DE1924719B1 - Anlage zur Klimatisierung von Raeumen mit hohem Umluft-Anteil und kleinem Frischluft-Anteil - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Klimatisie- kühler parallel geschaltet ist, der thermisch mit dem rung von Räumen mit hohem Umluft-Anteil und Verdampfer des Kältekreises in Reihe liegt. Es wird kleinem Frischluft-Anteil der zu klimatisierenden also, wenn die Kühlmittelvorlauftemperatur des aus Luft, in der die Klimatisierung mit einem Kälte- dem Rückkühler zum Kondensator des Kälteaggreaggregat vorgenommen wird, dessen Verdampfer 5 gats strömenden Kühlmittels niedrig genug ist, ein die der zu klimatisierenden Luft zu entziehende Teil dieses Kühlmittels abgezweigt und unmittelbar Wärmeenergie aufnimmt und dessen mit einem für die Kühlung der Raumluft verwendet. Dies ist flüssigen Kühlmittel gekühlter Kondensator mit ohne Vergrößerung des Rückkühlers möglich, da seinem Sekundärkreis in einen Kühlmittelkreis mit wegen der höheren Transmissionsverluste während Rückkühler für das Kühlmittel eingeschaltet ist, io der kalten Jahreszeit und des geringeren Energiedessen Kühlmittelstrom durch ein in Abhängigkeit inhalts der zugeführten Frischluft das Kälteaggregat vom Leistungsbedarf des Kältekreises druckgesteuer- der umgewälzten Luft ohnehin weniger Wärmetes Regulierventil steuerbar ist. energie zu entziehen hat, es also nicht mit seiner

Derartige Klimatisierungsanlagen werden beson- vollen Leistung betrieben zu werden braucht,
ders dazu benötigt, Räume mit hochsensiblen Lasten, 15 Der Verdampfer des Kältekreises und der Zusatzwie etwa Datenverarbeitungsanlagen oder Fernmelde- kühler können sowohl direkt im Luftstrom thermisch wählerzentralen, zu klimatisieren. Es ist für derartige hintereinanderliegen, sie können aber auch einen Räume nicht nur wichtig, eine bestimmte Raum- Kaltwasser-Zwischenkreislauf kühlen,
temperatur einzuhalten, sondern diese Räume müssen Vorteilhaft ist es, den Rückkühler des Kühlmittelauch weitestgehend staubfrei gehalten werden, und 20 kreises als geschlossenen Rohrkühler auszubilden, im allgemeinen ist ein bestimmter Feuchtigkeitspegel da insbesondere ein in den Luftstrom des Umluftfür die Luft in diesen Räumen erforderlich. Es ist gebläses eingesetzter Zusatzkühler enge Durchtrittssomit wegen dieser drei einzuhaltenden physikalischen wege für das Kühlmittel aufweist und die Gefahr Größen nicht nur während des Betriebes während einer Verstopfung groß ist, wenn das Kühlmittel in der warmen Jahreszeit von Bedeutung, bei möglichst 25 einem offenen Rückkühler rückgekühlt wird. Außergeringer Frischluftzufuhr die Raumluft im wesent- dem kann bei einem geschlossenen Kühlmittelkreislichen durch Umwälzung mittels eines Kälteaggregats lauf ein frostsicheres Kühlmittel verwendet werden, zu kühlen, sondern das gleiche Vorgehen empfiehlt so daß auch bei Stillegung der Anlage, z. B. bei sich auch für die kalte Jahreszeit, in der, wenn Nacht, keine Vorsorge gegen Einfrieren getroffen lediglich die Herabsetzung der Raumtemperatur zu 30 zu werden braucht, was sowohl die Anlage vererzielen wäre, ein hoher Anteil an Frischluft zum einfacht als auch ihren Energie- und Wartungsbedarf gewünschten Ergebnis führen würde. herabsetzt.

Wegen des erforderlichen hohen Reinheitsgrades Zur Verbesserung der Kühlleistung des Rück-

an Staub und aggressiven Gasen müßten jedoch die kühlers kann eine Umwälzsprenklereinrichtung vor-

Frischluftfilter bei starker Beimischung von Frisch- 35 gesehen sein, und¹ zusätzlich oder wahlweise kann

luft sehr groß ausgebildet sein und bedürften häufiger der Rückkühler durch ein Gebläse beaufschlagt

Wartung, so daß auch im Hinblick darauf geringe werden.

