DE102018213274B4 - Air conditioning device and method for operating an air conditioning device - Google Patents
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Abstract
Klimagerät mit einem Gerätegehäuse 1 mit einer Abluftöffnung 11, Zuluftöffnung 12, Fortluftöffnung 13 und Außenluftöffnung 14, einem Zuluft- und Fortluftventilator 21, 22, im Umluftbetrieb eines Außenluft-Fortluftstromes (AU-FO) und Abluft-Zuluftstromes (AB-ZU) hintereinander und im Außenluftbetrieb des Abluft-Fortluftstromes (AB-FO) und Außenluft-Zuluftstromes (AU-ZU) übereinander angeordneten Kreuzstromwärmetauschern 31, 32 mit in den Strömungswegen des Außenluft-Zuluftstromes (AU-ZU) und des Abluft-Fortluftstromes (AB-FO) angeordneten Wärmetauscher-Bypassklappen 81, 82 zur Übertragung thermischer Energie zwischen den Luftströmen, einer Hybrid-Kälteanlage 5 mit einem Kompressor 50, einem Verdampfer 55 und einem Kondensator 52 sowie einem Wasser/Wasserglycol-Kältemittelwärmetauscher als weiteren Kondensator, einer Nacherwärmungseinrichtung 9, einer Einrichtung zur adiabaten Sprühbefeuchtung 41, 42, Klappen 61 - 64; 71, 72; 81, 82 zur Steuerung der Luftströme und einer Einrichtung zur Regelung der Feuchte und Temperatur zumindest eines Teils der Luftströme.Air conditioner with a device housing 1 with an exhaust air opening 11, air supply opening 12, exhaust air opening 13 and outside air opening 14, an air supply and exhaust air fan 21, 22, in recirculation mode of an outside air exhaust air flow (AU-FO) and exhaust air supply air flow (AB-ZU) one behind the other and in outdoor air operation of the exhaust air-exhaust air flow (AB-FO) and outdoor air-supply air flow (AU-ZU) arranged one above the other cross-flow heat exchangers 31, 32 in the flow paths of the outside air-supply air flow (AU-ZU) and the exhaust air-exhaust air flow (AB-FO) arranged Heat exchanger bypass flaps 81, 82 for transferring thermal energy between the air flows, a hybrid refrigeration system 5 with a compressor 50, an evaporator 55 and a condenser 52 and a water/water glycol refrigerant heat exchanger as an additional condenser, a reheating device 9, a device for adiabatic spray dampening 41, 42, flaps 61 - 64; 71, 72; 81, 82 for controlling the air flows and a device for regulating the humidity and temperature of at least part of the air flows.
Description
Die Erfindung betrifft ein Klimagerät gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Klimageräts gemäß Anspruch 15.The invention relates to an air conditioning device according to claim 1 and a method for operating such an air conditioning device according to
Für die Klimatisierung von Räumen mit hohen inneren Wärmelasten, die beispielsweise durch elektronische Datenverarbeitungsanlagen, Telefonvermittlungen und dgl. Wärmequellen hervorgerufen werden, sind Klimageräte unabdingbar, um durch Regelung der Temperatur und Luftfeuchtigkeit in den zu klimatisierenden Räumen die Betriebsbereitschaft dieser Anlagen zu gewährleisten. Wegen des ganzjährig durchgehenden Betriebs der Klimageräte werden weiterhin erhebliche Anforderungen an die Wirtschaftlichkeit dieser Geräte gestellt, so dass zur Reduzierung des Energieverbrauchs bei vorrangiger Sicherstellung der Klimatisierung der Räume mit möglichst konstanter Temperatur und Luftfeuchtigkeit neben den mechanischen Kühlanlagen mit Kondensatoren, Verdampfern und Wärmerohren eine adiabatische Sprühbefeuchtung zur Kühlung und die freie Kühlung in Abhängigkeit von den anfallenden Wärmelasten in den zu klimatisierenden Räumen und den äußeren Bedingungen genutzt werden.For the air conditioning of rooms with high internal heat loads, which are caused, for example, by electronic data processing systems, telephone exchanges and similar heat sources, air conditioning units are indispensable in order to ensure the operational readiness of these systems by regulating the temperature and humidity in the rooms to be air-conditioned. Due to the year-round operation of the air conditioning units, considerable demands are still placed on the economic efficiency of these units, so that in order to reduce energy consumption while ensuring the air conditioning of the rooms with the most constant temperature and humidity possible, adiabatic spray humidification is used in addition to the mechanical cooling systems with condensers, evaporators and heat pipes for cooling and free cooling depending on the heat loads occurring in the rooms to be air-conditioned and the external conditions.
Bei der adiabatische Sprühbefeuchtung wird zur Verringerung der Energieaufnahme bei gleichbleibender Leistungsfähigkeit zur Raumklimatisierung dem Luftstrom zur Absenkung der Raumtemperatur Feuchtigkeit zugesetzt, durch Verdunstung Wärme entzogen und damit ohne Einbeziehung einer Kälteanlage ein Kühleffekt bewirkt. Bei der freien Kühlung wird bei entsprechend niedrigen Außenlufttemperaturen Außenluft als Zuluft direkt dem zu klimatisierenden Raum zugeführt und Abluft zur Fortluft geleitet, gegebenenfalls mit erhöhtem Luftdurchsatz durch Erhöhung der Drehzahl der Ventilatoren.With adiabatic spray humidification, moisture is added to the air flow to lower the room temperature in order to reduce the energy consumption while maintaining the same performance for room air conditioning, heat is extracted through evaporation and thus a cooling effect is achieved without involving a refrigeration system. With free cooling, when the outside air temperatures are correspondingly low, outside air is supplied directly to the room to be air-conditioned as supply air and exhaust air is routed to the exhaust air, if necessary with an increased air throughput by increasing the speed of the fans.
In der
Weitere Klimageräte sind in den Dokumenten
Um mit hoher Energieeffizienz in Abhängigkeit von den klimatischen Bedingungen im Außenraum eine effektive Temperatur- und Feuchteregelung des Raumes mit hohen Wärmelasten, in dem sich zumindest zeitweise Personen aufhalten, zu gewährleisten, sind ein zweistufiger Gegenstrom-Wärmetauscher zur Übertragung thermischer Energie zwischen einem Außenluft-Fortluftstrom und einem Abluft-Zuluftstrom im Umluftbetrieb des Klimageräts und eine zweistufige adiabatische Sprühbefeuchtungseinrichtung im Strömungsweg des Außenluft-Fortluftstromes vorgesehen, womit eine zweistufige Übertragung thermischer Energie zwischen dem Außenluft-Fortluftstrom und dem Abluft-Zuluftstrom mit einer zweistufigen adiabatischen Sprühbefeuchtung im Strömungsweg des Außenluft-Fortluftstromes und damit eine abgestufte Klimatisierung eines Raumes ermöglicht wird, ohne dass infolge der adiabaten Kühlung des Außenluft-Fortluftstromes die Feuchtigkeit im Abluft-Zuluftstrom erhöht und damit der Feuchtigkeitsgehalt im zu klimatisierenden Raum nachteilig beeinflusst wird. Je nach den klimatischen Bedingungen im Außenraum und den im zu klimatisierenden Raum anfallenden Wärmelasten kann somit unter Einbeziehung des Gegenstrom-Wärmetauschers und/oder der adiabaten Kühlung das Raumklima bei geringem Energieaufwand im Wesentlichen konstant gehalten und eine ausreichende Frischluftzufuhr für im zu klimatisierenden Raum befindliche Personen sichergestellt werden.In order to ensure effective temperature and humidity control of the room with high heat loads, in which people are at least part of the time, with high energy efficiency depending on the climatic conditions outside, a two-stage countercurrent heat exchanger for the transfer of thermal energy between an outside air and exhaust air flow is required and an exhaust air/supply air flow in the air recirculation mode of the air conditioning unit and a two-stage adiabatic spray humidification device in the flow path of the outside air/exhaust air flow, whereby a two-stage transfer of thermal energy between the outside air/exhaust air flow and the exhaust air/supply air flow with a two-stage adiabatic spray humidification in the flow path of the outside air/exhaust air flow and so that a graduated air-conditioning of a room is made possible without the humidity in the exhaust air-supply air flow increasing as a result of the adiabatic cooling of the outside air-exhaust air flow and thus the moisture content in the room to be air-conditioned being adversely affected. Depending on the climatic conditions outside and the heat loads occurring in the room to be air-conditioned, the indoor climate can be kept essentially constant with low energy consumption and a sufficient supply of fresh air for the people in the room to be air-conditioned can be ensured by including the counterflow heat exchanger and/or the adiabatic cooling become.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Klimagerät der eingangs genannten Art anzugeben, das mit geringem Herstellungsaufwand und hoher Energieeffizienz in Abhängigkeit von den klimatischen Bedingungen im Außenraum eine effektive Temperatur- und Feuchteregelung eines Raumes mit hohen Wärmelasten, in dem sich zumindest zeitweise Personen aufhalten, gewährleistet und ganzjährig mit größtmöglicher Wirtschaftlichkeit betrieben werden kann.The object of the present invention is to specify an air conditioning device of the type mentioned at the outset, which, with little production effort and high energy efficiency, allows effective temperature and humidity control of a room with high heat loads, in which people are at least part of the time, depending on the climatic conditions outside. guaranteed and can be operated all year round with the greatest possible economy.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the features of patent claim 1 .
Die erfindungsgemäße Lösung stellt ein Klimagerät bereit, das mit hoher Energieeffizienz in Abhängigkeit von den klimatischen Bedingungen im Außenraum eine effektive Temperatur- und Feuchteregelung eines Raumes mit hohen Wärmelasten, in dem sich zumindest zeitweise Personen aufhalten, ermöglicht und ganzjährig mit größter Wirtschaftlichkeit betrieben werden kann.The solution according to the invention provides an air conditioner that, with high energy efficiency and depending on the climatic conditions outside, effectively controls the temperature and humidity of a room with high heat loads, in which people are at least part of the time. possible and can be operated all year round with maximum efficiency.
Zur mechanischen Kühlung bzw. Entfeuchtung dient eine Hybrid-Kälteanlage mit einem Kondensator, einem Kaltwasserregister und einem Warmwasserregister oder einem Kombiregister als Reheat zur Erwärmung der Zuluft bei Entfeuchtung sowie einem Kaltwasser- und Warmwasserkreislauf, die über einen Kaltwasser- und einen Warmwasserwärmetauscher in den mit dem Kondensator und einem Kompressor verbundenen Kältemittelkreislauf eingebunden sind.For mechanical cooling or dehumidification, a hybrid refrigeration system with a condenser, a cold water register and a hot water register or a combination register as a reheat for heating the supply air during dehumidification as well as a cold water and hot water circuit, which is connected via a cold water and a hot water heat exchanger to the with the Condenser and a compressor associated refrigerant circuit are involved.
Zur Feuchteregelung und mechanischen Kühlung oder Nachkühlung sind in dem von der Außenluftöffnung zur Zuluftöffnung gerichteten Strömungsweg hinter dem ersten Kreuzstromwärmetauscher das Kaltwasserregister einer Hybrid-Kälteanlage, der Zuluftventilator und eine Nacherwärmungseinrichtung als Warmwasserregister der Hybrid-Kälteanlage, vorzugsweise unmittelbar vor der Zuluftöffnung, angeordnet. Zwischen dem zweiten Kreuzstromwärmetauscher und der Fortluftöffnung sind der Fortluftventilator und der Kondensator der Kälteanlage angeordnet.For humidity control and mechanical cooling or post-cooling, the cold water register of a hybrid refrigeration system, the supply air fan and a post-heating device as a hot water register of the hybrid refrigeration system are arranged behind the first cross-flow heat exchanger in the flow path directed from the outside air opening to the supply air opening, preferably directly in front of the supply air opening. The exhaust air fan and the condenser of the refrigeration system are arranged between the second cross-flow heat exchanger and the exhaust air opening.
Da im Zuge des Klimawandels und der Reduzierung des Treibhauspotentials ein Ausstieg aus Kältemitteln mit fluorierten Kohlenwasserstoffen gefordert wird, die ein direktes Treibhauspotential (GWP - Global Warming Potential) von 2500 und höher haben, die alternativen Kältemittel mit niedrigem GWP jedoch leicht brennbar sind, sind bei Klimageräten mit integrierter Kälteanlage Vorkehrungen zu treffen, die bei einer Leckage der Kälteanlage eine Gefährdung von Geräten und Personen in den zu klimatisierenden Räumen ausschließen.As climate change and the reduction of global warming potential demand a phase-out of refrigerants with fluorinated hydrocarbons, which have a direct global warming potential (GWP - Global Warming Potential) of 2500 and higher, but the alternative refrigerants with low GWP are highly flammable, at Air conditioners with an integrated refrigeration system must take precautions to prevent equipment and people in the rooms to be air-conditioned from being endangered in the event of a leak in the refrigeration system.
Um bei hoher Energieeffizienz ein Höchstmaß an Betriebssicherheit unter Einhaltung regulatorischer Vorgaben zu gewährleisten, sind zumindest der Kondensator und die das Kältemittel führenden Teile der Hybrid-Kälteanlage, vorzugsweise aber die gesamte Hybrid-Kälteanlage, zwischen dem Fortluftventilator und der Fortluftöffnung angeordnet.In order to ensure maximum operational reliability with high energy efficiency while complying with regulatory requirements, at least the condenser and the parts of the hybrid refrigeration system carrying the refrigerant, but preferably the entire hybrid refrigeration system, are arranged between the exhaust air fan and the exhaust air opening.
Durch diese Anordnung der Hybrid-Kälteanlage wird unter Einhaltung regulatorischer Vorgaben ein Höchstmaß an Effizienz und Betriebssicherheit gewährleistet, indem die Kühlung des Zuluftstromes mit Kaltwasser, einem Kaltwasser/Frostschutzgemisch oder Sole erfolgt, die mit der auf der Fortluftseite angeordneten, das Kältemittel führenden Teile der Hybrid-Kälteanlage erzeugt werden, so dass einerseits mit dem Einsatz eines Kältemittels ein effizienter Wärmeaustausch ermöglicht, gleichzeitig aber sichergestellt wird, dass bei einer Leckage oder Havarie das Kältemittel über die Fortluft ausgeblasen wird, während andererseits auf der Zuluftseite ein Kaltwasserregister ganzjährig eine effiziente Kühlung der Zuluft gewährleistet. Eine auf der Fortluftseite installierte Überwachungseinrichtung kann darüber hinaus bei einer Leckage oder Havarie einen optischen und/oder akustischen Alarm abgeben.This arrangement of the hybrid refrigeration system ensures maximum efficiency and operational safety while complying with regulatory requirements, in that the supply air flow is cooled with cold water, a cold water/antifreeze mixture or brine, which is connected to the refrigerant-carrying parts of the hybrid on the exhaust air side refrigeration system so that on the one hand the use of a refrigerant enables efficient heat exchange, but at the same time it is ensured that in the event of a leak or accident the refrigerant is blown out via the exhaust air, while on the other hand a cold water register on the supply air side ensures efficient cooling of the supply air all year round guaranteed. A monitoring device installed on the exhaust air side can also emit a visual and/or acoustic alarm in the event of a leak or accident.
Die Hybrid-Kälteanlage enthält
- - mindestens einen Kompressor, der über eine ein Kältemittel führende Kältemittelleitung mit einem Kondensator verbunden ist,
- - einen die Kältemittelleitung mit einer Kaltwasserleitung thermisch koppelnden Kaltwasserwärmetauscher als Verdampfer, der über die Kaltwasserleitung mit dem Kaltwasserregister im Strömungsweg des Zuluftstromes verbunden ist, wobei der Verdampfer und die das Kältemittel führenden Teile der Hybrid-Kälteanlage im Strömungsweg des Fortluftstromes angeordnet sind, und
- - einen Warmwasserwärmetauscher als zusätzlichen Kondensator, der über eine Warmwasserleitung mit dem im Strömungsweg des Zuluftstromes angeordneten Warmwasserregister als Nacherwärmungseinrichtung verbunden ist.
- - at least one compressor which is connected to a condenser via a refrigerant line carrying a refrigerant,
- - a cold water heat exchanger thermally coupling the refrigerant line to a cold water line as an evaporator, which is connected via the cold water line to the cold water register in the flow path of the supply air flow, the evaporator and the refrigerant-carrying parts of the hybrid refrigeration system being arranged in the flow path of the exhaust air flow, and
- - A hot water heat exchanger as an additional condenser, which is connected via a hot water line to the hot water register arranged in the flow path of the supply air stream as a reheating device.
Alle Komponenten der Kälteanlage sind im Klimagerätegehäuse integriert.All components of the refrigeration system are integrated in the air conditioning unit housing.
An den Luftauslässen eines ersten Kreuzstromwärmetauschers sind nebeneinander und voneinander getrennt angeordnete erste und zweite Zuluft-Bypassklappen und an den Luftauslässen eines zweiten Kreuzstromwärmetauschers nebeneinander und voneinander getrennt angeordnete erste und zweite Fortluft-Bypassklappen angeordnet, über die im Umluftbetrieb der Außenluft-Fortluftstrom und der Abluft-Zuluftstrom, im Umluftbetrieb zur gesteuerten Beimischung von Außenluft in den Abluft-Zuluftstrom und Abluft in den Außenluft-Fortluftstrom und im Außenluftbetrieb zur freien Kühlung der Außenluft-Zuluftstrom und der Abluft-Fortluftstrom geführt werden, um die gewünschte Luftfeuchtigkeit und Temperatur im zu klimatisierenden Raum einzustellen. Dabei ist die erste Zuluft-Bypassklappe in Strömungsrichtung des Abluft-Zuluftstromes hinter einem ersten Ausgang des ersten Kreuzstromwärmetauschers, die erste Fortluft-Bypassklappe in Strömungsrichtung des Außenluft-Fortluftstromes hinter einem die zweite Wärmetauscher-Bypassklappe aufweisenden ersten Ausgang des zweiten Kreuzstromwärmetauschers, die zweite Zuluft-Bypassklappe in Strömungsrichtung des Abluft-Zuluftstromes hinter einem zweiten Ausgang des ersten Kreuzstromwärmetauschers und die zweite Fortluft-Bypassklappe in Strömungsrichtung des Außenluft-Fortluftstromes hinter einem zweiten Ausgang des zweiten Kreuzstromwärmetauschers angeordnet.At the air outlets of a first cross-flow heat exchanger, first and second supply air bypass flaps are arranged next to one another and separately from one another, and at the air outlets of a second cross-flow heat exchanger, first and second exhaust air bypass flaps are arranged next to one another and separately from one another. supply air flow, in recirculation mode for the controlled admixture of outside air in the exhaust air supply air flow and exhaust air in the outside air exhaust air flow and in outside air operation for free cooling of the outside air supply air flow and the exhaust air exhaust air flow in order to set the desired humidity and temperature in the room to be air-conditioned . The first supply air bypass damper is behind a first outlet of the first cross-flow heat exchanger in the direction of flow of the exhaust air-supply air stream, the first exhaust air bypass damper is behind a first outlet of the second cross-flow heat exchanger, which has the second heat exchanger bypass damper, the first exhaust air Bypass damper in the flow direction of the exhaust air supply air flow behind a second outlet of the first cross-flow heat exchanger and the second exhaust air bypass damper in the flow direction of the outside air exhaust air flow behind a second outlet passage of the second cross-flow heat exchanger.
Eine den Außenluft-Fortluftstrom an dem ersten und zweiten Kreuzstromwärmetauscher vorbeileitende erste Bypassklappe zwischen der Abluftöffnung und der Zuluftöffnung des Gerätegehäuses und eine den Abluft-Zuluftstrom an dem ersten und zweiten Kreuzstromwärmetauscher vorbeileitende zweite Bypassklappe zwischen der Außenluftöffnung und der Fortluftöffnung des Gerätegehäuses ermöglichen eine Rückkühlung des Abluft-Zuluftstromes unter Umgehung der Kreuzstromwärmetauscher und gewährleisten eine Reduktion des Druckverlustes infolge der Umgehung der Luftströmung durch die Kreuzstromwärmetauscher bei geringer Rückkühlwirkung mit und ohne mechanischen Kühlung des Abluft-Zuluftstromes durch bedarfsweise Aktivierung der mechanischen Kühlung.A first bypass flap between the exhaust air opening and the supply air opening of the device housing, which directs the outside air/exhaust air flow past the first and second cross-flow heat exchanger, and a second bypass flap between the outside air opening and the exhaust air opening of the device housing, which directs the exhaust air/supply air flow past the first and second cross-flow heat exchanger, allow the exhaust air to be re-cooled -Inlet air flow bypassing the cross-flow heat exchanger and ensure a reduction in pressure loss as a result of bypassing the air flow through the cross-flow heat exchanger with a low recooling effect with and without mechanical cooling of the exhaust air-inlet air flow by activating mechanical cooling as required.
Eine einstufige direkte adiabatische Sprühbefeuchtung im Strömungsweg des Abluftstromes vor dem Einlass des zweiten Kreuzstromwärmetauschers und eine zweistufige indirekte adiabatische Sprühbefeuchtung im Strömungsweg des Außenluft-Fortluftstromes zwischen dem Auslass des ersten Kreuzstromwärmetauschers und dem Einlass des zweiten Kreuzstromwärmetauschers ermöglicht eine thermodynamische Behandlung der Luftströme mittels einer sehr effizienten und Energie sparenden adiabatischen Kühlung zur Befeuchtung und Vorkühlung des Abluftstromes bei gegenüber der Zulufttemperatur hoher Außenlufttemperatur.A one-stage direct adiabatic spray humidification in the flow path of the exhaust air flow before the inlet of the second cross-flow heat exchanger and a two-stage indirect adiabatic spray humidification in the flow path of the outdoor air-exhaust air flow between the outlet of the first cross-flow heat exchanger and the inlet of the second cross-flow heat exchanger enables a thermodynamic treatment of the air flows by means of a very efficient and Energy-saving adiabatic cooling for humidification and pre-cooling of the exhaust air flow when the outside air temperature is high compared to the supply air temperature.
Durch die Anordnung der Abluftöffnung und der Zuluftöffnung einerseits und der Fortluftöffnung und Außenluftöffnung andererseits jeweils auf einer Seite des Gerätegehäuses sowie der Abluftöffnung oberhalb der Zuluftöffnung und der Fortluftöffnung oberhalb der Außenluftöffnung eignet sich das Klimagerät zum Einsatz in Rechenanlagen, da die Zuluftöffnung des Gerätegehäuses so positioniert werden kann, dass sie, dass sie in den Zwischenraum eines elektrische und elektronische Geräte aufnehmenden Doppelbodens mündet. Dadurch ist eine optimale Anbindung des Klimagerätes an die Gegebenheiten eines Rechenzentrums möglich, indem auf der einen Seite des Klimagerätes warme Luft aus dem oberen Bereich des zu klimatisierenden Raumes abgeführt, direkt in den oberen Bereich des Klimagerätes eingeleitet und dort aufbereitet und dann im unteren Bereich wieder dem zu klimatisierenden Raum dort zugeführt wird, wo üblicherweise ein Doppelboden zur Aufnahme von Kühlluft aus dem Doppelboden ansaugenden elektrischen und elektronischen Geräte aufgebaut ist. Auf der anderen Seite des Klimagerätes wird im unteren Bereich Außenluft zur Rückkühlung angesaugt und im oberen Bereich als erwärmte Fortluft vom Klimagerät an den Außenraum abgegeben.The arrangement of the exhaust air opening and the air supply opening on the one hand and the exhaust air opening and outside air opening on the other hand on one side of the device housing as well as the exhaust air opening above the air supply opening and the exhaust air opening above the outside air opening makes the air conditioning unit suitable for use in computing systems, since the air intake openings of the device housing are positioned in this way can, that they, that they open into the intermediate space of a double floor accommodating electrical and electronic devices. This enables the air conditioner to be optimally connected to the conditions in a data center, as warm air is discharged from the upper area of the room to be air-conditioned on one side of the air conditioner, fed directly into the upper area of the air conditioner and processed there and then again in the lower area is supplied to the room to be air-conditioned where a double floor is usually set up for receiving cooling air from the double floor sucking electrical and electronic devices. On the other side of the air conditioning unit, outside air is sucked in for recooling in the lower area and discharged from the air conditioning unit to the outside area as warmed exhaust air in the upper area.
Die vorstehend beschriebene Konfiguration eines Klimagerätes ermöglicht einen Betrieb des Klimagerätes bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen und Sollwerten der Temperatur, der relativen Feuchte und des CO2-Gehalts der Luft im zu klimatisierenden Raum mit den Merkmalen der Ansprüche 15 bis 28.The configuration of an air conditioning device described above enables the air conditioning device to be operated under different ambient conditions and setpoint values for the temperature, the relative humidity and the CO2 content of the air in the room to be air-conditioned with the features of
Anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen sollen zum besseren Verständnis der Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Klimagerätes dessen Konfiguration sowie mehrere Betriebszustände für unterschiedliche Umgebungsbedingungen und Sollwerte der Temperatur und Luftfeuchtigkeit im zu klimatisierenden Raum erläutert werden. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Klimageräts mit einem Gerätegehäuse mit Außenluft-, Zuluft-, Abluft- und Fortluftanschlüssen, einem Fortluft- und Zuluftventilator, Kreuzstromwärmetauschern, adiabatischen Sprühbefeuchtungseinrichtungen, einem Kondensator, einem Kaltwasserregister oder Verdampfer und einer als Warmwasserregister, Kondensator oder Kombiregister ausgebildeten Nacherwärmungseinrichtung, sowie Klappen zur Steuerung der Luftströme; -
2 das Klimagerät gemäß1 mit einer Hybrid-Kälteanlage mit einem Kompressor und einem Kaltwasser- und Warmwasserwärmetauscher, an die der Kondensator, das Kaltwasserregister und die Nacherwärmungseinrichtung angeschlossen sind; und -
3 bis11 in das Klimagerät gemäß1 eingetragene Luftströme zur Klimatisierung eines Raumes bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen und Sollwerten der Temperatur und Luftfeuchtigkeit im zu klimatisierenden Raum.
-
1 a schematic representation of an air conditioning device with a device housing with outside air, supply air, exhaust air and exhaust air connections, an exhaust air and supply air fan, cross-flow heat exchangers, adiabatic spray humidification devices, a condenser, a cold water register or evaporator and a reheating device designed as a hot water register, condenser or combination register, and flaps to control airflow; -
2 the air conditioner according to1 with a hybrid refrigeration system with a compressor and a cold water and hot water heat exchanger, to which the condenser, the cold water register and the post-heating device are connected; and -
3 until11 into the air conditioner according to1 Airflows introduced for air conditioning in a room with different ambient conditions and target values for temperature and humidity in the room to be air-conditioned.
Das schematisch in
Aus dieser Anordnung der Gehäuseöffnungen ergeben sich im Umluftbetrieb des Klimageräts zwei Haupt-Strömungswege, von denen der Außenluft-Fortluftstrom AU-FO vom zu klimatisierenden Raum weggerichtet ist, während der Abluft-Zuluftstrom AB-ZU in den zu klimatisierenden Raum gerichtet ist, und im Außenluftbetrieb ein in den zu klimatisierenden Raum gerichteter Außenluft-Zuluftstrom AU-ZU und ein vom zu klimatisierenden Raum weg gerichteter Abluft-Fortluftstrom AB-FO.This arrangement of the housing openings results in two main flow paths in the recirculation mode of the air conditioner, of which the outside air-exhaust air flow AU-FO is directed away from the room to be air-conditioned, while the exhaust air-supply air flow AB-ZU is directed into the room to be air-conditioned, and in Outdoor air operation an outdoor air supply air flow AU-ZU directed into the room to be air-conditioned and an exhaust air outgoing air flow AB-FO directed away from the room to be air-conditioned.
Das Klimagerät weist mehrere Aggregate zur Luftstromerzeugung und thermodynamischen Luftbehandlung sowie mehrere steuerbare Klappen auf, durch die verschiedene Luftströmungen erzeugt, bezüglich ihrer Temperatur und ihres Feuchtegehaltes behandelt, gefiltert und im Umluftbetrieb als Außenluft-Fortluftstrom AU-FO von der Außenluftöffnung 14 über zwei hintereinander angeordneter Kreuzstromwärmetauscher 31, 32 zur Fortluftöffnung 13 sowie als Abluft-Zuluftstrom AB-ZU von der Abluftöffnung 11 über die Kreuzstromwärmetauscher 31, 32 zur Zuluftöffnung 12 geleitet werden, während im Außenluftbetrieb ein in den zu klimatisierenden Raum gerichteter Außenluft-Zuluftstrom AU-ZU und ein vom zu klimatisierenden Raum weg gerichteter Abluft-Fortluftstrom AB-FO über die nebeneinander angeordneten Kreuzstromwärmetauscher 31, 32 geleitet werden.The air conditioning unit has several units for air flow generation and thermodynamic air treatment as well as several controllable flaps, through which various air flows are generated, treated with regard to their temperature and moisture content, filtered and in recirculation mode as outside air exhaust air flow AU-FO from the outside air opening 14 via two cross-flow heat exchangers arranged one behind the other 31, 32 to the
Die Aggregate zur Luftstromerzeugung bestehen aus einem nahe der Zuluftöffnung 12 angeordneten und damit den Abluft-Zuluftstrom AB-ZU ansaugenden, vorzugsweise direkt angetriebenen und stufenlos steuer- oder regelbaren Zuluftventilator 21 sowie einem nahe der Fortluftöffnung 13 angeordneten und damit den Außenluft-Fortluftstrom AU-FO ansaugenden, ebenfalls vorzugsweise direkt angetriebenen und stufenlos steuer- oder regelbaren Fortluftventilator 22.The aggregates for air flow generation consist of a
Die Aggregate zur thermodynamischen Luftbehandlung bestehen aus
- - den je nach Betriebsart hintereinander geschalteten bzw. übereinander angeordneten ersten und
31, 32, in denen im Umluftbetrieb ein Energieaustausch zwischen dem Abluft-Zuluftstrom AB-ZU und dem Außenluft-Fortluftstrom AU-FO stattfindet, während im Außenluftbetrieb zur freien Kühlung mit und ohne Zuschaltung der mechanischen Kühlung mittels des Verdampfers und Kondensators einer Kälteanlage bzw. eineszweiten Kreuzstromwärmetauschern Kaltwasserregister 51 undKondensators 52 einer Hybrid-Kälteanlage 5 der Außenluft-Zuluftstrom AU-ZU sowie der Abluft-Fortluftstrom AB-FO über Bypassklappen durch den ersten und 31, 32 ohne Energieaustausch geleitet werden,zweiten Kreuzstromwärmetauscher - - dem im Strömungsweg des Abluft-Zuluftstromes AB-ZU bzw. Außenluft-Zuluftstrom AU-ZU angeordneten Verdampfer der Kälteanlage oder
Kaltwasserregister 51 der Hybrid-Kälteanlage 5 und dem im Strömungsweg des Außenluft-Fortluftstrom AU-FO bzw. Abluft-Fortluftstrom AB-FOangeordneten Kondensator 52 der Kälteanlage bzw. Hybrid-Kälteanlage 5, - - der als Warmwasserregister, Kondensator oder Kombiregister als Reheat bei Entfeuchtung
ausgebildeten Nacherwärmungseinrichtung 9 zur Nacherwärmung und genauen Feuchte- und Temperaturregelung der Zuluft ZU, - -
41, 42, mit denen eine adiabate Kühlung durch Versprühen und/oder Verdunsten von Wasser erfolgt, wobei eine einstufige direkteadiabatischen Sprühbefeuchtungseinrichtungen adiabatische Sprühbefeuchtungseinrichtung 41 vor einem Eingang desersten Kreuzstromwärmetauschers 31 in Strömungsrichtung des Abluft-Zuluftstromes AB-ZU und eine zweistufige indirekteadiabatische Sprühbefeuchtungsstufe 42 zwischen einem Ausgang desersten Kreuzstromwärmetauschers 31 und einem Eingang deszweiten Kreuzstromwärmetauschers 32 in Strömungsrichtung des Außenluft-Fortluftstromes AU-FO angeordnet ist und - - einem im Strömungsweg des Abluft-Zuluftstromes AB-ZU hinter der
Abluftöffnung 11angeordneten Abluftfilter 15 sowie einem im Strömungsweg des Außenluft-Fortluftstromes AU-FO hinter derAußenluftöffnung 14angeordneten Außenluftfilter 16.
- - The first and second
31, 32, which are connected in series or arranged one above the other, depending on the operating mode, in which an energy exchange between the exhaust air supply air flow AB-ZU and the outside air exhaust air flow AU-FO takes place in circulating air mode, while in outside air mode for free cooling with and without switching on the mechanical cooling by means of the evaporator and condenser of a refrigeration system or across-flow heat exchangers cold water register 51 andcondenser 52 of ahybrid refrigeration system 5, the outside air supply air flow AU-ZU and the exhaust air exhaust air flow AB-FO via bypass flaps through the first and second 31 , 32 be conducted without energy exchange,cross-flow heat exchanger - - The evaporator of the refrigeration system or
cold water register 51 of thehybrid refrigeration system 5 arranged in the flow path of the exhaust air-supply air flow AB-ZU or outside air-supply air flow AU-ZU and the evaporator in the flow path of the outside air-exhaust air flow AU-FO or exhaust air-exhaust air flow AB-FO arrangedcondenser 52 of the refrigeration system orhybrid refrigeration system 5, - - the
post-heating device 9 designed as a hot water register, condenser or combination register as a reheat during dehumidification for post-heating and precise humidity and temperature control of the incoming air, - - Adiabatic
41, 42, with which adiabatic cooling takes place by spraying and/or evaporating water, with a single-stage direct adiabaticspray moistening devices spray moistening device 41 in front of an inlet of the firstcross-flow heat exchanger 31 in the flow direction of the exhaust air supply air flow AB-ZU and a two-stage indirect adiabaticSpray humidification stage 42 is arranged between an output of the firstcross-flow heat exchanger 31 and an input of the secondcross-flow heat exchanger 32 in the flow direction of the outside air exhaust air flow AU-FO and - - an
exhaust air filter 15 arranged in the flow path of the exhaust air supply air flow AB-ZU behind theexhaust air opening 11 and anoutside air filter 16 arranged in the flow path of the outside air exhaust air flow AU-FO behind theoutside air opening 14.
Zur Steuerung der Luftströme im Klimagerät ist eine Zuluftklappe 61 zwischen dem einen Ausgang des ersten Kreuzstromwärmetauschers 31 und dem Verdampfer/Kaltwasserregister 51 bzw. Zuluftventilator 21, durch die im Umluftbetrieb der Abluft-Zuluftstrom AB-ZU strömt, und eine Zuluft-Bypassklappe 62 zwischen dem anderen Ausgang des ersten Kreuzstromwärmetauschers 31 und dem Verdampfer/Kaltwasserregister 51 zur Beimischung eines Außenluft-Teilstromes AU in den Zuluftstrom ZU angeordnet, um bei Anwesenheit von Personen dem zu klimatisierenden Raum Frischluft zuzuführen. Eine im Umluftbetrieb vom Außenluft-Fortluftstrom AU-FO durchströmte Fortluftklappe 63 ist zwischen dem einen Ausgang des zweiten Kreuzstromwärmetauschers 32 und dem Kondensator 52 bzw. Fortluftventilator 22 und eine Fortluft-Bypassklappe 64 ist zwischen dem anderen Ausgang des zweiten Kreuzstromwärmetauschers 32 und dem Kondensator 52 bzw. Fortluftventilator 22 zur Beimischung eines Abluft-Teilstromes AB in den Fortluftstromes FO zur Einstellung der Volumenstrombalance angeordnet, indem ein Teilvolumen des Abluftstromes AB dem Fortluftstrom FO beigemischt wird. Die Zuluft- und Fortluftklappen 61, 63 sowie Zuluft- und Fortluft-Bypassklappen 62, 64 sind vorzugsweise unabhängig voneinander stufenlos einstellbar.To control the air flows in the air conditioning unit, there is a
Zur Verringerung des Luftdurchsatzes durch bzw. zum Umfahren des ersten und zweiten Kreuzstromwärmetauschers 31, 32 sind erste und zweite Umluft-Bypassklappen 71, 72 zwischen der Abluftöffnung 11 und der Zuluftöffnung 12 des Gerätegehäuses 1 und zwischen der Außenluftöffnung 14 und der Fortluftöffnung 13 des Gerätegehäuses 1 vorgesehen, mit denen der durch die Kreuzstromwärmetauscher 31, 32 gebildete Luftwiderstand ausgeschaltet werden kann.To reduce the air throughput through or to bypass the first and second
An dem einen Eingang des ersten Kreuzstromwärmetauschers 31 und an dem einen Ausgang des zweiten Kreuzstromwärmetauschers 32 sind erste und zweite Wärmetauscher-Bypassklappen 81, 82 angeordnet, deren Stellung bestimmt, ob ein Volumenstrom durch den Kreuzstromwärmetauscher geleitet oder über einen Bypass an dem Kreuzstromwärmetauscher vorbeigeführt wird.First and second heat exchanger bypass flaps 81, 82 are arranged at one inlet of the first
Die Hybrid-Kälteanlage 5 enthält einen Kältemittelkreislauf, und einen Kalt- und Warmwasserkreislauf, die über einen Kaltwasserwärmetauscher 55 als Verdampfer für den Kältekreis und einen Warmwasserwärmetauscher 90 als Kondensator thermisch miteinander verbunden sind. Der Kältemittelkreislauf enthält einen Verdichter 50, eine Kältemittelleitung 53 und ein Drosselventil 54 sowie die Kältemittelleitungen des als Kältemittel/Wasser-Glykol-Wärmetauscher ausgebildeten Kaltwasserwärmetauschers 55 als Verdampfer und des Warmwasserwärmetauschers 90 als Kondensator. Der Kaltwasserkreislauf überträgt die im Kältemittelkreislauf erzeugte Kälte über den Kaltwasserwärmetauscher 55, eine Kaltwasser- oder Soleleitung 56 mit Kaltwasserreservoir 58 und eine Kaltwasserpumpe 57 auf das Kaltwasserregister 51. Der optional vorgesehene Warmwasserkreislauf enthält den Warmwasserwärmetauscher 90 zur Auskopplung mindestens eines Teils der notwendigen Verflüssigungsenergie, die über eine Warmwasserleitung 91 mit einem Warmwasserreservoir 93 und eine Warmwasserpumpe 92 auf die Nacherwärmungseinrichtung 9 geleitet wird. Während der Kaltwasserwärmetauscher 55 auf der Niederdruckseite des Verdichters 50 zwischen dem Drosselventil 54 und dem Verdichter 50 angeordnet ist, ist der Kaltwasserwärmetauscher 55 auf der Hochdruckseite des Verdichters 50 zwischen dem Drosselventil 54 und dem Verdichter 50 vorgesehen. Die Hybrid-Kälteanlage 5 kann auch als Anlage mit mehreren Kreisläufen ausgeführt werden.The
Da die Hybrid-Kälteanlage 5 vollständig auf der Fortluftseite des Klimageräts angeordnet ist, wird sichergestellt, dass bei einer Leckage oder Havarie der Hybrid-Kälteanlage 5 das Kältemittel mittels des Fortluftventilators 22 mit der Fortluft direkt über die Fortluftöffnung ausgeblasen wird, während andererseits auf der Zuluftseite der Verdampfer 51 ganzjährig eine effiziente Kühlung der Zuluft gewährleistet. Eine auf der Fortluftseite installierte Überwachungseinrichtung kann darüber hinaus bei einer Leckage oder Havarie einen optischen und/oder akustischen Alarm abgeben.Since the
Der optional vorgesehene und einen Teil der Kondensationswärme auskoppelnde Warmwasserwärmetauscher 90 leitet zur Nacherwärmung des Zuluftstromes bei der Feuchteregelung Warmwasser auf die Nacherwärmungseinrichtung 9. Alternativ oder zusätzlich kann eine den Abluftstrom und den Zuluftstrom überbrückende erste Umluft-Bypassklappe 71 zur gesteuerten Beimischung eines Teils des Abluftstromes zum Zuluftstrom vorgesehen werden, so dass mit der ersten Umluft-Bypassklappe 71 dem Zuluftstrom warme Luft beigemischt werden kann, um die gewünschte Luftfeuchtigkeit und Temperatur im zu klimatisierenden Raum einzustellen.The hot
In den schematischen Darstellungen der
Mit dem in den
- - im Umluftbetrieb wird ein Außenluftstrom AU über die Außenluftöffnung 14 des Gerätegehäuses 1 angesaugt und als Außenluft-Fortluftstrom AU-FO über
- -
den ersten Kreuzstromwärmetauscher 31, - - die optional aktivierbare zweistufige indirekte adiabatische Sprühbefeuchtung 42 zur adiabaten Kühlung des Außenluft-Fortluftstromes AU-FO,
- -
den zweiten Kreuzstromwärmetauscher 32 und, - -
den Kondensator 52 der optional aktivierbaren Hybrid-Kälteanlage 5 als Fortluftstrom FO über die Fortluftöffnung 13 des Gerätegehäuses 1 und
Abluftöffnung 11 des Gerätegehäuses 1 angesaugt und als Abluft-Zuluftstrom AB-ZU- - entgegen der Strömungsrichtung des Außenluft-Fortluftstromes AU-FO durch den ersten und zweiten Kreuzstromwärmetauscher 31, 32,
- -
das Kaltwasserregister 51 der optional aktivierbaren Hybrid-Kälteanlage 5 zum Herunterkühlen des Zuluftstromes ZU, der mittels der Erwärmungs- und/oder Entfeuchtungseinrichtung 9 oder der über die erste Umluft-Bypassklappe 71 beigemischten warmen Abluft AB konditioniert, d.h. bezüglich der Feuchtigkeit und Temperatur eingestellt, als Zuluftstrom ZU über die Zuluftöffnung 12 des Gerätegehäuses 1 an den zu klimatisierenden Raum abgegeben wird,
Kälteanlage 5 ein Außenluftstrom AU über die Außenluftöffnung 14 des Gerätegehäuses 1 angesaugt und als Zuluftstrom ZU über- -
den ersten Kreuzstromwärmetauscher 31 bei geöffneter erster Wärmetauscher-Bypassklappe 81, - - die Zuluft-
Bypassklappe 62 und - -
das Kaltwasserregister 51 der optional aktivierbaren Hybrid-Kälteanlage 5 zum Herunterkühlen des Zuluftstromes ZU, der mittels der Erwärmungs- und/oder Entfeuchtungseinrichtung 9 oder der über die erste Umluft-Bypassklappe 71 beigemischten warmen Abluft AB konditioniert, d.h. bezüglich der Feuchtigkeit und Temperatur eingestellt und als Zuluftstrom ZU über die Zuluftöffnung 12 des Gerätegehäuses 1 an den zu klimatisierenden Raum abgegeben wird, wobei
Abluftöffnung 11 des Gerätegehäuses 1 angesaugt und als Fortluftstrom FO über- -
den zweiten Kreuzstromwärmetauscher 32, - - die Fortluft-
Bypassklappe 64 und - -
den Kondensator 52 der optional aktivierten Hybrid-Kälteanlage 5 und über dieFortluftöffnung 13 des Gerätegehäuses 1 an die Umgebung abgegeben wird.
- -
- - In recirculation mode, an outside air flow AU is sucked in via the outside air opening 14 of the device housing 1 and as an outside air exhaust air flow AU-FO
- - the first
cross-flow heat exchanger 31, - - the optionally activatable two-stage indirect
adiabatic spray humidification 42 for adiabatic cooling of the outside air exhaust air flow AU-FO, - - the second
cross-flow heat exchanger 32 and, - - The
condenser 52 of the optionally activatablehybrid refrigeration system 5 as exhaust air flow FO via the exhaust air opening 13 of the device housing 1 and
- - against the flow direction of the outside air exhaust air flow AU-FO through the first and second
31, 32,cross-flow heat exchanger - - The
cold water register 51 of the optionally activatablehybrid refrigeration system 5 for cooling down the supply air flow ZU, which is conditioned by means of the heating and/ordehumidifying device 9 or the warm exhaust air AB mixed in via the first circulatingair bypass flap 71, ie adjusted with regard to humidity and temperature, is released as supply air flow ZU via thesupply air opening 12 of the device housing 1 to the room to be air-conditioned,
hybrid refrigeration system 5 being switched on, an outdoor air flow AU is sucked in via theoutdoor air opening 14 of the device housing 1 and supplied as an inlet air flow ZU- - The first
cross-flow heat exchanger 31 with the first heatexchanger bypass flap 81 open, - - The supply
air bypass damper 62 and - - The
cold water register 51 of the optionally activatablehybrid refrigeration system 5 for cooling down the supply air flow ZU, which is conditioned by means of the heating and/ordehumidifying device 9 or the warm exhaust air AB mixed in via the first recirculatingair bypass flap 71, i.e. adjusted with regard to humidity and temperature and is delivered as a supply air flow ZU via thesupply air opening 12 of the device housing 1 to the room to be air-conditioned, wherein
- - the second
cross-flow heat exchanger 32, - - The exhaust
air bypass damper 64 and - - The
condenser 52 of the optionally activatedhybrid refrigeration system 5 and the exhaust air opening 13 of the device housing 1 is discharged to the environment.
- - the first
Daraus ergeben sich die in den
In den schematischen Darstellungen der
In den
Der eine Ablufttemperatur TAB aufweisende warme Abluft-Zuluftstrom AB-ZU wird im Umluftbetrieb im zweiten Kreuzstromwärmetauscher 32 im Gegenstrom mittels des Außenluft-Fortluftstromes AU-FO heruntergekühlt, der im ersten Kreuzstromwärmetauscher 31 den heruntergekühlten Abluft-Zuluftstrom AB-ZU mit der kalten Außenlufttemperatur TAU des Außenluftstromes AU weiter herunterkühlt und über die Zuluftöffnung 12 an den zu klimatisierenden Raum abgegeben wird, während der hierbei erwärmte Außenluft-Fortluftstrom AU-FO infolge des Herunterkühlens des Abluft-Zuluftstromes AB-ZU im zweiten Kreuzstromwärmetauscher 32 entsprechend erwärmt als warmer Fortluftstrom FO über die Fortluftöffnung 13 an die Umgebung abgegeben wird.The warm exhaust air supply air flow AB-ZU, which has an exhaust air temperature T AB , is cooled down in recirculation mode in the second
Die in
Zur Regelung der Zulufttemperatur TZU kann auch der über die Fortluftöffnung 13 des Gerätegehäuses 1 abgegebene Fortluftstrom FO, insbesondere durch Veränderung der Fördermenge des Fortluftventilators 22, variiert werden. Durch die Regelung des Fortluftstromes FO erfolgt bei einem geringen Fortluftstrom FO ein geringerer Wärmeübergang vom Abluft-Zuluftstrom AB-ZU zum Außenluft-Fortluftstrom AU-FO, so dass die Zulufttemperatur TZU erhöht wird, während bei einem starken Fortluftstrom ein großer Wärmeübergang vom Abluft-Zuluftstrom AB-ZU zum Außenluft-Fortluftstrom AU-FO erfolgt, wodurch die Zulufttemperatur TZU verringert wird.To control the supply air temperature T ZU , the exhaust air flow FO released via the exhaust air opening 13 of the device housing 1 can also be varied, in particular by changing the flow rate of the
Bei dem in
Der über die Außenluftöffnung 14 dem Klimagerät mit der Außenlufttemperatur TAU zugeführte Außenluftstrom AU kühlt in dem ersten Kreuzstromwärmetauscher 31 den im zweiten Kreuzstromwärmetauscher 32 bereits herabgekühlten Abluftstrom AB weiter herunter, während der im zweiten Kreuzstromwärmetauscher 32 erwärmte Außenluft-Fortluftstrom AU-FO als Fortluftstrom FO über den Kondensator 52 an die Fortluftöffnung 13 abgegeben wird. Ein Teil des im ersten Kreuzstromwärmetauscher 31 erwärmten Außenluft-Fortluftstromes AU-FO wird durch die geregelte Öffnung der Zuluft-Bypassklappe 62 dem Zuluftstrom ZU beigemischt und der verbleibende Teil des Außenluft-Fortluftstromes AU-FO kühlt im Gegenstrom im zweiten Kreuzstromwärmetauscher 32 den warmen Abluft-Zuluftstrom AB-ZU herunter.The outside air flow AU supplied to the air-conditioning unit at the outside air temperature T AU via the
Der im ersten Kreuzstromwärmetauscher 31 heruntergekühlte Abluft-Zuluftstrom AB-ZU wird mittels des Kaltwasserregisters 51 der aktivierten Hybrid-Kälteanlage 5 auf die Zulufttemperatur TZU heruntergekühlt und bei zu hoher Temperatur durch Aktivierung der als Warmwasserregister 9 ausgebildeten Nacherwärmungseinrichtung erwärmt und über die Zuluftöffnung 12 an den zu klimatisierenden Raum abgegeben.The exhaust air supply air flow AB-ZU cooled down in the first
Bei dem in
Bei dieser Betriebsweise wird wegen der korrekten Abluftfeuchte auf eine adiabate Kühlung des Abluft-Zuluftstromes AB-ZU und des Außenluft-Fortluftstromes AU-FO verzichtet und stattdessen die mechanische Kühlung durch Einschaltung des Kaltwasserregisters 51 und des Kondensators 52 aktiviert. Steigt der Istwert der Abluftfeuchte über dessen Sollwert, so wird optional das Warmwasserregister 9 aktiviert, wobei der Abluft-Zuluftstrom AB-ZU durch das Kaltwasserregister 51 der aktivierten Hybrid-Kälteanlage 5 und das Warmwasserregister 9 und der Außenluft-Fortluftstrom AU-FO durch den Kondensator 52 der aktivierten Hybrid-Kälteanlage 5 geführt werden.In this mode of operation, due to the correct extract air humidity, there is no adiabatic cooling of the extract air supply air flow AB-ZU and the outside air extract air flow AU-FO and instead mechanical cooling is activated by switching on the
Bei dem in
Der mittels der einstufigen direkten adiabatischen Sprühbefeuchtung 41 heruntergekühlte warme Abluft-Zuluftstrom AB-ZU wird durch den zweiten Kreuzstromwärmetauscher 32 und ersten Kreuzstromwärmetauscher 31, die geöffnete Zuluftklappe 61 und den zur Kühlung der Zulufttemperatur TZU auf deren Sollwert optional aktivierten Kaltwasserregister 51 mittels des Zuluftventilators 21 zur Zuluftöffnung 12 geleitet. Zur Feuchteregelung der Zuluft ZU wird durch geregelte Öffnung der Zuluft-Bypassklappe 62 ein Teil des warmen Außenluft-Fortluftstromes AU-FO dem Abluft-Zuluftstrom AB-ZU beigemischt und zur Volumenstrombalance ein Teil des heruntergekühlten Abluft-Zuluftstromes AB-ZU durch geregelte Öffnung der Fortluft-Bypassklappe 64 dem Fortluftstrom FO beigemischt.The warm exhaust air supply air flow AB-ZU, which has been cooled down by means of the single-stage direct
Bei dem in
Die über die Außenluftöffnung 14 dem Klimagerät mit der hohen Außenlufttemperatur TAU zugeführte Außenluft AU wird im Gegenstrom im ersten Kreuzstromwärmetauscher 31 mittels der ersten oder der ersten und zweiten Stufe der zweistufigen indirekten adiabatischen Sprühbefeuchtung 42 als Außenluft-Fortluftstrom AU-FO bei geschlossener erster Wärmetauscher-Bypassklappe 81 heruntergekühlt und kühlt bei geschlossener zweiter Wärmetauscher-Bypassklappe 82 im Gegenstrom den die Ablufttemperatur TAB aufweisenden Abluft-Zuluftstrom AB-ZU herunter, der über den ersten Kreuzstromwärmetauscher 31 und die Zuluftklappe 61 geleitet wird. Je nach Abweichung des Istwertes der Zulufttemperatur TZU von deren Sollwert wird optional die Hybrid-Kälteanlage 5 zugeschaltet und der über das Kaltwasserregister 51 geleitete Abluft-Zuluftstrom AB-ZU heruntergekühlt und über die Zuluftöffnung 12 an den zu klimatisierenden Raum abgegeben, während der Fortluftstrom FO über den Kondensator 52 und die Fortluftöffnung 13 an den Außenraum abgegeben wird.The outside air AU supplied to the air conditioner with the high outside air temperature T AU via the
Eine weitere Variante bei einer Abweichung des Istwertes der Zulufttemperatur TZU von deren Sollwert besteht darin, die Drehzahl des Fortluftventilators 52 zu verändern bzw. einen weiteren Fortluftventilator zuzuschalten.A further variant in the event of a deviation of the actual value of the supply air temperature T ZU from its setpoint consists in changing the speed of the
Bei dem in
Zur Reduktion des Druckverlustes bei geringer Rückkühlwirkung können der Abluft-Zuluftstrom AB-ZU durch Öffnen der ersten Umluft-Bypassklappe 71 und der Außenluft-Fortluftstrom AU-FO durch Öffnung der zweiten Umluft-Bypassklappe 72 am ersten und zweiten Kreuzstromwärmetauscher 31, 32 bei geschlossener Zuluftklappe 61, Zuluft-Bypassklappe 62, Fortluftklappe 63 und Fortluft-Bypassklappe 64 vorbeigeleitet und der Abluft-Zuluftstrom AB-ZU durch Aktivierung der Hybrid-Kälteanlage 5 rückgekühlt werden. Optional kann bei zu hoher Zuluftfeuchte nach dem Kaltwasserregister 51 das Warmwasserregister 9 zugeschaltet werden.In order to reduce the pressure loss with a low re-cooling effect, the exhaust air supply air flow AB-ZU can be reduced by opening the first circulating
Bei sehr hoher Außentemperatur kann alternativ der Außenluft-Fortluftstrom AU-FO durch den ersten und zweiten Kreuzstromwärmetauscher 31, 32 mit eingeschalteter Sprüheinrichtung geleitet werden. Dadurch sinkt die Temperatur des Außenluft-Fortluftstromes AU-FO vor dem Kondensator 52 und der Kältekreislauf weist einen signifikant besseren Wirkungsgrad auf.If the outside temperature is very high, the outside air exhaust air flow AU-FO can alternatively be passed through the first and second
Bei Außenlufttemperaturen TAU und Feuchtigkeit der Außenluft AU die ungefähr der erforderlichen Zulufttemperatur Tzu und Feuchtigkeit der Zuluft entsprechen (TAU ≈ TZU) kann gemäß
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Gerätegehäusedevice housing
- 55
- Hybrid-KälteanlageHybrid refrigeration system
- 99
- Nacherwärmungseinrichtung (Warmwasserregister, Kondensator, Kombiregister als Reheat bei Entfeuchtung)Reheating device (hot water register, condenser, combi register as reheat for dehumidification)
- 1111
- Abluftöffnungexhaust vent
- 1212
- Zuluftöffnungsupply air opening
- 1313
- Fortluftöffnungexhaust vent
- 1414
- Außenluftöffnungoutside air vent
- 1515
- Abluftfilterexhaust filter
- 1616
- Außenluftfilteroutdoor air filter
- 2121
- Zuluftventilatorsupply air fan
- 2222
- Fortluftventilatorexhaust fan
- 3131
- erster Kreuzstromwärmetauscherfirst cross-flow heat exchanger
- 3232
- zweiter Kreuzstromwärmetauschersecond cross-flow heat exchanger
- 4141
- einstufige direkte adiabatische Sprühbefeuchtungsingle-stage direct adiabatic spray humidification
- 4242
- zweistufige indirekte adiabatische Sprühbefeuchtungtwo-stage indirect adiabatic spray humidification
- 5050
- Kompressor / Verdichtercompressor / compressor
- 5151
- Verdampfer / KaltwasserregisterEvaporator / cold water coil
- 5252
- Kondensatorcapacitor
- 5353
- Kältemittelleitungrefrigerant line
- 5454
- Drosselventilthrottle valve
- 5555
- Kaltwasserwärmetauscher als VerdampferCold water heat exchanger as evaporator
- 5656
- Kaltwasserleitungcold water pipe
- 5757
- Kaltwasserpumpecold water pump
- 5858
- Kaltwasserreservoircold water reservoir
- 6161
- Zuluftklappesupply air damper
- 6262
- Zuluft-BypassklappeSupply air bypass damper
- 6363
- Fortluftklappeexhaust damper
- 6464
- Fortluft-Bypassklappeexhaust air bypass damper
- 71, 7271, 72
- erste und zweite Umluft-Bypassklappefirst and second recirculation bypass flap
- 81, 8281, 82
- erste und zweite Wärmetauscher-Bypassklappefirst and second heat exchanger bypass flap
- 9090
- Warmwasserwärmetauscher als KondensatorHot water heat exchanger as a condenser
- 9191
- Warmwasserleitunghot water pipe
- 9292
- Warmwasserpumpehot water pump
- 9393
- Warmwasserreservoirhot water reservoir
- ABAWAY
- Abluftstromexhaust flow
- AUAU
- Außenluftstromoutdoor air flow
- FOFO
- Fortluftstromexhaust airflow
- ZUTO
- Zuluftstromsupply airflow
- AB-FOAB-FO
- Abluft-Fortluftstromexhaust air flow
- AB-ZUFROM-TO
- Abluft-Zuluftstromexhaust-supply air flow
- AU-FOAU-FO
- Außenluft-Fortluftstromoutdoor air exhaust airflow
- AU-ZUAU-ZU
- Außenluft-Zuluftstromoutdoor air supply airflow
- AB'AWAY'
- Teil des Abluft-ZuluftstromesPart of the extract air supply air flow
- AU'AU'
- Teil des Außenluft-FortluftstromPart of outdoor air exhaust air flow
- ABBFIG
- Teil des Abluftstromespart of the exhaust air flow
- TAUDEW
- Außenlufttemperaturoutside air temperature
- TZUTZU
- Zulufttemperatursupply air temperature
- TFOTFO
- Fortlufttemperaturexhaust air temperature
- TABTAB
- Ablufttemperaturexhaust air temperature
- TW1 - TW3TW1 - TW3
- Wärmetauscher-Temperaturenheat exchanger temperatures
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