und Abluft durch das Wärmerad in Fortluft zu wandeln. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- – Drehen des Wärmerads des Rotationswärmetauschers mit einer ersten Wärmeraddrehzahl,
- – Ermitteln einer Kerntemperatur eines Wärmerads des Rotationswärmetauschers,
- – Vergleichen der ermittelten Kerntemperatur des Wärmerads mit einer vordefinierten unteren Grenztemperatur für das Wärmerad, und
- – Reduzieren der Wärmeraddrehzahl des Wärmerads auf eine zweite Wärmeraddrehzahl bei Unterschreitung der unteren Grenztemperatur durch die ermittelte Kerntemperatur, wobei die zweite Wärmeraddrehzahl geringer als die erste Wärmeraddrehzahl ist, und wobei bei der zweiten Wärmeraddrehzahl das Wärmerad eine Kerntemperatur aufweist, bei der das Wärmerad nicht einfriert.
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Das Wärmerad weist vorzugsweise im Flächenmittelpunkt eine zentrale Rotationsachse auf und ist für einen entlang der Rotationsachse strömenden Luftstrom durchlässig. Hierfür weist das Wärmerad vorzugsweise eine Vielzahl von Kanälen auf, die sich vorzugsweise parallel zur Rotationsachse erstrecken. Diese Kanäle können erfindungsgemäß in einer Gitter- oder Wabenstruktur ausgebildet sein. Vorzugsweise weist das Wärmerad ein feuchtigkeitsbeständiges Material mit besonders guten Wärmespeicherfähigkeiten auf.
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Das Durchleiten der Außenluft und/oder der Abluft durch den Rotationswärmetauscher erfolgt vorzugsweise mittels eines Gebläses, das Bestandteil des Rotationswärmetauschers oder als separate Lüftungssystemkomponente ausgebildet ist.
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Zum Drehen des Wärmerads weist der Rotationswärmetauscher vorzugsweise einen Motor auf, der beispielsweise an der Rotationsachse angeordnet ist bzw. vorzugsweise ist ein Teil des Motors als Rotationsachse ausgebildet. Das Drehen des Wärmerads erfolgt mit einer ersten Wärmeraddrehzahl, die vorzugsweise einer für den Betrieb bei Außentemperaturen oberhalb des Gefrierpunkts optimiert ist. Eine derartige erste Wärmeraddrehzahl beträgt vorzugsweise zwischen 8 und 12 Umdrehungen pro Minute, besonders bevorzugt 10 Umdrehungen pro Minute.
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Die Kerntemperatur des Wärmerads ist als Durchschnittswert zu betrachten, da das Wärmerad in Abhängigkeit des Betriebszustands, beispielsweise wenn der Außenluftstrom eine andere Temperatur als der Abluftstrom aufweist, eine inhomogene Temperaturverteilung aufweisen kann. Die Kerntemperatur kann auf eine Vielzahl unterschiedlicher Arten ermittelt werden, z.B. durch Temperaturmessung oder mathematisch durch Berechnen aus mehreren gemessenen Temperaturen. Über die Kerntemperatur ist eine minimale Temperatur des Wärmerads bestimmbar. Wenn diese minimale Temperatur unter 0 °C fallen sollte, würde das Wärmerad zumindest bereichsweise einfrieren. Dies ist daher bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu vermeiden.
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Zum Verhindern eines Einfrierens des Wärmerads wird die vordefinierte untere Grenztemperatur derart gewählt, dass das Wärmerad mit einer Kerntemperatur, die der unteren Grenztemperatur entspricht bzw. diese geringfügig, beispielsweise um 1 °C unterschreitet, nicht einfriert. Die untere Grenztemperatur weist daher einen positiven Celsiuswert auf und beträgt vorzugsweise, je nach Ausbildung des Wärmerads, zwischen 2 °C und 4 °C, vorzugsweise 3 °C.
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Wenn die ermittelte Kerntemperatur geringer als die untere Grenztemperatur ist, wird die Wärmeraddrehzahl auf eine zweite Wärmeraddrehzahl reduziert. Die zweite Wärmeraddrehzahl ist geringer als die erste Wärmeraddrehzahl. Hierdurch wird ein Abfallen der Kerntemperatur zumindest verlangsamt, vorzugsweise gestoppt und besonders bevorzugt wieder erhöht. Dabei erfolgt das Reduzieren der Wärmeraddrehzahl vorzugsweise derart, dass ein Wirkungsgrad des Rotationswärmetauschers bei nicht einfrierendem Wärmerad maximiert ist. Ein übermäßiges Reduzieren der Wärmeraddrehzahl ist somit zu vermeiden, um den Wirkungsgrad nicht übermäßig zu reduzieren, da der Wirkungsgrad mit abnehmender Wärmeraddrehzahl abnimmt.
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Es ist bevorzugt, dass das Verfahren im Sinne einer Regelung der Wärmeraddrehzahl durchgeführt wird, so dass in Abhängig einer Veränderung der Kerntemperatur eine Veränderung der Wärmeraddrehzahl erfolgt. Auf diese Weise wird stets eine optimale Wärmeraddrehzahl eingestellt, bei der kein Einfrieren des Wärmerads erfolgt und der Wirkungsgrad des Rotationswärmetauschers optimiert ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie kostengünstig ein Rotationswärmetauscher betreibbar ist, wobei eine Anpassung der Wärmeraddrehzahl in Abhängigkeit einer in dem Wärmerad auftretenden Temperatur und nicht lediglich auf Basis einer Außentemperatur erfolgt. Hierdurch werden ein Einfrieren des Wärmerads vermieden und ein Wirkungsgrad des Rotationswärmetauschers gegenüber herkömmlichen Verfahren zum Betreiben von Rotationswärmetauschern verbessert. Die Wärme des Abluftstroms wird somit besser auf den Außenluftstrom übertragen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Verfahren vorgesehen sein, dass das Ermitteln der Kerntemperatur kontinuierlich oder wiederholt erfolgt. Durch ein kontinuierliches bzw. wiederholtes Ermitteln der Kerntemperatur ist ein IST-Zustand des Wärmerads live bzw. im Wesentlichen live bestimmbar. Somit ist bestimmbar, ob ein Einfrieren des Wärmerads bzw. eines Teilbereichs des Wärmerads droht. Ein derartiges Ermitteln der Kerntemperatur ist zur Regelung der Wärmeraddrehzahl vorteilhaft.
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Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass Vergleichen der ermittelten Kerntemperatur des Wärmerads mit der vordefinierten unteren Grenztemperatur kontinuierlich oder wiederholt erfolgt. Auf diese Weise ist live bzw. im Wesentlichen live bestimmbar, ob die Kerntemperatur kleiner als die untere Grenztemperatur ist oder nicht. Dies hat den Vorteil, dass die etwaige Erforderlichkeit eines weiteren Reduzierens der Wärmeraddrehzahl kontinuierlich bzw. zumindest regelmäßig aufgezeigt wird. Ein derartiges Vergleichen der ermittelten Kerntemperatur des Wärmerads mit der vordefinierten unteren Grenztemperatur ist zur Regelung der Wärmeraddrehzahl vorteilhaft.
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In einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens erfolgt das Reduzieren der Wärmeraddrehzahl des Wärmerads stufenlos bzw. zumindest teilweise stufenlos. Stufenlos bedeutet erfindungsgemäß gradierend, so dass eine Veränderung der Wärmeraddrehzahl, insbesondere eine Reduzierung, nicht sprunghaft sondern gleitend erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass eine Veränderung des Wärmeaustauschs des Rotationswärmetauschers entsprechend gleichmäßig und nicht sprunghaft erfolgt. Insbesondere für dem Rotationswärmetauscher nachgeschaltete Vorrichtungen bzw. Anlagen zur Gestaltung des Raumklimas, wie z.B. Heizvorrichtungen oder Luftbefeuchtungsvorrichtung, ist dies von Vorteil, da zur Beibehaltung eines konstanten Raumklimas keine sprunghaften Anpassungen dieser Vorrichtungen erforderlich sind. Hierdurch wird die Gewährleistung eines konstanten Raumklimas verbessert.
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Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass beim Reduzieren der Wärmeraddrehzahl des Wärmerads eine vorgegebene Mindestwärmeraddrehzahl des Wärmerads nicht unterschritten wird. Eine Mindestwärmeraddrehzahl ist eine Drehzahl bei der ein Betreiben des Rotationswärmetauschers gerade noch technisch sinnvoll ist, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Abluftstrom und dem Außenluftstrom zu gewährleisten. Eine weitere Reduzierung der Wärmeraddrehzahl unter der Mindestwärmeraddrehzahl hätte bei konstanter Außentemperatur somit keine Zunahme der Kerntemperatur zur Folge.
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Vorzugsweise wird bei Erreichen der Mindestwärmeraddrehzahl und einer Kerntemperatur unterhalb des unteren Grenzwerts zum Erhöhen der Kerntemperatur mindestens ein Zuluft-Bypass derart geöffnet, dass zumindest ein Außenluftstrom am Wärmerad vorbeigeleitet wird. Dies hat zur Folge, dass weniger kalte Außenluft mit dem Wärmerad in Kontakt gerät um dieses abzukühlen, wobei ein Abluftstrom unverändert bleibt. Wenn die Abluftstromtemperatur höher als die Kerntemperatur ist, bewirkt das Öffnen des Zuluft-Bypasses eine Erhöhung der Kerntemperatur des Wärmerads.
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Dies hat den Vorteil, dass hierdurch ein weiteres Sinken der Kerntemperatur vermeidbar bzw. ein Steigen der Kerntemperatur bewirkbar ist.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt das Ermitteln der Kerntemperatur durch Addieren einer Außentemperatur und einer Fortlufttemperatur des Rotationswärmetauschers. Hierfür werden die Außentemperatur und die Fortlufttemperatur ermittelt, beispielsweise durch Sensoren, die diese Temperaturen messen. Ein Fortluftsensor zum Messen der Fortlufttemperatur ist beispielsweise direkt am Ausgang des Rotationswärmetauschers zur Umgebung im Fortluftstrom angeordnet. Zur Erhöhung der Messgenauigkeit können hierfür auch mehrere Fortluftsensoren verwendet werden, die voneinander beabstandet im Fortluftstrom, vorzugsweise entlang der Drehrichtung des Wärmerads voneinander beabstandet, angeordnet sind. Die von den Fortluftsensoren ermittelten Fortlufttemperaturen werden dann vorzugsweise gemittelt, z.B. mittels einer Recheneinheit. Zur Bestimmung der Außentemperatur werden vorzugsweise ein oder mehrere Außentemperatursensoren verwendet, die im Bereich eines Außenlufteintritts des Rotationswärmetauschers angeordnet sind. Das Ermitteln der Kerntemperatur durch Addieren der Außentemperatur und der Fortlufttemperatur kann beispielsweise mittels einer Recheneinheit erfolgen. Ein derartiges Ermitteln der Kerntemperatur ist mit einfachen Mitteln möglich und liefert zuverlässige Werte der Kerntemperatur.
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Weiter bevorzugt wird das Reduzieren der Wärmeraddrehzahl des Wärmerads gestoppt, bei Übereinstimmung der Kerntemperatur mit der unteren Grenztemperatur oder bei Überschreiten der unteren Grenztemperatur. Dies kann beispielsweise mittels einer Vergleichseinheit und/oder einer Steuer- bzw. Regeleinheit erfolgen. Wenn die Kerntemperatur mit der unteren Grenztemperatur übereinstimmt, droht kein Einfrieren des Wärmerads bzw. Teilen des Wärmerads. Ein weiteres Reduzieren der Wärmeraddrehzahl ist in diesem Zustand nicht mehr notwendig. Auf diese Weise wird ein Wirkungsgrad des Rotationswärmetauschers optimierbar, da eine übermäßige Reduzierung der Wärmeraddrehzahl, die einen weiteren Wirkungsgradverlust zur Folge hätte, vermieden wird.
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Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Wärmeraddrehzahl erhöht wird, bei Überschreitung der unteren Grenztemperatur durch die Kerntemperatur, wobei die Wärmeraddrehzahl solange erhöht wird, bis die Kerntemperatur die untere Grenztemperatur erreicht oder die Wärmeraddrehzahl einer Normalbetriebsdrehzahl entspricht. In einem Zustand in dem die Kerntemperatur höher als die untere Grenztemperatur ist und das Wärmerad mit einer reduzierten Wärmeraddrehzahl dreht, besteht keine Gefahr des Einfrierens des Wärmerads, wobei ein Wirkungsgrad des Rotationswärmetauschers nicht optimal ist, da die Wärmeraddrehzahl noch reduziert ist. Dieser Zustand kann beispielsweise bei steigender Außentemperatur auftreten. Durch Erhöhen der Wärmeraddrehzahl ist der Wirkungsgrad verbesserbar, wobei die Erhöhung derart erfolgt, dass ein Unterschreiten der unteren Grenztemperatur vermieden wird, um ein Einfrieren des Wärmerads bzw. von Teilen des Wärmerads zu vermeiden. Diese Anpassung der Wärmeraddrehzahl wird vorzugsweise mittels einer Regelung durchgeführt, so dass ein Unterschreiten der unteren Grenztemperatur leicht vermeidbar ist. Dies hat den Vorteil, dass der Wirkungsgrad des Rotationswärmetauschers optimiert und ein Einfrieren des Wärmerads weiterhin vermieden wird.
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Vorzugsweise wird ein Wassergehalt einer Abluft des Rotationswärmetauschers ermittelt und die untere Grenztemperatur in Abhängigkeit des ermittelten Wassergehalt bestimmt, wobei die Bestimmung der unteren Grenztemperatur derart erfolgt, dass die untere Grenztemperatur bei einem relativ hohen Wassergehalt höher als bei einem relativ geringen Wassergehalt ist. Das Ermitteln des Wassergehalts kann beispielsweise mit einem Feuchtesensor erfolgen. Kalte Luft kann weniger Feuchtigkeit binden als warme Luft, daher kondensiert an einem relativ kalten Wärmerad mehr Wasser als an einem relativ warmen Wärmerad. Durch eine Berücksichtigung des Wassergehalts beim Bestimmen der unteren Grenztemperatur soll vermieden werden, dass zu viel Wasser an dem Wärmerad kondensiert und ggf. vereisen kann. Hierdurch wird auf vorteilhafte Weise mit einfachen Mitteln die Betriebssicherheit des Rotationswärmetausches verbessert.
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Es ist bevorzugt, dass das Verfahren für mehrere Rotationswärmetauscher parallel durchgeführt wird und die Wärmeraddrehzahlen der einzelnen Wärmeräder der Rotationswärmetauscher separat voneinander geregelt werden. Demnach wird das Verfahren beispielsweise in einer Anlage durchgeführt, die mehrere Rotationswärmetauscher zum Belüften eines oder mehrerer Räume aufweist. Die Rotationswärmetauscher können baugleich oder verschieden ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist das Verfahren, wenn die Wärmeräder der mehreren Rotationswärmetauscher unterschiedliche Kerntemperaturen aufweisen, da zum wirkungsgradoptimierten Betreiben der Rotationswärmetauscher die Wärmeraddrehzahl für jeden Rotationswärmetauscher individuell geregelt wird. Bei herkömmlichen Anlagen würden die Wärmeraddrehzahlen für alle Rotationswärmetauscher in Abhängigkeit der Außentemperatur gleichermaßen verändert. Hierdurch entstehen große Wirkungsgradverluste der Gesamtanlage, da einzelne Wärmeräder möglicherweise mit einer höheren Wärmeraddrehzahl betreibbar sind.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Rotationswärmetauschers wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
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1 in einem Flussdiagramm den Ablauf einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
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2 in einer Draufsicht eine Anlage mit zwei Rotationswärmetauschern, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens betreibbar ist.
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In 1 ist schematisch ein Ablauf einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Flussdiagramm dargestellt.
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In einem ersten Verfahrensschritt 100 wird ein Wärmerad 2 mit einer ersten Wärmeraddrehzahl um eine Wärmeradachse 9 gedreht. Die erste Wärmeraddrehzahl entspricht beispielweise einer Normalbetriebsdrehzahl des Wärmerads im Normalbetrieb. Die Normalbetriebsdrehzahl ist auf einen optimalen Wirkungsgrad des Rotationswärmetauschers 1 ausgelegt. Der Rotationswärmetauscher 1 wird vorzugsweise immer dann mit Normalbetriebsdrehzahl betrieben, wenn keine Gefahr des Einfrierens des Wärmerads 2 besteht. Ein Betreiben des Rotationswärmetauschers mit einer höheren Wärmeraddrehzahl als der Normalbetriebsdrehzahl ist daher technisch nicht sinnvoll. Erfindungsgemäß kann die erste Wärmeraddrehzahl auch geringer als die Normalbetriebsdrehzahl sein, z.B. wenn das Wärmerad 2 bereits zur Vermeidung eines Einfrierens mit einer geringeren Wärmeraddrehzahl betrieben wird.
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In einem zweiten Verfahrensschritt 200 wird eine Kerntemperatur eines Wärmerads 2 des Rotationswärmetauschers 1 ermittelt. Hierfür werden beispielsweise Temperaturen der Fortluft 6, also der Luft, die den Rotationswärmetauscher 1 in eine äußere Umgebung verlässt und der Außenluft 3, also der Luft, die von der äußeren Umgebung in den Rotationswärmetauscher 1 eingeführt wird, von hierfür geeigneten Temperatursensoren gemessen. Die gemessenen Temperaturen werden anschließend addiert. Beträgt die Außenlufttemperatur beispielsweise –5 °C und die Fortlufttemperatur 8 °C, errechnet sich die Kerntemperatur des Wärmerads 2 zu 3 °C. Ein weiterer Abfall der Außentemperatur hätte bei konstanter oder ebenfalls fallender Fortlufttemperatur ein Absenken der Kerntemperatur zur Folge. Bei einer Derart berechneten Kerntemperatur handelt es sich um einen Durchschnittswert für das Wärmerad 2, wobei ein Temperaturgefälle über das Wärmerad 2 etwa bis zu +/–2 °C betragen kann. Da Wasser bei 0 °C friert, droht ab einer Kerntemperatur von ca. 2–3°C ein Einfrieren zumindest eines Teilbereichs des Wärmerads 2. Das Ermitteln der Kerntemperatur erfolgt vorzugsweise kontinuierlich bzw. innerhalb kurzer Zeitintervalle wiederholt, so dass stets für eine Regelung relevante aktuelle Kerntemperaturen bekannt sind.
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In einem dritten Verfahrensschritt 300 wird die ermittelte Kerntemperatur des Wärmerads 2 mit einer vordefinierten unteren Grenztemperatur für das Wärmerad 2 verglichen. Dies erfolgt vorzugsweise ebenfalls kontinuierlich bzw. innerhalb kurzer Zeitintervalle wiederholt, so dass ein Erreichen bzw. Unterschreiten der unteren Grenztemperatur möglichst zeitgenau ermittelt wird.
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In einem vierten Verfahrensschritt 400 wird bei Feststellung einer Unterschreitung der unteren Grenztemperatur durch die ermittelte Kerntemperatur die Wärmeraddrehzahl des Wärmerads 2 auf eine zweite Wärmeraddrehzahl reduziert. Die zweite Wärmeraddrehzahl ist demnach geringer als die erste Wärmeraddrehzahl. Die zweite Wärmeraddrehzahl wird derart gewählt, dass die Kerntemperatur einen Wert annimmt bei dem das Wärmerad nicht einfriert. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die zweite Wärmeraddrehzahl derart gewählt wird, dass die Kerntemperatur wieder auf die untere Grenztemperatur ansteigt, da in diesem Betriebspunkt der Rotationswärmetauscher 1 mit einem maximal möglichem Wirkungsgrad betrieben wird, bei dem gerade kein Einfrieren des Wärmerads 2 droht.
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Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, wenn nach dem vierten Verfahrensschritt 400 wieder der zweite Verfahrensschritt 200 durchgeführt wird. Alternativ zum vierten Verfahrensschritt kann ein fünfter Verfahrensschritt 500 erfolgen, gemäß dem bei Feststellung, einer Überschreitung der unteren Grenztemperatur durch die ermittelte Kerntemperatur die Wärmeraddrehzahl des Wärmerads 2 solange erhöht wird, bis die Kerntemperatur die untere Grenztemperatur erreicht oder die Wärmeraddrehzahl einer Normalbetriebsdrehzahl entspricht.
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Diese Verfahrensschritte betreffen einen Fall, in dem die Außentemperatur fällt. Bei steigender Außentemperatur kann die Wärmeraddrehzahl wieder solange erhöht werden, bis diese der Normalbetriebsdrehzahl entspricht, wobei die die Erhöhung der Wärmeraddrehzahl vorzugsweise derart erfolgt, dass die Kerntemperatur die untere Grenztemperatur nicht unterschreitet und bis zum Erreichen der Normalbetriebszahl eine maximal mögliche Wärmeraddrehzahl gewählt wird.
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2 zeigt schematisch in einer Draufsicht eine Anlage mit zwei Rotationswärmetauschern 1, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens betreibbar ist. Die Rotationswärmetauscher 1 weisen jeweils ein Wärmerad 2 auf, das innerhalb eines Gehäuses 10 mit einem ersten Teilbereich in einem Außenluftkanal 7 sowie mit einem zweiten Teilbereich in einem Abluftkanal 8 angeordnet ist. Das Wärmerad 2 ist um eine Wärmeradachse 9 drehbar gelagert, so dass jeder Teilereich des Wärmerads 2 bei einer vollständigen Umdrehung des Wärmerads 2 mindestens einmal in dem Außenluftkanal 7 und einmal in dem Abluftkanal 8 angeordnet ist. Somit ist ein Wärmeaustausch zwischen einem Abluftstrom und einem Außenluftstrom gegenüber anderen Wärmetauschern verbessert.
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Die Rotationswärmetauscher 1 verbinden jeweils einen Raum 11 mit einer Umgebung 12, um den Raum mit Frischluft zu versorgen und verbrauchte Luft abzuführen. Zur Gestaltung des Raumklimas sind in Richtung eines Zuluftstroms hinter dem Rotationswärmetauscher 1 eine Heizvorrichtung 13 sowie eine Befeuchtungsvorrichtung 14 angeordnet. Die Strömungsrichtungen der jeweiligen Luftströme im Außenluftkanal 7 und Abluftkanal 8 sind durch Pfeile gekennzeichnet. Durch den Wärmeaustausch werden eine dem Raum 11 abgeführte Abluft 5 in eine in die Umgebung 12 eingeleitete Fortluft und eine dem Rotationswärmetauscher 1 aus der Umgebung 12 zugeführte Außenluft 3 in dem Raum 12 über die Heizvorrichtung 13 sowie Befeuchtungsvorrichtung 14 zugeführte Zuluft 4 umgewandelt.
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In dem in 2 dargestellten Beispiel weisen die Räume 11 unterschiedliche Temperaturen auf, so dass bei konstanter Außentemperatur die Wärmeräder 2 unterschiedliche Kerntemperaturen aufweisen. Zur Vermeidung von Vereisungen und zur Optimierung eines Gesamtwirkungsgrads der Anlage, sind mittels des erfinderischen Verfahrens unterschiedliche Wärmeraddrehzahlen für die verschiedenen Wärmeräder 2 bestimmbar, damit jedes Wärmerad 2 mit einer optimalen Wärmeraddrehzahl betrieben wird. Eine Steuerung bzw. Regelung hierfür erfolgt vorzugsweise mittels einer nicht dargestellten zentralen Steuer- bzw. Regeleinheit.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rotationswärmetauscher
- 2
- Wärmerad
- 3
- Außenluft
- 4
- Zuluft
- 5
- Abluft
- 6
- Fortluft
- 7
- Außenluftkanal
- 8
- Abluftkanal
- 9
- Wärmeradachse
- 10
- Gehäuse
- 11
- Raum
- 12
- Umgebung
- 13
- Heizvorrichtung
- 14
- Befeuchtungsvorrichtung
- 100
- erster Verfahrensschritt
- 200
- zweiter Verfahrensschritt
- 300
- dritter Verfahrensschritt
- 400
- vierter Verfahrensschritt
- 500
- fünfter Verfahrensschritt
