DE102022124979A1 - Adsorption dryer for drying air and method for drying air using an adsorption dryer - Google Patents

Adsorption dryer for drying air and method for drying air using an adsorption dryer Download PDF

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Torsten Meier
Lukas Stankiewicz
Patrick Hohenberg
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification

Abstract

Adsorptionstrockner (1) zum Trocknen von Luft (2), zumindest aufweisend:- einen Trockenmittelrotor (3) mit einem Trockenmittel (4); und- eine Erdwärmepumpe (5) zum Erwärmen von Regenerationsluft (6) zum Regenerieren des Trockenmittelrotors (3).Zudem wird ein Verfahren zum Trocknen von Luft (2) mit einem Adsorptionstrockner (1) vorgeschlagen.Adsorption dryer (1) for drying air (2), at least comprising: - a desiccant rotor (3) with a desiccant (4); and - a geothermal heat pump (5) for heating regeneration air (6) for regenerating the desiccant rotor (3). In addition, a method for drying air (2) using an adsorption dryer (1) is proposed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Adsorptionstrockner und ein Verfahren zum Trocknen von Luft. Der Adsorptionstrockner und das Verfahren sind beispielsweise zur Trinkwassergewinnung, Bautrocknung und/oder zum Trocknen von Luft für technische Anwendungen verwendbar.The present invention relates to an adsorption dryer and a method for drying air. The adsorption dryer and the process can be used, for example, for producing drinking water, drying buildings and/or for drying air for technical applications.

Adsorptionstrockner können Luft mit einem mit Trockenmittel beschichteten Trockenmittelrotor entfeuchten. Bei dem Trockenmittel kann es sich beispielsweise um Metallsilikat oder Silikagel handeln. Die zu entfeuchtende Luft wird durch den Trockenmittelrotor geleitet, der um eine Drehachse rotiert. Das Trockenmittel entzieht dabei der Luft Feuchtigkeit bzw. Wasserdampf. Um die entzogene Feuchtigkeit wieder aus dem Trockenmittel auszutreiben, kann der Trockenmittelrotor beispielsweise in Gegenrichtung mit heißer Luft durchströmt werden. Nachteilig an den bekannten Adsorptionstrocknern ist deren hoher Energiebedarf.Desiccant dryers can dehumidify air using a desiccant coated desiccant rotor. The desiccant can be, for example, metal silicate or silica gel. The air to be dehumidified is passed through the desiccant rotor, which rotates around an axis of rotation. The desiccant removes moisture or water vapor from the air. In order to drive the extracted moisture out of the desiccant again, the desiccant rotor can be flowed through with hot air in the opposite direction, for example. A disadvantage of the known adsorption dryers is their high energy requirement.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere einen Adsorptionstrockner zum Trocknen von Luft anzugeben, der sich durch einen geringeren Energiebedarf auszeichnet. Zudem soll auch ein Verfahren zum Trocknen von Luft mit einem Adsorptionstrockner angegeben werden, das sich durch einen geringeren Energiebedarf auszeichnet.The object of the invention is therefore to at least partially solve the problems described with reference to the prior art and in particular to provide an adsorption dryer for drying air which is characterized by a lower energy requirement. In addition, a method for drying air using an adsorption dryer should also be specified, which is characterized by lower energy requirements.

Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Adsorptionstrockner und einem Verfahren gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.These tasks are solved with an adsorption dryer and a method according to the features of the independent patent claims. Further advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims. It should be noted that the features listed individually in the patent claims can be combined with one another in any technologically sensible manner and define further embodiments of the invention. In addition, the features specified in the patent claims are specified and explained in more detail in the description, with further preferred embodiments of the invention being presented.

Hierzu trägt ein Adsorptionstrockner zum Trocknen von Luft bei, er zumindest folgendes aufweist:

  • - einen Trockenmittelrotor mit einem Trockenmittel; und
  • - eine Erdwärmepumpe zum Erwärmen von Regenerationsluft zum Regenerieren des Trockenmittelrotors.
An adsorption dryer contributes to the drying of air if it has at least the following:
  • - a desiccant rotor with a desiccant; and
  • - a geothermal heat pump for heating regeneration air to regenerate the desiccant rotor.

Bei der zu trocknenden Luft handelt es sich insbesondere um einen gasförmigen Stoff, der beispielsweise in der Erdatmosphäre anzutreffen ist und/oder hauptsächlich Stickstoff sowie Sauerstoff umfasst. Der Adsorptionstrockner kann ein Gehäuse, beispielsweise mit einer Gehäusehöhe von bis zu 3 m [Meter], einer Gehäusebreite von bis zu 3 m und/oder einer Gehäusetiefe von bis zu 3 m, aufweisen.The air to be dried is in particular a gaseous substance that can be found, for example, in the earth's atmosphere and/or mainly comprises nitrogen and oxygen. The adsorption dryer can have a housing, for example with a housing height of up to 3 m [meters], a housing width of up to 3 m and/or a housing depth of up to 3 m.

Bei dem Adsorptionstrockner handelt es sich um einen Luftentfeuchter, der der Luft unter Nutzung der Eigenschaften eines hygroskopischen Trockenmittels bzw. Sorptionsmittels Feuchtigkeit bzw. Wasserdampf entzieht. Bei dem Trockenmittel kann es sich um Metallsilikat und/oder Silikagel handeln. Der Adsorptionstrockner weist einen Trockenmittelrotor auf, in dem das Trockenmittel angeordnet und/oder der zumindest teilweise mit dem Trockenmittel beschichtet ist. Beispielsweise kann der Trockenmittelrotor eine von der Luft durchströmbare Wabenstruktur aufweisen, die mit dem Trockenmittel zumindest teilweise beschichtet ist. Der Trockenmittelrotor kann mit einem elektrischen Antrieb um eine Drehachse antreibbar sein. Hierzu kann der Trockenmittelrotor in dem Gehäuse des Adsorptionstrockners drehbar gelagert sein. Der Trockenmittelrotor kann (insbesondere parallel zu der Drehachse) eine Rotorlänge von beispielsweise 50 mm [Millimeter] bis 600 mm und/oder (insbesondere orthogonal zu der Drehachse) einen Rotordurchmesser von beispielsweise 200 mm bis 2000 mm aufweisen. Der Trockenmittelrotor durchläuft bei seiner Drehung um die Drehachse einen Trocknungsabschnitt des Adsorptionstrockners, in dem der Trockenmittelrotor (insbesondere parallel zu der Drehachse) mit der zu trocknenden Luft durchströmbar ist. DerTrocknungsabschnitt kann sich beispielsweise um 30° bis 315° um die Drehachse erstrecken. Dies kann bedeuten, dass der Trockenmittelrotor nur in einem Bereich mit der zu trocknenden Luft durchströmbar ist, der sich in dem Trocknungsabschnitt des Adsorptionstrockners befindet. Der Trocknungsabschnitt ist in dem Adsorptionstrockner insbesondere ortsfest ausgebildet bzw. dreht sich nicht mit dem Trockenmittelrotor mit.The adsorption dryer is a dehumidifier that removes moisture or water vapor from the air using the properties of a hygroscopic desiccant or sorbent. The desiccant can be metal silicate and/or silica gel. The adsorption dryer has a desiccant rotor in which the desiccant is arranged and/or which is at least partially coated with the desiccant. For example, the desiccant rotor can have a honeycomb structure through which air can flow and which is at least partially coated with the desiccant. The desiccant rotor can be driven about an axis of rotation using an electric drive. For this purpose, the desiccant rotor can be rotatably mounted in the housing of the adsorption dryer. The desiccant rotor can have a rotor length of, for example, 50 mm [millimeters] to 600 mm (in particular parallel to the axis of rotation) and/or (in particular orthogonal to the axis of rotation) a rotor diameter of, for example, 200 mm to 2000 mm. As it rotates about the axis of rotation, the desiccant rotor passes through a drying section of the adsorption dryer, in which the air to be dried can flow through the desiccant rotor (in particular parallel to the axis of rotation). The drying section can extend, for example, 30° to 315° around the axis of rotation. This can mean that the air to be dried can only flow through the desiccant rotor in an area that is located in the drying section of the adsorption dryer. The drying section in the adsorption dryer is designed to be particularly stationary or does not rotate with the desiccant rotor.

Beim Trocknen der Luft wird die Luft durch den Trocknungsabschnitt des Adsorptionstrockners geleitet. Dabei strömt die zu trocknende Luft, insbesondere (im Wesentlichen) parallel zu der Drehachse, von einer ersten Stirnseite des Trockenmittelrotors zu einer zweiten Stirnseite des Trockenmittelrotors und/oder laminar, durch den Teil des Trockenmittelrotors, der sich in dem Trocknungsabschnitt des Adsorptionstrockners befindet, wodurch die Luft mit dem Trockenmittel in Kontakt kommt und die Feuchtigkeit der Luft durch das Trockenmittel zumindest teilweise adsorbiert wird. Hierbei kann eine absolute Feuchte der Luft bzw. eine Wasserbeladung der Luft gesenkt werden.When drying the air, the air is passed through the drying section of the adsorption dryer. The air to be dried flows, in particular (essentially) parallel to the axis of rotation, from a first end face of the desiccant rotor to a second end face of the desiccant rotor and/or laminarly, through the part of the desiccant rotor that is located in the drying section of the adsorption dryer, whereby the air comes into contact with the desiccant and the moisture in the air is at least partially adsorbed by the desiccant. Here, the absolute humidity of the air or the water load in the air can be reduced.

Der Trockenmittelrotor ist in dem Regenerationsabschnitt des Adsorptionstrockners regenerierbar. DerTrockenmittelrotor durchläuft bei seiner Drehung um die Drehachse den Regenerationsabschnitt des Adsorptionstrockners. Der Regenerationsabschnitt kann sich beispielsweise um 90° bis 330° um die Drehachse des Trockenmittelrotors erstrecken. Dies kann bedeuten, dass der Trockenmittelrotor nur in einem Bereich mit der Regenerationsluft durchströmbar ist, der sich in dem Regenerationsabschnitt des Adsorptionstrockners befindet. Der Regenerationsabschnitt ist in dem Adsorptionstrockner insbesondere ortsfest ausgebildet bzw. dreht sich nicht mit dem Trockenmittelrotor mit. Beim Regenerieren wird die adsorptiv im Trockenmittel gebundene Feuchtigkeit ausgetrieben bzw. abgeführt, sodass das Trockenmittel anschließend in dem Trocknungsabschnitt des Adsorptionstrockners wieder Feuchtigkeit der Luft adsorbieren kann. Das Regenerieren erfolgt mittels Regenerationsluft, mit der der Trockenmittelrotor in dem Regenerationsabschnitt durchströmbar ist. Das Durchströmen des Trockenmittelrotors mit der Regenerationsluft kann insbesondere (im Wesentlichen) parallel zu der Drehachse des Trockenmittelrotors, (im Wesentlichen) laminar, von der zweiten Stirnseite des Trockenmittelrotors zu der ersten Stirnseite des Trockenmittelrotors und/oder im Vergleich zur zu entfeuchtenden Luft in eine entgegengesetzte Richtung erfolgen. Die Regenerationsluft kann durch eine Zirkulationsleitung zirkulieren.The desiccant rotor can be regenerated in the regeneration section of the adsorption dryer. As the desiccant rotor rotates around the axis of rotation, it passes through the regeneration section of the adsorption dryer. The regeneration section can extend, for example, by 90° to 330° around the axis of rotation of the desiccant rotor. This can mean that the regeneration air can only flow through the desiccant rotor in an area that is located in the regeneration section of the adsorption dryer. The regeneration section is designed to be stationary in the adsorption dryer or does not rotate with the desiccant rotor. During regeneration, the adsorptively bound moisture in the desiccant is expelled or removed, so that the desiccant can then adsorb moisture in the air again in the drying section of the adsorption dryer. The regeneration is carried out using regeneration air, which can flow through the desiccant rotor in the regeneration section. The regeneration air can flow through the desiccant rotor in particular (essentially) parallel to the axis of rotation of the desiccant rotor, (essentially) laminar, from the second end face of the desiccant rotor to the first end face of the desiccant rotor and/or in an opposite direction compared to the air to be dehumidified direction. The regeneration air can circulate through a circulation line.

Zum Regenerieren des Trockenmittelrotors bzw. des Trockenmittels muss die Regenerationsluft auf eine zum Regenerieren geeignete Temperatur (beispielsweise mindestens 100 °C [Celsius]) erwärmt werden. Hierzu umfasst der Adsorptionstrockner eine Erdwärmepumpe bzw. ist mit einer solchen verbunden. Die Erdwärmepumpe kann beispielsweise nach Art einer Sole-Wasser-Wärmepumpe ausgebildet sein. Durch die Erdwärmepumpe ist die Regenerationsluft zumindest teilweise auf die zum Regenerieren geeignete Temperatur erwärmbar. Durch die Erdwärmepumpe ist einem Erdreich Wärme entziehbar, das sich infolge von Sonnenstrahlung, dem Einsickern von Regenwasser und/oder durch einen Grundwasserstrom erwärmt. Zum Entziehen der Wärme aus dem Erdreich kann die Erdwärmepumpe eine Erdsonde und/oder einen Flächenkollektor aufweisen. Die Erdwärmepumpe kann nach dem gleichen Prinzip wie ein Kühlschrank betrieben werden. Ein Kältemittel nimmt durch Verdampfen bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck Wärme aus dem Erdreich auf. Anschließend ist das Kältemittel durch einen Kompressor komprimierbar und kondensiert in einem Verflüssiger. Der Verflüssiger ist ein Wärmeübertrager, über den die Wärme auf die Regenerationsluft übertragbar ist. Das Kältemittel kann von dem Verflüssiger über eine Drossel wieder zurück in die Erdsonde und/oder den Flächenkollektor strömen und dort sich wieder erwärmen und verdampfen. Durch die Erdwärmepumpe ist mehr Wärmeenergie erzeugbar, als elektrische Energie für ihren Betrieb verbraucht wird, wodurch der Energiebedarf des Adsorptionstrockners reduzierbar ist.To regenerate the desiccant rotor or the desiccant, the regeneration air must be heated to a temperature suitable for regeneration (for example at least 100 °C [Celsius]). For this purpose, the adsorption dryer includes or is connected to a geothermal heat pump. The geothermal heat pump can, for example, be designed in the manner of a brine-water heat pump. The geothermal heat pump can at least partially heat the regeneration air to the temperature suitable for regeneration. The geothermal heat pump allows heat to be extracted from soil that heats up as a result of solar radiation, the infiltration of rainwater and/or a groundwater flow. To extract heat from the ground, the geothermal heat pump can have a geothermal probe and/or a surface collector. The geothermal heat pump can be operated on the same principle as a refrigerator. A refrigerant absorbs heat from the ground by evaporating at low temperature and pressure. The refrigerant can then be compressed by a compressor and condenses in a condenser. The condenser is a heat exchanger through which the heat can be transferred to the regeneration air. The refrigerant can flow from the condenser via a throttle back into the geothermal probe and/or the surface collector and heat up and evaporate again there. The geothermal heat pump can generate more thermal energy than the electrical energy consumed for its operation, which means that the energy requirement of the adsorption dryer can be reduced.

Durch die Erdwärmepumpe kann ein Gebäude beheizbar sein. Insbesondere kann mit der Erdwärmepumpe eine Innenraumluft des (Wohn-)Gebäudes beheizbar sein. Durch die Erdwärmepumpe bzw. den Verflüssiger der Erdwärmepumpe kann Wärmeenergie beispielsweise auf einen Heizkreislauf des Gebäudes übertragbar sein. Der Adsorptionstrockner kann in dem (Wohn-)Gebäude bzw. einem Technikraum des (Wohn-)Gebäudes mobil aufgestellt oder fest installiert sein.A building can be heated using a geothermal heat pump. In particular, the interior air of the (residential) building can be heated with the geothermal heat pump. Thermal energy can be transferred to a heating circuit in the building, for example, through the geothermal heat pump or the condenser of the geothermal heat pump. The adsorption dryer can be mobile or permanently installed in the (residential) building or a technical room of the (residential) building.

Die Luft kann dem Adsorptionstrockner von außerhalb des Gebäudes oder von innerhalb des Gebäudes zugeführt werden. Die Luft kann dem Adsorptionstrockner beispielsweise aus zumindest einem Innenraum des Gebäudes und/oder von außerhalb des Gebäudes zugeführt werden. Hierzu kann der Adsorptionstrockner mit zumindest einem Zuführkanal verbunden sein, der von dem zumindest einen Innenraum des Gebäudes und/oder von außerhalb des Gebäudes zu dem Adsorptionstrockner führt. Die getrocknete Luft kann beispielsweise in den zumindest einen Innenraum des Gebäudes und/oder außerhalb des Gebäudes geleitet werden. Hierzu kann der Adsorptionstrockner mit zumindest einer Abluftleitung verbunden sein.The air can be supplied to the adsorption dryer from outside the building or from inside the building. The air can be supplied to the adsorption dryer, for example, from at least one interior of the building and/or from outside the building. For this purpose, the adsorption dryer can be connected to at least one feed channel, which leads from the at least one interior of the building and/or from outside the building to the adsorption dryer. The dried air can, for example, be directed into the at least one interior of the building and/or outside of the building. For this purpose, the adsorption dryer can be connected to at least one exhaust air line.

Der Adsorptionstrockner kann einen Erhitzer zum Erhitzen der Regenerationsluft aufweisen. Dies kann beispielsweise erfolgen, wenn die Regenerationsluft durch die Erdwärmepumpe nicht (vollständig) auf die zum Regenerieren geeignete bzw. erforderliche Temperatur erwärmbar ist. Der Erhitzer kann die Regenerationsluft beispielsweise elektrisch oder mit Gas erhitzen und/oder nach Art eines Solarabsorbers ausgebildet sein.The adsorption dryer can have a heater for heating the regeneration air. This can happen, for example, if the regeneration air cannot be (completely) heated to the temperature suitable or required for regeneration by the geothermal heat pump. The heater can heat the regeneration air, for example electrically or with gas, and/or can be designed in the manner of a solar absorber.

Der Adsorptionstrockner kann einen ersten Wärmetauscher zum Übertragen von Wärmeenergie einer feuchten Regenerationsluft auf entfeuchtete Regenerationsluft aufweisen. Bei der feuchten Regenerationsluft handelt es sich insbesondere um Regenerationsluft, die mit Feuchtigkeit des Trockenmittelrotors bzw. des Trockenmittels beladen ist und/oder die von dem Trockenmittelrotor zu zumindest einen Kondensator strömt. Bei der entfeuchteten Regenerationsluft handelt es sich insbesondere um Regenerationsluft, die durch den zumindest einen Kondensator entfeuchtet wurde und/oder die von dem zumindest einen Kondensator zu der Erdwärmepumpe strömt. Die feuchte Regenerationsluft weist eine höhere absolute Feuchte bzw. Wasserbeladung auf als die entfeuchtete Regenerationsluft. Durch den ersten Wärmetauscher kann die entfeuchtete Regenerationsluft vorgewärmten werden, beispielsweise auf eine erste Temperatur. The adsorption dryer can have a first heat exchanger for transferring heat energy from a moist regeneration air to dehumidified regeneration air. The moist regeneration air is in particular regeneration air that is loaded with moisture from the desiccant rotor or the desiccant and/or that flows from the desiccant rotor to at least one condenser. The dehumidified regeneration air is in particular regeneration air that has been dehumidified by the at least one condenser and/or that flows from the at least one condenser to the geothermal heat pump. The moist regeneration air has a higher absolute humidity or water load than the dehumidified regeneration air. The dehumidified regeneration air can be preheated in the first heat exchanger, for example to a first temperature.

Anschließend kann die entfeuchtete Regenerationsluft durch die Erdwärmepumpe auf eine zweite Temperatur und/oder durch den Erhitzer auf eine dritte Temperatur erhitzt werden. Die erste Temperatur kann niedriger sein als die zweite Temperatur und die zweite Temperatur kann niedriger sein als die dritte Temperatur. Die dritte Temperatur kann der zum Regenerieren geeigneten bzw. erforderlichen Temperatur entsprechen.The dehumidified regeneration air can then be heated to a second temperature by the geothermal heat pump and/or to a third temperature by the heater. The first temperature may be lower than the second temperature and the second temperature may be lower than the third temperature. The third temperature can correspond to the temperature suitable or required for regeneration.

Der Wärmetauscher kann nach Art eines Kreuzstromwärmetauschers ausgebildet sein. In dem Kreuzstromwärmetauscher können die feuchte Regenerationsluft und die entfeuchtete Regenerationsluft zumindest teilweise quer zueinander und/oder zumindest teilweise parallel gegeneinander strömen. Die Regenerationsluft kann über den Kreuzstromwärmetauscher insbesondere in Form einer „8“ durch die Zirkulationsleitung strömen.The heat exchanger can be designed in the manner of a cross-flow heat exchanger. In the cross-flow heat exchanger, the moist regeneration air and the dehumidified regeneration air can flow at least partially transversely to one another and/or at least partially parallel to one another. The regeneration air can flow through the circulation line via the cross-flow heat exchanger, in particular in the shape of an “8”.

Der Adsorptionstrockner kann zumindest einen Kondensator zum Kondensieren einer Feuchte der Regenerationsluft zu einer Flüssigkeit aufweisen. Durch den zumindest einen Kondensator ist die Regenerationsluft insbesondere abkühlbar, sodass die in der Regenerationsluft mitgeführte (gasförmige) Feuchtigkeit zu der Flüssigkeit, insbesondere Wasser, kondensiert. Der zumindest eine Kondensator kann insbesondere nach Art eines (passiven) Kühlers und/oder einer Wärmepumpe ausgebildet sein.The adsorption dryer can have at least one condenser for condensing moisture in the regeneration air into a liquid. The regeneration air can in particular be cooled by the at least one condenser, so that the (gaseous) moisture carried in the regeneration air condenses into the liquid, in particular water. The at least one capacitor can in particular be designed in the manner of a (passive) cooler and/or a heat pump.

Der Adsorptionstrockner kann einen Speicher für die Flüssigkeit aufweisen. Der Speicher kann nach Art eines Flüssigkeitsbehälters ausgebildet sein. Der Adsorptionstrockner kann beispielsweise zur Trinkwassergewinnung verwendet werden.The adsorption dryer can have a storage facility for the liquid. The memory can be designed in the manner of a liquid container. The adsorption dryer can be used, for example, to produce drinking water.

Der Adsorptionstrockner kann einen zweiten Wärmetauscher für die Flüssigkeit aufweisen. Durch den zweiten Wärmetauscher kann Wärmeenergie der Flüssigkeit genutzt werden. Der Wärmetauscher kann in und/oder an einer Flüssigkeitsleitung für die Flüssigkeit angeordnet sein. The adsorption dryer can have a second heat exchanger for the liquid. Thermal energy from the liquid can be used through the second heat exchanger. The heat exchanger can be arranged in and/or on a liquid line for the liquid.

Einem weiteren Aspekt folgend wird ein Verfahren zum Trocknen von Luft mit einem Adsorptionstrockner vorgeschlagen, wobei Regenerationsluft zum Regenerieren eines Trockenmittelrotors des Adsorptionstrockners mit einer Erdwärmepumpe erwärmt wird.Following a further aspect, a method for drying air with an adsorption dryer is proposed, wherein regeneration air is heated with a geothermal heat pump to regenerate a desiccant rotor of the adsorption dryer.

Das Verfahren kann insbesondere mit dem erfindungsgemäßen Adsorptionstrockner durchgeführt werden. Für weitere Einzelheiten zu dem Verfahren wird vollumfänglich auf die Beschreibung des Adsorptionstrockners verwiesen.The process can be carried out in particular with the adsorption dryer according to the invention. For further details on the process, please refer to the description of the adsorption dryer.

Einem weiteren Aspekt folgend wird eine Verwendung einer Erdwärmepumpe zum Erwärmen einer Regenerationsluft zum Regenerieren eines Trockenmittelrotors eines Adsorptionstrockners zum Trocknen von Luft vorgeschlagen.Following a further aspect, the use of a geothermal heat pump for heating regeneration air for regenerating a desiccant rotor of an adsorption dryer for drying air is proposed.

Für weitere Einzelheiten zu dem Verfahren wird vollumfänglich auf die Beschreibung des Adsorptionstrockners verwiesen.For further details on the process, please refer to the description of the adsorption dryer.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Dabei sind gleiche Bauteile in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen beispielhaft und schematisch:

  • 1: einen Adsorptionstrockner; und
  • 2: der Adsorptionstrockner in einem Gebäude.
The invention and the technical environment are explained in more detail below using the figures. It should be noted that the figures show a particularly preferred embodiment variant of the invention, but this is not limited to this. The same components in the figures are given the same reference numbers. They show by way of example and schematically:
  • 1 : an adsorption dryer; and
  • 2 : the adsorption dryer in a building.

Die 1 zeigt einen Adsorptionstrockner 1 zum Trocknen von Luft 2. Der Adsorptionstrockner 1 weist einen Trockenmittelrotor 3 auf, der mit einem Antrieb 15 um eine Drehachse 16 drehbar ist. Hierzu ist der Antrieb 15 über einen Antriebsriemen 17 mit dem Trockenmittelrotor 3 verbunden. Der Trockenmittelrotor 3 weist Trockenmittel 4 auf, das in einem Trocknungsabschnitt 18 des Adsorptionstrockners 1 mit zu trocknender Luft 2 durchströmbar ist. Der Trocknungsabschnitt 18 erstreckt sich hier beispielhaft um 270° um die Drehachse 16.The 1 shows an adsorption dryer 1 for drying air 2. The adsorption dryer 1 has a desiccant rotor 3, which can be rotated about a rotation axis 16 by a drive 15. For this purpose, the drive 15 is connected to the desiccant rotor 3 via a drive belt 17. The desiccant rotor 3 has desiccant 4, through which air 2 to be dried can flow in a drying section 18 of the adsorption dryer 1. The drying section 18 extends here, for example, by 270° around the rotation axis 16.

Beim Trocknen der Luft 2 wird die Luft 2 mit einem ersten Gebläse 19 über einen Zuführkanal 21 angesaugt und in dem Trocknungsabschnitt 18 des Adsorptionstrockners 1 durch das Trockenmittel 4 des Trockenmittelrotors 3 geleitet. Dabei wird Feuchtigkeit der Luft 2 durch das Trockenmittel 4 entzogen, sodass die Luft 2 getrocknet wird. Die getrocknete Luft 2 wird anschließend über einen Abluftkanal 22 abgeführt.When drying the air 2, the air 2 is sucked in with a first fan 19 via a feed channel 21 and passed through the desiccant 4 of the desiccant rotor 3 in the drying section 18 of the adsorption dryer 1. Moisture is removed from the air 2 by the desiccant 4, so that the air 2 is dried. The dried air 2 is then discharged via an exhaust air duct 22.

Der Adsorptionstrockner 1 umfasst einen Regenerationsabschnitt 23, der sich hier beispielhaft um 90° um die Drehachse 16 erstreckt. In dem Regenerationsabschnitt 23 ist das Trockenmittel 4 des Trockenmittelrotors 3 regenerierbar, indem in dem Regenerationsabschnitt 23 Regenerationsluft 6 mithilfe eines zweiten Gebläses 20 durch das Trockenmittel 4 des Trockenmittelrotors 3 geleitet wird.The adsorption dryer 1 includes a regeneration section 23, which here extends by 90° around the axis of rotation 16, for example. In the regeneration section 23, the desiccant 4 of the desiccant rotor 3 can be regenerated by passing regeneration air 6 through the desiccant 4 of the desiccant rotor 3 in the regeneration section 23 using a second blower 20.

Die 2 zeigt den Adsorptionstrockner 1 mit einem Gehäuse 24 in einem Gebäude 7. Die Luft 2 ist dem Trockenmittelrotor 3 durch das erste Gebläse 19 über den Zuführkanal 21 von innerhalb des Gebäudes 7 und/oder außerhalb des Gebäudes 7 zuführbar. Hierzu weist der Zuführkanal 21 innerhalb des Gebäudes 7 zumindest einen ersten Einlass 25 und/oder außerhalb des Gebäudes 7 zumindest einen zweiten Einlass 26 auf. Der Trockenmittelrotor 3 des Adsorptionstrockners 1 wird beim Trocknen der Luft 2 durch den Trocknungsabschnitt 18 um die Drehachse 16 gedreht, sodass das zuvor mit Feuchtigkeit zumindest teilweise gesättigte Trockenmittel 4 in den Regenerationsabschnitt 23 bewegt wird.The 2 shows the adsorption dryer 1 with a housing 24 in a building 7. The air 2 is the desiccant rotor 3 through the first Blower 19 can be fed via the feed channel 21 from inside the building 7 and / or outside the building 7. For this purpose, the feed channel 21 has at least one first inlet 25 inside the building 7 and/or at least one second inlet 26 outside the building 7. The desiccant rotor 3 of the adsorption dryer 1 is rotated about the axis of rotation 16 when the air 2 is dried by the drying section 18, so that the desiccant 4, which was previously at least partially saturated with moisture, is moved into the regeneration section 23.

Die Regenerationsluft 6 wird in einer Zirkulationsleitung 27 von einer Erdwärmepumpe 5 und einem Erhitzer 8 erhitzt und mithilfe des zweiten Gebläses 20 in dem Regenerationsabschnitt 23 durch den Trockenmittelrotor 3 geleitet. Dabei nimmt die Regenerationsluft 6 die durch das Trockenmittel 4 aufgenommene Feuchtigkeit auf. Die feuchte Regenerationsluft 6 strömt durch die Zirkulationsleitung 27 über einen ersten Wärmetauscher 9 zu einem ersten Kondensator 11 und einem zweiten Kondensator 12. In den Kondensatoren 11, 12 wird die feuchte Regenerationsluft 6 abgekühlt, sodass die Feuchtigkeit kondensiert und als Flüssigkeit 13 in einem Speicher 14 gespeichert werden kann. Die Flüssigkeit 13 kann dabei über einen zweiten Wärmetauscher 10 geführt werden, über den der Flüssigkeit 13 eine Restwärme entzogen werden kann.The regeneration air 6 is heated in a circulation line 27 by a geothermal heat pump 5 and a heater 8 and is guided through the desiccant rotor 3 in the regeneration section 23 with the help of the second fan 20. The regeneration air 6 absorbs the moisture absorbed by the desiccant 4. The moist regeneration air 6 flows through the circulation line 27 via a first heat exchanger 9 to a first condenser 11 and a second condenser 12. The moist regeneration air 6 is cooled in the condensers 11, 12 so that the moisture condenses and can be stored as liquid 13 in a reservoir 14. The liquid 13 can be guided through a second heat exchanger 10, via which residual heat can be extracted from the liquid 13.

Die trockene und kalte Regenerationsluft 6 kann von den Kondensatoren 11, 12 durch die Zirkulationsleitung 27 über den ersten Wärmetauscher 9 und die Erdwärmepumpe 5 wieder zu dem Erhitzer 8 strömen. Dabei erwärmt der erste Wärmetauscher 9 die trockene Regenerationsluft 6 auf eine erste Temperatur, indem der erste Wärmetauscher 9 Wärmeenergie von der von dem Trockenmittelrotor 3 zu den Kondensatoren 11, 12 strömenden feuchten Regenerationsluft 6 auf die trockene Regenerationsluft 6 überträgt. Hierzu ist der erste Wärmetauscher 9 nach Art eines Kreuzstromwärmetauschers ausgebildet. Die Regenerationsluft 6 ist durch die Erdwärmepumpe 5 auf eine zweite Temperatur und durch den Erhitzer 8 auf eine dritte Temperatur erhitzbar. Anschließend kann die erhitzte Regenerationsluft 6 zum Regenerieren des Trockenmittelrotors 3 wieder durch den Regenerationsabschnitt 23 geleitet werden. Entgegen den Darstellungen in der 1 und 2 kann die Regenerationsluft 6 im Gegenstrom zur Luft 2 strömen.The dry and cold regeneration air 6 can flow from the capacitors 11, 12 through the circulation line 27 via the first heat exchanger 9 and the geothermal heat pump 5 back to the heater 8. The first heat exchanger 9 heats the dry regeneration air 6 to a first temperature by the first heat exchanger 9 transferring thermal energy from the moist regeneration air 6 flowing from the desiccant rotor 3 to the capacitors 11, 12 to the dry regeneration air 6. For this purpose, the first heat exchanger 9 is designed in the manner of a cross-flow heat exchanger. The regeneration air 6 can be heated to a second temperature by the geothermal heat pump 5 and to a third temperature by the heater 8. The heated regeneration air 6 can then be passed through the regeneration section 23 again to regenerate the desiccant rotor 3. Contrary to the representations in the 1 and 2 The regeneration air 6 can flow in countercurrent to the air 2.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere durch eine hohe Energieeffizienz aus.The invention is particularly characterized by high energy efficiency.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
AdsorptionstrocknerAdsorption dryer
22
LuftAir
33
TrockenmittelrotorDesiccant rotor
44
Trockenmitteldesiccant
55
ErdwärmepumpeGeothermal heat pump
66
RegenerationsluftRegeneration air
77
GebäudeBuilding
88th
ErhitzerHeater
99
erster Wärmetauscherfirst heat exchanger
1010
zweiter Wärmetauschersecond heat exchanger
1111
erster Kondensatorfirst capacitor
1212
zweiter Kondensatorsecond capacitor
1313
Flüssigkeitliquid
1414
SpeicherStorage
1515
Antriebdrive
1616
DrehachseAxis of rotation
1717
Antriebsriemendrive belt
1818
Trocknungsabschnittdrying section
1919
erstes Gebläsefirst blower
2020
zweites Gebläsesecond fan
2121
Zuführkanalfeed channel
2222
Abluftkanalexhaust duct
2323
RegenerationsabschnittRegeneration section
2424
GehäuseHousing
2525
erster Einlassfirst entrance
2626
zweiter Einlasssecond entrance
2727
ZirkulationsleitungCirculation line

Claims (10)

Adsorptionstrockner (1) zum Trocknen von Luft (2), zumindest aufweisend: - einen Trockenmittelrotor (3) mit einem Trockenmittel (4); und - eine Erdwärmepumpe (5) zum Erwärmen von Regenerationsluft (6) zum Regenerieren des Trockenmittelrotors (3).Adsorption dryer (1) for drying air (2), at least comprising: - a desiccant rotor (3) with a desiccant (4); and - a geothermal heat pump (5) for heating regeneration air (6) for regenerating the desiccant rotor (3). Adsorptionstrockner (1) nach Patentanspruch 1, wobei mit der Erdwärmepumpe (5) ein Gebäude (7) beheizbar ist.Adsorption dryer (1). Patent claim 1 , whereby a building (7) can be heated with the geothermal heat pump (5). Adsorptionstrockner (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, aufweisend einen Erhitzer (8) zum Erhitzen der Regenerationsluft (6).Adsorption dryer (1) according to one of the preceding claims, comprising a heater (8) for heating the regeneration air (6). Adsorptionstrockner (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, aufweisend einen ersten Wärmetauscher (9) zum Übertragen von Wärmeenergie einer feuchten Regenerationsluft (6) auf entfeuchtete Regenerationsluft (6).Adsorption dryer (1) according to one of the preceding claims, comprising a first heat exchanger (9) for transferring Heat energy from moist regeneration air (6) to dehumidified regeneration air (6). Adsorptionstrockner (1) nach Patentanspruch 4, wobei der erste Wärmetauscher (9) nach Art eines Kreuzstromwärmetauschers ausgebildet ist.Adsorption dryer (1). Patent claim 4 , wherein the first heat exchanger (9) is designed in the manner of a cross-flow heat exchanger. Adsorptionstrockner (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, aufweisend zumindest einen Kondensator (11, 12) zum Kondensieren einer Feuchte der Regenerationsluft (6) zu einer Flüssigkeit (13).Adsorption dryer (1) according to one of the preceding claims, comprising at least one condenser (11, 12) for condensing moisture in the regeneration air (6) into a liquid (13). Adsorptionstrockner (1) nach Patentanspruch 6, aufweisend einen Speicher (14) für die Flüssigkeit (13).Adsorption dryer (1). Patent claim 6 , having a storage (14) for the liquid (13). Adsorptionstrockner (1) nach Patentanspruch 6 oder 7, aufweisend einen zweiten Wärmetauscher (10) für die Flüssigkeit (13).Adsorption dryer (1). Patent claim 6 or 7 , having a second heat exchanger (10) for the liquid (13). Verfahren zum Trocknen von Luft (2) mit einem Adsorptionstrockner (1), wobei Regenerationsluft (6) zum Regenerieren eines Trockenmittelrotors (3) des Adsorptionstrockners (1) mit einer Erdwärmepumpe (5) erwärmt wird.Method for drying air (2) with an adsorption dryer (1), wherein regeneration air (6) is heated with a geothermal heat pump (5) to regenerate a desiccant rotor (3) of the adsorption dryer (1). Verwendung einer Erdwärmepumpe (5) zum Erwärmen einer Regenerationsluft (6) zum Regenerieren eines Trockenmittelrotors (3) eines Adsorptionstrockners (1) zum Trocknen von Luft (2).Use of a geothermal heat pump (5) for heating regeneration air (6) for regenerating a desiccant rotor (3) of an adsorption dryer (1) for drying air (2).
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Citations (3)

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CN207438791U (en) 2017-11-13 2018-06-01 西安科技大学 The air-conditioning system that a kind of rotary wheel dehumidifying is combined with earth source heat pump
US20180209123A1 (en) 2015-05-22 2018-07-26 Simon Fraser University Hybrid atmospheric water generator

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