Frischluftbeimengung anzustreben ist. Bei einem besonders bevorzugten Ausführungs-

Außerdem kann kalte Frischluft nur eine geringe beispiel ist in den Vorlauf des Kühlmittels ein

Feuchtigkeitsmenge mit sich führen. Der erforder- 40 Thermofühler eingesetzt, der bei Absinken der Vor-

liche hohe Feuchtigkeitsbedarf in den genannten lauftemperatur unter einen bestimmten Grenzwert

Räumen würde also die meist verwendete, energie- das Kühlaggregat abschaltet und das Ventil des

aufwendige Verdampfung von Wasser erforderlich Zusatzkühlerkreislaufs öffnet. Vorzugsweise wird

machen. dabei das druckgesteuerte Regulierventil vor dem

Aus den genannten Gründen wird angestrebt, die 45 Kondensator als Dreiwegeventil ausgebildet, dessen durch die Datenverarbeitungsanlagen od. dgl. ent- Eingang an den Vorlauf des Rückkühlers angeschlosstehende Verlustwärme durch Umwälzung der Raum- sen ist und bei hohem Druck am Steuereingang auf luft über ein Kälteaggregat abzuführen und lediglich Durchgang zum ersten Ausgang gestellt ist, der mit den geringen Teil der durch Türspalte u. dgl. ver- dem Eingang des Kondensators verbunden ist, wählorengehenden Luft durch Frischluft zu ersetzen. 50 rend es bei drucklosem Steuereingang auf Durchgang Dies hat zur Folge, daß auch während der kalten zum zweiten Ausgang gestellt ist, der mit dem Jahreszeit klimatisiert werden muß, da der geringe Eingang des Zusatzkühlers in Verbindung steht. Frischluftanteil und die Transmissionsverluste die Wird also bei für die Kühlung der Raumluft ohne in den Räumen auftretende Verlustwärme nicht aus- Zuhilfenahme des Kälteaggregats ausreichend niedzugleichen vermögen. Der Dauerbetrieb des Kälte- 55 riger Temperatur des Kühlmittels das Kälteaggregat aggregats zur Kühlung der umgewälzten Luft ist abgeschaltet, so fällt der Druck im Kältekreislauf jedoch sehr energieaufwendig. augenblicklich ab, so daß das Dreiwegeventil im Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, bei An- Kühlmittelvorlauf vom Kondensator auf den Zusatzlagen zur Klimatisierung der obengenannten Art eine kühler umschaltet.

energiesparende Einrichtung zu schaffen, mit der es 60 Um bei weiter sinkender Temperatur des Kühlmöglich wird, ohne den Frischluftanteil zu erhöhen, mittels eine Regelmöglichkeit für die in konstanter er der kalten Jahreszeit die Temperaturdifferenz Menge umgewälzte Raumluft zu haben, kann ein zwischen der Raum- und der Außentemperatur zu von einem Thermostat im Luftstrom der klimatisiernutzen, ten Luft gesteuertes Bypassventil parallel zum Zu-Dies erfolgt in Anlagen der obengenannten Art 65 satzkühler zwischen dessen Eingang und Ausgang in der Weise, daß im Kühlmittelkreis dem Sekundär- vorgesehen sein. Sinkt also die Raumtemperatur teil des Kondensators ein in Abhängigkeit von der unter einen gewünschten Wert, so wird das Bypass-Kühlmittelvorlauftemperatur ventilgesteuerter Zusatz- ventil etwas geöffnet, und der Zusatzkühler erhält

nur einen bestimmten Teil des im Kühlmittelkreis geförderten Kühlmittels.

Eine weitere Reguliermöglichkeit besteht darin, daß bei zu stark absinkender Kühlmitteltemperatur die Antriebsmotordrehzahl des Rückkühllüfters durch den Vorlauffühler des Kühlmittelkreislaufs gesteuert wird, wobei der Lüftermotor vorteilhafterweise als polumschaltbarer Motor ausgebildet ist.

Um die Anlage weiterhin wartungsfrei zu gestalten, schaltet, wodurch augenblicklich der Druck im Kältekreislauf absinkt und der Kühlmittelzustrom zum Kondensator 15 durch das Ventil 26 unterbrochen wird. Das Ventil 26 ist jedoch als Dreiwegeventil ausgebildet, und bei Unterbrechung des Kühlmittelzustroms zum Kondensator 15 wird ein zweiter Ausgang des Ventils 26 geöffnet, so daß das Kühlmittel nunmehr durch eine Leitung 28 zu einem dem Direktverdampfer 13 thermisch in Reihe geschalteten Zu-

kann der Sprenklerwasserkreislauf des Rückkühlers io satzkühler 29 strömt, so daß der umgewälzten Zuluft i f i Khlilfühl id

jetzt im Zusatzkühler 29 die Wärme entzogen wird. Der Rückstrom des Kühlmittels erfolgt durch eine parallel zur Rücklaufleitung des Kondensators liegende Leitung 30.

In die Rücklaufleitung ist ein weiteres Dreiwegeventil 31 eingeschaltet, das über einen Stellmotor 32 sowohl vom Thermofühler 27 als auch von einem Thermostaten 33 im Luftstrom der gekühlten Raumluft stellbar ist. Mit Hilfe des Dreiwegeventils 31

geöffnet wird, so daß dem Zusatzkühler 29 nur ein Teil des im Kühlmittelkreislauf umgewälzten Kühlmittels zuströmt.

Der Thermofühler 27 hu Kühlmittelkreislauf öffnet außerdem das Ventil 25 an der Sprenklerwanne 21 bei einer Temperatur, bei der die Gefahr besteht, daß das Wasser in der Sprenklerwanne gefriert. Weiter besteht die Möglichkeit zur Temperatur-

an seiner Auffangwanne ein vom Kühlmittelfühler gesteuertes Entleerungsventil erhalten, so daß von einer Temperatur ab, in der das Einfrieren des Sprenklerwassers zu befürchten ist, die Wanne selbsttätig entleert wird.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Ein Luftumwälzgebläse 10 nimmt, wie durch Pfeile
angedeutet, an seiner Eingangsseite 11 die mit einem 20 wird ein Bypass 34 gesteuert, welcher bei zu stark geringen Frischluftanteil versehenen Zuluft auf und sinkender Temperatur der umgewälzten Raumluft gibt sie an seiner Ausgangsseite 12 in den zu klimatisierenden Raum wieder ab. In den Luftkanal des
Gebläses ist ein Direktverdampf er 13 eingesetzt, in
dem ein Kältemittel verdampft wird, wodurch der 25
Luft die überschüssige Energie entzogen wird. Dem
Direktverdampfer 13 wird über eine Drosselstelle 14
von einem Kondensator 15 das Kältemittel zugeführt,
das dem Primärkreis des Kondensators 15 an seinem
Eingang mit Hochdruck von einem Kompressor 16 30 regelung des Kühlmittels im Rückkühler durch Drehzugeführt wird. Der Kompressor wird durch einen zahlveränderung des Lüftermotors 24 am Rückkühler Antriebsmotor 17, der drehzahlstellbar sein kann, in Abhängigkeit von der durch den Thermofühler 27 angetrieben. Der Sekundärkreis des Kondensators 15 festgestellten Temperatur des Kühlmittels, wird von einem Kühlmittel durchströmt, das in Wie die Beschreibung des Ausführungsbeispiels

einem geschlossenen Kühlkreislauf mittels einer 35 zeigt, kann mit Hilfe einer derartigen Anlage die Umwälzpumpe 18 umgewälzt wird und nach Durch- Klimatisierung der Raumluft vollständig selbsttätig strömen des Kondensators 15 in durch Pfeile angedeuteter Richtung einen Rückkühler 19 durchströmt,
in dem die der zu klimatisierenden Luft entzogene
Wärme an die Außenluft abgegeben wird. Der Rück- 40
kühler ist ein bekannter geschlossener Rückkühler,
der im vorliegenden Fall durch einen Sprenklerkreislauf mit Sprenklerdüsen 20 oberhalb des Rohrbündelsystems des Kühlers 19, einer Auffangwanne
21 darunter sowie einer Umwälzpumpe 22 gekühlt 45 Kältekreises und bei hinreichend niedriger Tempeist. Weiterhin ist der Rückkühler 19 mit einem Lüfter ratur des Kühlmittels im Kühlmittelkreis auch von 23 ausgestattet, dessen Antriebsmotor 24 ein pol- dieser direkt gekühlt, wobei sämtliche übrigen Beumschaltbarer Drehstrommotor ist. Die Sprenkler- standteile der Anlage unverändert bleiben können, wanne 21 weist außerdem ein Entleerungsventil 25 Die Kühlung des Kaltwassers durch das Kühlmittel auf, dessen Bedeutung an späterer Stelle erläutert 50 kann, vom Verdampfer getrennt, in einem eigenen wird. Gegenstromkühler erfolgen.

Der Kühlmitteleingang des Kondensators 15 wird durch ein druckgesteuertes Dreiwegeventil 26 reguliert, das seine Steuergröße vom Druck des Kältemittels im Hochdruckteil des Kältemittelkreislaufs ableitet. Wird bei sinkender Außentemperatur die Wärmeabfuhr aus der klimatisierten Luft geringer, so kann der Druck im Kältekreislauf und auch die Kühlwassermenge im Kondensator 15 verringert werden. Dies geschieht durch das- druckgesteuerte Ventil 26.

Hat nun das Kühlmittel infolge sinkender Außentemperatur im Vorlauf eine so niedrige Temperatur erreicht, daß es allein ohne Zuhilfenahme des Kälteaggregats zur Wärmeabfuhr aus der umgewälzten Raumluft ausreichen würde, so wird über einen diesen Temperaturwert feststellenden Thermofühler 27 der Antriebsmotor 17 des Kälteaggregats abgein sehr wirtschaftlicher Weise durchgeführt werden. Die Anlage ist sehr einfach aufgebaut und benötigt kaum eine Wartung.

Eine Variante des soeben beschriebenen Ausführungsbeispieles verwendet für den unmittelbaren Wärmeentzug aus der umgewälzten Luft einen KaItwasserzwischenkreislauf. Das Wasser dieses Zwischenkreislaufes wird dann vom Verdampfer des

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Anlage zur Klimatisierung von Räumen mit hohem Umluft-Anteil und kleinem Frischluft-Anteil der zu klimatisierenden Luft mit einem Kälteaggregat, dessen Verdampfer die der zu klimatisierenden Luft zu entziehende Wärmeenergie aufnimmt und dessen mit einem flüssigen Kühlmittel gekühlter Kondensator mit seinem Sekundärkreis in einen Kühlmittelkreis mit Rückkühler für das Kühlmittel eingeschaltet ist, dessen Kühlmittelstrom durch ein in Abhängigkeit vom Leistungsbedarf des Kältekreises druckgesteuertes Regulierventil steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Kühlmittelkreis dem Sekundärteil des Kondensators (15) ein in Ab-

hängigkeit von der Kühlmittel-Vorlauftemperatur ventilgesteuerter Zusatzkühler (29) parallel geschaltet ist, der thermisch mit dem Verdamprer (13) des Kältekreises in Reihe liegt.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (13) als Direktverdampfer und der Zusatzkühler (29) hintereinander in den Luftstrom des Umwälzgebläses (10) eingesetzt sind.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkühler (19) des Kühlmittelkreises ein geschlossener Rohrkühler ist.

4. Anlage nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Sprenklereinrichtung (20) für den Rohrkühler (19) mit Umwälzung des Sprenklerwassers.

5. Anlage nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch ein Rückkühlergebläse (23).

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (24) des Rückkühlergebläses (23) ein polumschaltbarer Elektromotor ist.

7. Anlage nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch Regulierklappen für den Luftstrom am Rückkühlergebläse (23).

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Thermofühler (27) im Vorlauf des Kühlmittels, der bei Absinken der Vorlauftemperatur unter einen bestimmten Grenzwert das Kühlaggregat (16) abschaltet und das Ventil (26) des Zusatzkühlerkreislaufs öffnet.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das druckgesteuerte Regulierventil (26) als Dreiwegeventil ausgebildet ist, dessen Eingang an den Vorlauf des Rückkühlers (19) angeschlossen ist und bei hohem Druck am Steuereingang auf Durchgang zum ersten Ausgang geschaltet ist, der mit dem Eingang des Kondensators (15) verbunden ist, während es bei drucklosem Steuereingang auf Durchgang zum zweiten Ausgang gestellt ist, der mit dem Eingang des Zusatzkühlers (29) in Verbindung steht.

10. Anlage nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein von einem Thermostat (33) im Luftstrom der klimatisierten Luft gesteuertes Bypassventil (31) parallel zum Zusatzkühler (29) zwischen dessen Eingang und Ausgang.

11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypassventil (31) als zugleich den Ausgang des Zusatzkühlers (29) drosselndes Dreiwegeventil ausgebildet ist.

12. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprenklerwasserkreislauf an seiner Auffangwanne (21) ein vom Kühlmittelfühler (27) gesteuertes Entleerungsventil (25) aufweist.

13. Anlage nach den Ansprüchen 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmotordrehzahl des Rückkühlerlüfters (23) vom Vorlauffühler (27) des Kühlmittelkreislaufs steuerbar ist.

14. Anlage nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß für die Luftkühlung ein Kaltwasser-Zwischenkreislauf vorgesehen ist, der von der thermischen Reihenschaltung des Direktverdampfers des Kälteaggregates und eines vom Kühlmittel durchströmten Gegenstromkühlers beaufschlagt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen