DE1946699C - Verfahren und Anlage zur Klimatisierung von Räumen hoher Luftfeuchte - Google Patents

Description

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|; mit einem Kältemittel-Kreislauf ausgestattet. In den Abb. 1 zeigt somit in schematisch vereinfachter

f zum Wärmetauscher führenden Raumabluftkanal Form eine zur Durchführung des Verfahrens gemäß werden hintereinander der Verdampfer und der Kon- der Erfindung dienende Klimaanlage mit Kältedensator dieses Kreislaufes eingeschaltet. Hierbei ist mittel-Kreislaul

f es wesentlich, daß diejenige Wärmemenge, die der 5 A b b. 2 veranschaulicht hierzu in einem erweiter-ΐ Raumabluft bei ihrer Abkühlung entzogen wird, ten ix-Diagramm nach Mollier, Barometerstand nachher zu ihrer erneuten Aufheizung und über den 735,5 mm QS, dieZustandsänderungen für die Abluft-Regenerati*-Luftvorwärmer schließlich zur Erwär- und die Zuluft. Die Kennziffern derjenigen Punkte mung der Frischluft nutzbar gemacht wird. Dieses des Diagramms, zu denen der Luftzustand erläutert bedeutet in vielen Fällen eine ganz erhebliche 10 wird, sind in Abb. 1 an denjenigen Stellen der An-EnergieersparniSv Die noch zur Nachheizung der lage angegeben, an denen diese Zustände herrschen. Frischluft notwendige Energie kann in der Größen- Wie Abb. 1 zeigt, strömt derjenige Teil der Luft,

Ordnung von etwa 2O°/o der Nachheizleistung be- d$r aus dem rechts zu denkenden Raum abgeführt kannter Anlagen liegen. werden soll, durch die Raumluftleitung RL in Rich-

Der Vorgang spielt sich also in der Weise ab, daß »5 tung nach links zum Wärmetauscher W, um diesen in y dem Wärmetauscher warme Luft zugeführt wird, abgekühltem Zustande durch die Abluftleitung AL deren absolute Feuchte wesentlich geringer und deren nach links in Richtung zur Außenluft zu verlassen. Temperatur wesentlich höher ist als diejenige der Die Vorrichtung zum Ausscheiden eines Teiles der zunächst aus dem Raum abgezogenen Raumabluft. Feuchtigkeit aus der abgezogenen Raumluft, in die-Der restliche Feuchtigkeitsgehalt wird hierbei in der- ao sem Falle ein Kältemittel Kreislauf, ist dem Wärmejenigen Größenordnung gehalten, die auch sonst tauscher vorgeschaltet. Dieser Kältemittel-Kreislauf üblich und sogar erwünscht ist, weil nämlich diese enthält in Strömungsrichtung hintereinander geschal-Feuchtigkeit über die Speichermasse dem durch den tet den Verdampfer V, durch den die Temperatur der Wärmetauscher aufzuheizenden Frischluftstrom zu- hindurchströmenden Luft bis zum Taupunkt herabgeführt wird. Für Schwimmbäder ist hierbei von as gedruckt wird, und den Kondensator K, der die Luft besonderer Bedeutung, daß das Partialdruckgefälle wieder aufheizt, was infolge der durch die Wasserzwischen dem in der Raumluft enthaltenen Wrsser- ausscheidung frei werdenden Kondensationswärme dampf und der Grenzschicht über dem Wasserspiegel auf eine Temperatur erfolgen kann, die erheblich kleiner wird als bei den konventionellen Lüftungs- über der Raumtemperatur liegt. In den Kreislauf sind anlagen, wodurch die Wasserverdunstung vermindert 30 ferner der Kompressor Kr zur Verdichtung des Kältewird. Auf Grund der erfindungsgemäßen Einrichtung mittels unter Temperaturerhöhung sowie eine Drosergeben sich hierbei durch die Rückfeuchtung nahezu sei D zur Herabsetzung der Temperatur eingeschaltet, unabhängig vom Außenluftzustand nur geringe Die Vorrichtung F dient zur Abführung der nieder-Feuchteschwankungen in der dem Raum zugeführten geschlagenen Feuchtigkeit. Es sei jedoch erwähnt, Raumzuluft. Ist die absolute Feuchte der Außenluft 35 daß durch entsprechende Ausbildung der Auftauschhoch und die absolute Feuchte der Abluft ebenfalls, flächen die WasserabfüHrung auch im Verdampfe; so wird die Abluft durch ihre Kühlung, Entfeuchtung erfolgen kann. Dann kann auf einen zusätzlichen und Wiederaufheizung mittels Kältekreislaufes befä- Tropfenabscheider verzichtet werden,
higt, über den Wärmetauscher von der Frischluftseite Aus dem Freien wird die Frischluft dem Wärmeaus Feuchte aufzunehmen, so daß die Feuchte der in 40 tauscher W von links über die Frischluftleitung FL den Raum einströmenden Zuluft verringert wird. Im zugeführt. Die aus dem Wärmetauscher W austretende Hinblick auf die ausgedehntere Heizperiode (Behei- erwärmte Frischluft wird durch einen Lufterhitzer B zung und Befeuchtung der Frischluft) gegenüber der hindurchgeführt, in dem sie nach Maßgabe der jeweils Kühlperiode im Ges-mt-Jahresbetrieb der Anlage ist vorliegenden Verhältnisse auf eine noch etwas höhere die Entfeuchtungsleistung, die der Kältekreislauf bei- 45 Temperatur gebracht werden kann. In dem Ausfühzutragen hat, entsprechend geringer, die Wärmerück- rungsbeispiel ist angenommen, daß es sich um einen gewinnung dagegen größer, und es werden erhebliche elektrisch beheizten Blockspeicher handeln möge, Energiemengen aus der Abluft zurückgewonnen, dessen Speichermasse zu Zeiten geringeren Wärmedenen geringere Leistungen für die Entfeuchtung mit- bedarfs aufgeheizt wird, so daß diese gespeicherte tels eines verhältnismäßig kleinen Kältckreislaufs 50 Wärme während der Zeiten höheren Wärmebedarfs gegenüberstehen. zusätzlich zur Verfügung steht. Nach Verlassen die-

Eine wichtige andere Möglichkeit zur Verwirk- ses Blockspeichers B tritt alsdann die aufgeheizte lichung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in Frischluft über die Zuluftleitung ZL in den Raum, der Verwendung eines geschlossenen Luft-Kreislau- beispielsweise die Halle eines Hallenbades, ein.
fes anstatt des vorstehend erläuterten Kältemittel- 55 Wie schon angedeutet, sind in Abb. 2 die ZuKreislaufes. An die Stelle des Kältemittel-Kompres- Standsänderungen für die Abluft und für die Zuluft sors tritt dann ein Luftverdichter und an die Stelle dargestellt. Hierbei ist angenommen, daß die Raumdes Drosselventil? eine Entspannungstuibme, wobei luft eine Temperatur von 28° C und eine relative Verdichter und Turbine auf einer gemeinsamen Feuchtigkeit von 70% hat, wie es der Zustandspunkt Motorwelle angeordnet werden. Der Luftkühler ent- 60 RL bzw. 1 im Diagramm anzeigt. Die Wassertempespricht dem Verdampfer und der Lufterhitzer dem ratur im Becken möge 26° C betragen.
Kondensator. Es ist bekannt, daß auch außerhalb der eigent-

Die zuerst genannte konstruktive Lösung, nämlich liehen Badezeiten ganzjährig, solange das Becken die Ausstattung einer Klima-Anlage mit einem Kälte- überhaupt mit Wasser gefüllt ist, eine beträchtliche mittel-KreisIauf, dürfte jedoch die wirtschaftlich 65 Energiemenge für die Feuchtigkeitsabfuhr aufzuwengünstigste Verwirklichung des Erfindungsgedankens den ist. Dadurch wird, unabhängig von den hygiesein. Deshalb ist in der Zeichnung als Ausführungs- nisch-physiologischen Erfordernissen, ein ganzjähbeispiel eine Anlage dieser Art dargestellt. riger Frischluftbetrieb notwendig. Der Energiever-

brauch für die durchgehende Erwärmung des für die auch allein mit Hilfe des Kältemittel-Kreislaufes Feuchtigkeitsabfuhr erforderlichen Außenluftanteils durchgeführt werden. Zu diesem Zweck ist raumübertrifft bei Hallenschwimmbädern im allgemeinen seitig neben dem Wärmetauscher W ein Kurzschluß die Verbrauchszahlen für die Deckung des Trans- zwischen dem Raumluftkanal RL und dem Zuluftmissionswärmebedarfs. 5 kanal ZL, nämlich zwischen den Punkten 13 und 14,

Die Kühlung der Raumluft bei der Hindurchleitung vorgesehen, wie es in Abb. 1 angedeutet ist. Bei

durch den Verdampfer V unter gleichzeitiger Feuch- dieser Betriebsweise steht ein Energie-Anteil in Höhe

tigkeitsausscheidung ist in dem Diagramm durch die der Kompressorleistung zusätzlich für die Deckung

Zustandsänderung von Punkt 1 zu Punkt 2 darge- der Transmissionswärmeverluste zur Verfügung,

stellt. Hierbei ergibt sich im Punkt 2 eine Temperatur io Die leistungsbezogenen Kosten für den Groß-

von 14,5° C und eine relative Feuchtigkeit von 95«/o. blockspeicher B und für den Kältemittel-Kreislauf

Die durch das Kältemittel im Verdampfer V unter liegen etwa in gleicher Höhe. Die Einsparungen an Zustandsänderung der Luft von Punkt 1 nach Punkt 2 Anlagekosten sind daher vor allem auf diejenigen aufgenommene sowie die der elektrischen Kompres- Einsatzmöglichkeiten des umlaufenden Regenerativsorarbeit äquivalente Wärmemenge werden dann im 15 Wärmetauschers zurückzuführen, die erst durch die Kondensator K wieder an diesen Luftstrom zurück- Zwischenschaltung des Kältemittel-Kreislaufes — bzw. zusätzlich abgegeben. Hierdurch wird dieser bei oder einer ähnlichen Vorrichtung — im Raumluftgleichbleibender absoluter Feuchtigkeit (etwa 10 g je strom eröffnet sind.

Kilogramm trockener Luft) von 14,5 auf 55° C auf- In dem Kältemittel-Kreislauf wird sowohl die fühlgewärmt, was durch die Zustandsänderung von 20 bare als auch die gebundene Wärme durch das Kälte-Punkt 2 zu Punkt 3 dargestellt ist. mittel im Verdampfer zur Entfeuchtung der Raumluft

Diese Raumluft von nunmehr hoher Temperatur aufgenommen, und beide Wärmemengen werden und prozentual niedrigem Feuchtigkeitsgehalt tritt dann als Kondensationswärme im Kondensator K alsdann in den umlaufenden Regenerativ-Wärme- wieder auf diesen vom Raum her kommenden Lufttauscher W ein, wo sie ihre Wärme an die Speicher- 25 strom zurückübertragen, so daß dieser Luftstrom die masse abgibt und zugleich auch einen Teil der ver- für den Wärmetausch im umlaufenden Regenerativbliebenen Luftfeuchtigkeit. Es ist dieses die Zustande- Wärmetauscher vorteilhafte Höhe der Temperatur änderung von Punkt 3 auf Punkt AL. erhält.

Die durch den Frischluftkanal FL angesaugte Erwähnt sei noch, daß an Stelle des Blockspei-

Frischluft entnimmt der Speichermasse des Wärme- 30 chers B als Nachheizquelle auch irgendeine andere

tauschers W Wärme und Feuchtigkeit, wodurch ihre Wärmequelle Verwendung finden kann, beispielsweise

Temperatur in dem gewählten Beispiel von —15 auf ein Elektrodenkessel in Verbindung mit einem

+ 36° C ansteigt, dargestellt durch die Verbindungs- Warmwasserspeicher.

linie von Punkt FL zum Punkt 4 des Diagramms. Bei In manchen Fällen ist der Feuchtigkeitsanfall sehr gleichbleibendem absolutem Feuchtigkeitsgehalt (7,5 g 35 unterschiedlich. Dieses gilt insbesondere für Hallenje Kilogramm trockener Luft) erfolgt dann die Nach- Schwimmbäder. Während der Benutzungsstunden ererwärmung in dem Blockspeicher B auf diejenige folgt eine Verdunstung nicht nur von der Oberfläche Temperatur, die für die einzuführende Zuluft benötigt des Schwimmbeckens aus, sondern als wirksame Verwird, um in dem Raum die gewünschte Raumtempe- dunstungsflächen erheblichen Ausmaßes treten auch ralur aufrechtzuerhalten, nämlich in diesem Falle auf 40 die feuchten Laufgänge und die Reinigungsduschen 54,5° C. Es handelt sich hierbei um die Zustande- sowie auch die Körperoberflächen in die Erscheinung, änderung von Punkt4 zu Punkte des Diagramms. Außerhalb der Betriebsstunden, wenn also die

Die Verbindungslinie von Punkt 6 zu Funkt 1 des Duschen nicht benutzt werden und die Laufgänge Diagramms zeigt schließlich diejenige Zustandsände- abgetrocknet sind, verbleibt dann allein die Oberrung, die die über die Zuluftleitung ZL in den Raum 45 fläche des Schwimmbeckens als Verdunstungsfläche, eingeführte Zaluft durch ihre Mischung mit der Raum- Es ist zweckmäßig, die Arbeitsweise der Klimaluft erfährt, nämlich durch ihre Abkühlung und anlagen dic:>en veränderten Verhältnissen anzupasgleichzeitige Anpassung an den Feuchtigkeitsgehalt sen. So kann während der Zeiten geringen Feuchtigder Raumluft. keitsanfalles der Kältemittel-Kreislauf ausreichend

Die Entfeuchtung kann außerhalb der Badezeiten 50 sein, um die abgezogene Raumluft zu entfeuchten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

946 699 stoff benutzt Solchen Werkstoffen kann man durch Patentansprüche: mehrfache Tränkungen und einen Brennvorgang eine für den vorliegenden Zweck ausreichend hohe Festig-

1. Verfahren zur Klimatisierung von Räumen keit verleihen. Ferner lassen sich durch Zusätze, z. B. hoher Luftfeuchte unter Ausnutzung der in der 5 von Lithiumchlorid, hygroskopische Oberflächen er-Rauraabluft enthaltenen Wärme für die Aufhei- zielen, die zusätzlich zu dem Wännetausch auch zung der Frischluft mit Hilfe eines Hinlaufenden einen in erwünschter Größenordnung hegenden Regenerativ-Wärmetauschers, der wärmespei- Feuchtigkeitstausch zwischen den beiden Luftströchernde, hygroskopische Austauschnachen ent- men bewirken.

hält, dadurch gekennzeichnet, daßio Zur Verwendung unter denjenigen Verhältnissen,

zunächst durch Abkühlung der Raumabluft bis die beispielsweise bei Wohnräumen vorliegen, haben

zum Taupunkt Feuchtigkeit niedergeschlagen sich Klimaanlagen mit diesen Wärmetauschern gut

wird, worauf di& Raumluft unter Verwendung bewährt Schwierigkeiten ergeben sich aber, wenn es

der bei dieser Entfeuchtung entzogenen Warme sich um die Klimatisierung von Räumen handelt, in

aufgeheizt und dann dem Regenerativ-Warme- 15 denen die Luft einen höheren Feuchtigkeitsgehalt

tauscher zugeführt wird. aufweist, wie dieses beispielsweise in Hallenbädern

2. Klima-Anlage zur Durchführung des Ver- der Fall ist. Γη Räumen dieser Art kann sich der fahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- Feuchtigkeitsgehalt dem Sättigungswert nähern. Die net, daß in den zum Wärmetauscher führenden in der Luft enthaltenen großen Feuchtigkeitsmengen Raumluftkanal (RL) hintereinander der Ver- ao ergeben danu bei den hygroskopischen Speichermas dämpfer (V) eines Kältemittel-Kreislaufes und sen der Wärmetauscher Funktionsschwierigkeiten, der die Luft wieder aufheizende Kondensator (K) und zwar kann das Niederschlagen der Feuchtigkeit dieses Kältemittel-Kreislaufes eingeschaltet sind. in der Speichermasse zu Verschmutzungen und bei

3. Klima-Anlage zur Durchführung des Ver- tiefen Außentemperaturen auch zu Vereisungen Anfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- *5 laß geben.

net, daß in den zum Wärmetauscher führenden Gleichfalls bekannt ist weiterhin auch die Ent-

Raumluftkanal (RL) ein geschlossener Luft-Kreis- feuchtung von Räumen nach der Kondensations-

lauf eingeschaltet ist, und zwar hintereinander methode. Die Geräte, die mit einem geschlossenen

der Luftkühler und der die abgezogene Luft wie- Kältemittelkreislauf arbeiten, werden im Raum ange-

der aufheizende Lufterhitzer des Luft-Kreislaufes, 30 ordnet, sei es, daß sie in den Raum hineingefahren

dessen Luftverdichter und Entspannungsturbine oder in diesem fest installiert sind. Die Entfeuchtung

auf einer gemeinsamen Motorwelle sitzen. wird im Zuge der Luftumwälzung durchgeführt. Das

Gerät kann auch bei zu hoher Feuchtigkeit der

Frischluft in die Zuluftleitung des Raumes einge-

35 schaltet werden. Schließlich ist auch eine Anordnung außerhalb des Raumes in der Weise denkbar, daß an

Die Erfindung befaßt sich mit der Klimatisierung einer Stelle der Raumwände Luft entnommen und die

von Räumen, in denen die Luft einen hohen Feuch- entfeuchtete Luft an einer anderen Stelle der Wand

tigkeitsgehalt aufweist unter Ausnutzung der in der wieder in den Raum eingeführt wird. Diese Geräte

Abluft enthaltenen Wärme für die Aufheizung der 40 übernehmen lediglich die Entfeuchtung, die Einhal-

Frischluft mit Hilfe eines umlaufenden Regenerativ- tung einer bestimmten Raumtemperatur ist mit ihnen

Wärmetauschers, der wärmespeichernde, hygrosko- dagegen nicht möglich.

pische Austauschflächen enthält. Die Erfindung ist von der Erkenntnis dieser Zu-

Deraitige Räume können geschlossene Schwimm- sammenhänge ausgegangen und hat eine neue, sehr

bäder oder industriell genutzte Räume, beispielsweise 45 zweckmäßige Kombination je für sich bekannter

Lager- und Fertigungsräume der Textil-, Papier- Merkmale zum Gegenstand. Sie betrifft also ein Ver-

oder chemischen Industrie sein. fahren zur Klimatisierung von Räumen hoher Luft-

Bei Räumen größerer Abmessungen spielen die- feuchte, wobei die Aufgabe gelöst werden soll, die in

jenigen Wärmeverluste eine wirtschaftlich beachtliche der Raumabluft enthaltende latente und fühlbare

Rolle, die dadurch entstehen, daß die verbrauchte 50 Wärme mit Hilfe eines umlaufenden Regenerativ-

Raumluft in warmem Zustand abgezogen und die Wärmetauschers, der wärmespeichernde und hygro-

Frischlüft von außen mit verhältnismäßig niedriger skopische Austauschflächen enthält, zur Aufheizung

Temperatur zur Verfugung steht, so daß sie erst auf der Frischluft auszunutzen.

die notwendige Innentemperatur aufgeheizt werden Das wesentliche Merkmal des Verfahrens gemäß

muß. Es hat daher nahegelegen, den Wärmeinhalt 55 der Erfindung, durch das es sich gegenüber den bis-

der Abluft für die Aufheizung der Frischluft nutzbar her bekannten Verfahren unterscheidet, besteht darin,

zu machen, und zwar ist es seit längerem bekannt, daß zunächst durch Abkühlung der Raumabluft bis

hierzu umlaufende Regenerativ-Wärmetauscher zu zum Taupunkt Feuchtigkeit niedergeschlagen wird,

verwenden. worauf die Raumabluft unter Verwendung der bei

Diese hierfür benutzten Regenerativ-Wärme- 60 dieser Entfeuchtung entzogenen Wärme aufgeheizt

tauscher sind konstruktiv so ausgebildet, daß die und dann dem Regenerativ-Wärmetauscher zugeführt

Speichermasse umläuft, während die Anschlüsse der wird.

Kanäle ruhen. In Frage kommen kann aber auch die Die Verwirklichung dieses Erfindungsgedankens

bekannte kinematische Umkehr in der Weise, daß die kann mit verschiedenen konstruktiven Mitteln erfol-

Speichermasse ruht und die Kanalanschlüsse um- 65 gen. So kann die Abkühlung beispielsweise nach der

laufen. bekannten Kondensationsmethode durchgeführt wer-

AIs Speichermasse wird in der Regel feingewellte den. Zu diesem Zweck wird die Klima-Anlage zur

Asbestpappe oder anderer nichtmetallischer Werk- Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung