DE19502153A1 - Verfahren zur Klimatisierung von Raumluft sowie verfahrensgemäßes Klimagerät - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Klima­ tisierung von Raumluft unter Verwendung mindestens eines Luftkühlers, mindestens eines Rückkühlers, ein Kühlmedium, insbesondere ein Wasser-Glykol-Ge­ misch sowie mindestens eines Kompressors mit minde­ stens einem angeschlossenem Verdampfer und mindestens einem Verflüssiger und ein Klimagerät, das über einen Luftkühler, einen Rückkühler, kraftbetriebene Ventile, ein Kühlmedium z. B. ein Wasser-Glykol-Gemisch sowie über einen Kompressor mit angeschlossenem Verdampfer und Verflüssiger verfügt.

Klimageräte bzw. -anlagen sind heute aus den unter­ schiedlichsten Gründen verbreitet. So ist in Wohn­ räumen aufgrund veränderter Bauweisen und Ansprüchen der Bewohner an ihre Wohnung, z. B. größere Fenster, Verzicht auf begleitende Bepflanzung zur Beschattung von Wohnhäusern oder auch Bewohnen von Dachräumen, eine Temperaturregelung im Innenraum gewünscht bzw. erforderlich. In Büroräumen besteht dieses Bedürfnis grundsätzlich ebenfalls, insbesondere da hier oftmals eine große Anzahl von Bürogeräten, z. B. Computer und Kopierer vorhanden sind, die Abwärme produzieren. Zu hohe Temperaturen sind nicht nur für anwesende Per­ sonen abträglich, sondern auch für elektronische Geräte, wie z. B. Computer, die bestimmte Umgebungs­ temperaturen für eine einwandfreie Funktion erfordern. Von ähnlich wichtiger Bedeutung ist die richtige Luft­ feuchtigkeit in den entsprechenden Räumen, da zu trockene Luft Schleimhäute reizt und zu elektrosta­ tischen Aufladungen führt, was zu Schäden an den elektronischen Geräten führen kann.

Es sind daher Klimageräte bekannt, die die Raumluft umfassend konditionieren, d. h. eine bestimmte Raum­ temperatur einstellen und die Luft nach Bedarf be­ feuchten oder entfeuchten. Derartige Klimageräte ver­ fügen über einen Kaltwasserkreislauf, der mit einem Wasser-Glykol-Gemisch befüllt ist und an den ein Rückkühler, d. h. ein vom Klimagerät separierter Kühler angeschlossen ist. Im Inneren des Klimage­ rätes weist der Kaltwasserkreislauf einen Wärmetau­ scher auf. Das Klimagerät kühlt mittels Kompressoren Kältemittel stark ab, wobei die Abwärme an den Wärme­ tauscher abgegeben wird und die eintretende Raumluft über Luftkühler konditioniert wird. Zur Energieein­ sparung ist vorgesehen, daß bei geringeren Außen­ temperaturen der äußere Kaltwasserkreislauf einen zusätzlichen Wärmetauscher bzw. Luftkühler durchläuft, mit dem die eintretende Raumluft gekühlt wird. Bei großen abzuleitenden Wärmemengen müssen die anderen Luftkühler, die mit dem Kompressor verbunden sind, weiterhin eingesetzt werden. Die Ausgestaltung des Klimagerätes mit einem weiteren Luftkühler, der direkt mit dem äußeren Kaltwasserkreislauf versehen ist, dient zur Energieeinsparung, da Klimageräte relativ viel Strom verbrauchen. Allerdings ist da­ durch der konstruktive Aufwand höher als bei her­ kömmlichen Klimageräten, was auch höhere Herstel­ lungskosten bedingt. Außerdem sind in o.g. Klima­ geräten die Strömungswiderstände sehr hoch, wodurch die Effizienz derartiger Geräte wieder vermindert wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und ein verfahrensgemäßes Klimagerät zu schaffen, das Energiesparfunktionen für mäßige Außentempera­ turen aufweist, wobei der konstruktive Aufwand des Klimagerätes minimiert werden und die Effizienz des Klimagerätes gesteigert werden soll.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 6, 11 oder 13 gelöst.

Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, ein Verfahren bzw. ein Klimagerät zu dessen Durchführung zu schaffen, bei dem die Freikühlung, d. h. die Kühlung der in das Klimagerät eintretenden Raumluft über einen Luftkühler bzw. Wärmetauscher des Kaltwasser­ kreislaufes, und die mechanische Kühlung, d. h. die Kühlung der in das Klimagerät eintretenden Raumluft über an Kompressoren sowie Verdampfer und Verflüssiger angeschlossenen Luftkühlern, über den gleichen Wärme­ tauscher bzw. Luftkühler erfolgt, so daß für beide Kühlvarianten lediglich ein gemeinsamer Luftkühler im Klimagerät erforderlich ist. Durch diese erfindungs­ gemäße Ausgestaltung entfällt ein Wärmetauscher, so­ wie ggf. auch ein Wärmetauscher für die Kältemittel­ heizung, so daß sich der konstruktive Aufwand für das Klimagerät verringert. Gleichzeitig werden dadurch niedrigere Strömungswiderstände erzielt.

Das Klimagerät weist einen separaten Rückkühler auf, der Bestandteil des Kaltwasser-Glykol-Kreislaufes ist. In diesen Kreislauf ist ein Luftkühler integriert, der auch Bestandteil der "mechanischen Kühler" ist, die zusätzlich über im Kreislauf befindliche Verdampfer, Kompressoren und Verflüssiger verfügt. Dabei sind kraftbetätigbare Ventile vorgesehen, über die der je­ weilige Betriebszustand realisiert wird.

Weiterhin sind Temperatursensoren zur Überwachung so­ wie eine Steuerungsvorrichtung zur Soll-Vorgabe und -Kontrolle vorgesehen. Zur Förderung von Raumluft ist bzw. sind im Klimagerät ein Ventilator o. dgl. und zur Förderung des Kühlmediums entsprechende Pumpen inte­ griert.

Der Luftkühler kann dabei verschiedenartig ausge­ bildet sein.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform verfügt der Luftkühler über zwei Kühlregister, die sich beliebig der "mechanischen Kühlung" und/oder der "Freikühlung" zuordnen lassen.

Um den konstruktiven Aufwand für das Klimagerät weiter zu minimieren und damit kostengünstiger produ­ zieren zu können, ist nach einer anderen Ausführungs­ form vorgesehen, das der Luftkühler lediglich über einen Zulauf sowie Ablauf und damit nur über ein Kühl­ register verfügt, wobei jedoch auch hier Zuordnungs­ möglichkeiten zur "mechanischen Kühlung" bzw. zur Freikühlung gegeben sind. Es können daher ebenfalls div. Betriebszustände realisiert werden, jedoch geringfügig eingeschränkt gegenüber der vorgenannten Ausführungsform.

Im übrigen sind durch ein erfindungsgemäßes Klima­ gerät folgende Funktionen möglich, die ggf. je nach Ausführungsform unterschiedlich sind.

• - 100%iger Freikühlungsbetrieb bei Außentempera­ turen kleiner/gleich 14 Grad C,
• - partieller Freikühlungsbetrieb,
• - 100% mechanische Kühlung,
• - mechanische Kühlung als Beimischfunktion zur Freikühlung,
• - mechanische Kühlung und Freikühlung als eigen­ ständige Kühlkreisläufe,
• - Entfeuchtungsfunktion durch Absenken der Kalt­ wassertemperatur,
• - Nachheizbetrieb.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung bzw. Bereit­ stellung von Betriebsfunktionen ist es möglich, Tem­ peraturbereiche, die in Jahresmitte besonders häufig vorhanden sind, optimal für die Stromeinsparung zu nutzen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nachstehend wird das Verfahren sowie das verfahrens­ gemäße Klimagerät anhand von Zeichnungen näher er­ läutert. Es zeigen

Fig. 1 den schematischen Aufbau eines erfindungs­ gemäßen Klimageräts mit zwei Kühlregistern,

Fig. 2 den schematischen Aufbau eines erfindungs­ gemäßen Klimageräts mit zwei Kühlregistern nach einer modifizierten Ausführungsform, und

Fig. 3 den schematischen Aufbau eines erfindungs­ gemäßen Klimageräts mit zwei Kühlregistern nach einer weiteren modifizierten Ausführungs­ form, und

Fig. 4 den schematischen Aufbau eines erfindungsge­ mäßen Klimageräts mit einem Kühlregister.

Das Klimagerät 100 weist ein in zwei Bereiche unter­ teiltes Gehäuse 10 auf, wobei die Einrichtungen im Innenraum 11 des Gehäuses 10 über zwei Rohrleitungen 12, 13 mit einem außen gelegenen Rückkühler 14 ver­ bunden sind. In den Rohrleitungen 12, 13 sowie in den darin eingeschlossenen Einrichtungen zirkuliert ein Wasser-Glykol-Gemisch als Kühlmedium. Die Rohrleitung 12 führt das Wasser-Glykol-Gemisch in den Innenraum 11 des Klimagerätes 100, wobei sich die Rohrleitung 12 im Innenraum 11 aufspaltet in Rohrleitungen 15 und 16, die an jeweils einem Kühlregister 17, 18 des Luftkühlers 19 angeschlossen sind. Die Kühlregister 17, 18 sind weiterhin zur Ableitung des Wasser-Glykol- Gemisches mit Rohrleitungen 20, 21 verbunden, die sich vereinigen und als Rohrleitung 13 weitergeführt werden und den Innenraum 11 verlassen. Die Rohr­ leitungen 12, 13 sind direkt nach Eintritt in das Gehäuse 10 mittels einer Verbindungsleitung 22 mit­ einander verbunden, wobei vor der Verbindungsleitung 22 in Rohrleitung 13 ein Ventil 13a vorgesehen ist, wobei die Verbindungsleitung 22 selber ein kraftbe­ triebenes Ventil 23 aufweist. Im Anschluß weist die Rohrleitung 13 einen Verflüssiger 24 auf, dem aus­ gangsseitig 25 eine Förderpumpe 26 zugeordnet ist, wobei die Fließrichtung zum Rückkühler 14 gerichtet ist. Zur Umgehung des Verflüssigers 24 ist eine Um­ gehungsleitung 27 vorgesehen, die vor bzw. hinter dem Verflüssiger 24 von der Rohrleitung 13 abzweigt. In die Umgehungsleitung 27 ist ebenfalls ein kraft betriebenes Ventil 28 eingebracht. Anschließend ist hinter dem Verflüssiger 24 bzw. der Umgehungsleitung 27 erneut die Rohrleitung 12 mit Rohrleitung 13 über eine zweite Verbindungsleitung 29, die ebenfalls mit einem Ventil 30 versehen ist, verbunden. Zwischen dem Anschlußpunkt 31 der Verbindungsleitung 29 an der Rohrleitung 13 und dem dazugehörigen Kühlregister 17 befindet sich ein Ventil 32. Zwischen dem An­ schlußpunkt 33 der zweiten Verbindungsleitung 29 an Rohrleitung 12 und der Abzweigung als Rohrleitung 16 zum Kühlregister 18 ist erneut ein Ventil 34 einge­ baut. Von Anschlußpunkt 33 aus betrachtet zweigt von dem Ventil 34 die Rohrleitung 15 zum Kühlregister 17 ab. Nach Abzweigung der Rohrleitung 16 von der Rohrleitung 12 ist diese weitergeführt bis zur Zu­ sammenführung der Rohrleitungen 20, 21 in Rohr­ leitung 13. Zwischen den Verzweigungen für Rohr­ leitungen 15, 16 und den Rohrleitungen 20, 21 ist ein Verdampf er 35 zwischengeschaltet, wobei zwischen Rohr­ leitung 13 und Verdampfer 35 ein Rückschlagventil 35a sowie eine Förderpumpe 35b mit Wirkrichtung zum Ver­ dampfer 35 hin nachgeordnet sind. Der Verdampfer 35 ist mit dem Verflüssiger 24 über eine Ringleitung 36 mit integriertem Kompressor 37 und den erforderlichen Ventilen 38 zur Ausbildung der mechanischen Kühlung versehen. Das Gehäuse 10 weist o.g. Bereiche auf, wo­ bei in einem Bereich 39 die Kühlregister 17, 18 an­ geordnet sind und oberhalb und unterhalb daran eine Lufteintrittsöffnung 40 bzw. ein Luftaustritt 41 mit einem Ventilator 42 zur Luftförderung vorgesehen sind. Der andere Bereich 43 beinhaltet vorgenannte Rohr­ leitungen sowie die mechanische Kühlung. Die Luftein­ trittsöffnung 40 verfügt über einen Temperatursensor 44. Weitere Temperatursensoren 45, 46 sind im Außen­ bereich 47 am Rückkühler 14 und in der Rohrleitung 12 vorgesehen. Weiterhin verfügt das Klimagerät 100 über nicht dargestellte mit allen vorgenannten Einrichtungen verbundene Steuerleitungen, die mit einer zentralen Steuerung zur Soll-Vorgabe und Kontrolle verbunden sind.

Das Klimagerät 200 gemäß Fig. 2 weist einen nahezu identischen Aufbau auf wie das Klimagerät 100 gemäß Fig. 1. Bei dieser Ausführungsform ist zur Mini­ mierung des konstruktiven Aufwands vorgesehen, die Ventile 23 und 13a durch ein 3-Wege-Ventil 210 zu ersetzen, das im Anschlußpunkt 211 angeordnet ist. Das Ventil 30 wird ebenfalls durch ein 3-Wege-Ventil 212 ersetzt, was bei der Benutzung der Kühlregister 17, 18 von Vorteil ist.

Außerdem ist zwischen der Förderpumpe 26 und dem 3- Wege-Ventil 210 ein Rückschlagventil 213 angeordnet.

Die Ringleitung der "mechanischen Kühlung" ist bei dieser Ausführungsform zusätzlich mit einem Ventil 214 und einer Saugdrossel 215 ausgestattet, die parallel geschaltet zwischen dem Verdampfer 35 und dem Kompressor 37 bzw. Verdichter in die Ringleitung 36 integriert sind. Weiterhin ist zwischen dem Kom­ pressor 37 und dem Verflüssiger 24 bzw. dem Konden­ sator ein Drucksensor 216 vorgesehen, die über eine Steuerleitung 217 das Öffnen und Schließen des Ven­ tils 28 der Umgehungsleitung 27 und damit eine Kon­ densatordruckregelung durchgeführt wird.

Fig. 3 zeigt ein Klimagerät 300, das ebenfalls über einen Luftkühler 19 mit zwei Kühlregistern 17, 18 verfügt. Zur Vereinfachung sind in Fig. 3 der Kom­ pressor sowie die Ringleitung mit den dazugehörigen Ventilen nicht dargestellt, wie auch der Rückkühler.

Über die Rohrleitung 12 wird das Kühlmedium dem Klimagerät 300 zugeführt.

Die Rohrleitung 12 verzweigt sich am Kreuzungspunkt 310. Vom Kreuzungspunkt 310 geht eine Verbindungs­ leitung 311 zur Rohrleitung 13 ab, die das Kühlmedium aus dem Klimagerät 300 herausleitet. Am Anschlußpunkt 312 zur Rohrleitung 13 ist ein 3-Wege-Ventil 313 an­ geordnet. Weiterhin führt eine weitere Rohrleitung 314 vom Kreuzungspunkt 310 fort, die sich in 2 Rohr­ leitungen 315, 316 verzweigt, die jeweils an ein Kühl­ register 17, 18 angeschlossen sind. Die Rohrleitungen 315, 316 werden über die Kühlregister hinaus parallel geführt und vereinigen sich wieder zu einer Rohr­ leitung 317 , wobei in jeder Rohrleitung 315, 316 je­ weils ein Ventil 318, 319 vor und jeweils ein Ventil 320, 321 hinter dem Anschlußpunkt an das jeweilige Kühlregister 17, 18 angeordnet ist.

Die Rohrleitung 317 führt zum anderen Ende 322 der Kühlregister 17, 18 verzweigt sich dort in Rohr­ leitungen 323 und 324, die jeweils an ein Kühlre­ gister 17, 18 angeschlossen sind. Anschließend ver­ einigen sich die Rohrleitungen 323 und 324 wieder zur Rohrleitung 13. In der Rohrleitung 317 ist ein Verdampfer 35 und eine Förderpumpe 35b, mit Förder­ richtung zu den Ventilen 320, 321, vorgesehen.

Die Rohrleitung 13 weist ein 3-Wege-Ventil 325 auf, wobei eine zweite Verbindungsleitung 326 zur Rohr­ leitung 12 im Kreuzungspunkt 310 führt.

Zwischen den 3-Wege-Ventilen 313 und 325 befindet sich in Rohrleitung 13 ein Verflüssiger 24 sowie eine Förderpumpe 26.

Auch in Fig. 4 ist zur Vereinfachung auf die Darstel­ lung von im wesentlichen identischen Bauteilen ver­ zichtet worden.

Dem Klimagerät 400 wird über Rohrleitung 12 ein Kühl­ medium zugeführt. Die Rohrleitung 12 führt direkt zum Luftkühler 19, der hier nur über ein Kühlregister ver­ fügt.

Vor dem Anschluß an den Luftkühler 19 weist die Rohr­ leitung 12 ein Rückschlagventil 410 mit Wirkrichtung zum Luftkühler 19 hin auf. Die Rohrleitung 12 wird bis zum entgegengesetzten Ende des Luftkühlers 19 weitergeführt und ist dort ebenfalls angeschlossen und geht dann in Rohrleitung 13 über. Zwischen den beiden Anschlußpunkten der Rohrleitung 12, sind in dieser ein Verdampfer 35, eine Förderpumpe 35b sowie ein Rückschlagventil 411 angeordnet, wobei die Durch­ laßrichtung des Rückschlagventils 411 entgegengesetzt zu der des Rückschlagventils 410 ist. Die Rohrleitung 13 ist mit Rohrleitung 12 über eine Verbindungsleitung 412 verbunden, wobei ein Ventil 413 zwischengeschaltet ist.

Weiterhin weist die Rohrleitung 13 einen Verflüssiger 24 sowie eine Förderpumpe 26 auf, deren Leistung über einen Temperatursensor 44 gesteuert wird mit dem die Förderpumpe 26 über eine Steuerleitung 414 verbunden ist und der die Temperatur der zu kühlenden Raumluft mißt. Benachbart zum Luftkühler 19 ist ein Heizmittel 415 angebracht, über den die Nachheizung erfolgen kann.

Die einzelnen Bauelemente der Ausführungsformen, die durch das Klimagerät 100, 200, 300, 400 verwirklicht werden können, können beliebig gegen die einer anderen Ausführungsform ausgetauscht werden, wie z. B. die "mechanische Kühlung" gemäß Fig. 2, die auch bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 1, 3 und 4 verwirk­ licht werden kann.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden folgende Betriebszustände ermöglicht.

Bei 100% Freikühlbetrieb, d. h. Kühlung der Raumluft nur über den Rückkühler 14 erfolgt der Kreislauf des Wasser-Glykol-Gemisches beim Klimagerät 100, 200 wie folgt.

Das Wasser-Glykol-Gemisch tritt über Rohrleitung 12 ein und gelangt über die Rohrleitungen 15, 16 in den Luftkühler 19 bzw. die Kühlregister 17, 18, wobei die Ventile 23, 30 der Verbindungsleitungen 22, 29 geschlossen bzw. die 3-Wege-Ventile 210, 212 die Ver­ bindungsleitungen 22, 29 absperren, ansonsten aber geöffnet sind, und die Ventile 32, 34 geöffnet sind. Auch Ventil 28 kann geöffnet sein, so daß die Um­ gehungsleitung 27 statt des Verflüssigers 24 durch­ flossen wird, was insbesondere bei der Drucksteuerung mittels des Drucksensors 216 wesentlich ist, um den Verflüssigerdruck einzustellen. Nach Durchtritt durch den Luftkühler 19 und Wärmeaufnahme wird das Wasser-Glykol-Gemisch über die Rohrleitungen 20, 21 bzw. Rohrleitung 13 wieder dem Rückkühler 14 zuge­ führt. Dabei wird die Raumtemperatur von z. B. 26 Grad C auf 16 Grad C herabgekühlt. Dieser Freikühl­ betrieb findet bei Temperaturen unterhalb von 14 Grad C statt, wobei sehr kostengünstig gearbeitet werden kann, da die mechanische Kühlung bei dieser Temperatur noch nicht notwendig ist.

Beim partiellen Freikühlbetrieb wird nur ein Kühl­ register 17 des Luftkühlers 19 genutzt, indem im Gegensatz zum vorherigen Betriebszustand Ventil 34 geschlossen bleibt, so daß nur vorgenanntes Kühl­ register 17 vom Wasser-Glykol-Gemisch durchflossen wird.

Im Gegensatz dazu steht die 100%ige mechanische Kühlung bei Temperaturen größer/gleich 24 Grad C, wobei zwei getrennte Wasser-Glykol-Gemischkreisläufe bestehen. Die Rohrleitungen 12, 13 sind über das ge­ öffnete Ventil 30 der Verbindungsleitung 29 mitein­ ander verbunden und bilden durch Verschließen der Ventile 34, 32 einen geschlossenen Kreislauf, wobei auch Ventil 23 geschlossen bleibt, mit dem Rückkühler 14. Der zweite Wasser-Glykol-Gemischkreislauf wird durch das durchflossene Kühlregister 18 sowie die Rohrleitungen 16 und 20 sowie dem Teil der Rohr­ leitung 12, in den der Verdampfer 35 eingebracht ist, gebildet. Der Wärmeaustausch erfolgt dabei zwischen den beiden Kreisläufen mittels des Verdampfers und des Verflüssigers in dem jeweiligen Kreislauf unter Einbeziehung des Kompressors 37 bzw. der Rindleitung 36. Im Bedarfsfall kann auch das Ventil 34 geöffnet sein, ohne daß ein nennenswerter Austausch zwischen beiden Kreisläufen erfolgt.

Beim Klimagerät 200 gemäß Fig. 2 wird vorgenannter Betriebszustand analog realisiert, wobei hier das 3-Wege-Ventil 212 derart geregelt wird, daß die Ver­ bindungsleitung 29 durchströmt wird und die Ver­ bindung zum Luftkühler 19 unterbrochen ist.

Durch die Verwendung des 3-Wege-Ventils 212 sind beide Kühlkreisläufe besser voneinander getrennt und durch Betätigung des Ventils 39 sind wahlweise ein oder zwei Kühlregister 17, 18 benutzbar.

Das 3-Wege-Ventil 210 wird dabei entsprechend be­ tätigt.

Bei einer Kombination von mechanischer Kühlung und Freikühlung bleibt zu vorhergehender Variante beim Klimagerät 100, 200 zusätzlich das Ventil 30 ge­ schlossen und das Ventil 34 ständig geöffnet, bzw. das 3-Wege-Ventil 212 verschließt die Verbindungs­ leitung 29 und gibt die Verbindung zum Luftkühler 19 frei, so daß vom Rückkühler 14 gekühltes Wasser- Glykol-Gemisch auch den Luftkühler 19 durchströmt, wobei gleichzeitig die mechanische Kühlung mittels des Verdampfers und des Verflüssigers in Funktion tritt. Es bestehen also zwei Kühlkreisläufe, die miteinander verbunden sind.

Bei der Kombination von Freikühlung und mechanischer Kühlung besteht zudem die Möglichkeit, die einzelnen Kühlregister 17 oder 18 der Freikühlung oder der me­ chanischen Kühlung zuzuordnen. Für diesen Zweck wird das Ventil 34 geschlossen, im Gegensatz zu sonst gleicher Ventilsteuerung bei vorgenannter Funktion. So wird das Kühlregister 18 der mechanischen Kühlung bzw. dem Verdampfer 35 zugeordnet und Kühlregister 17 der Freikühlung, wobei nahezu kein Austausch von Wasser-Glykol-Gemisch zwischen beiden Kreisläufen besteht. Auch hier erfolgt der Wärmeaustausch über den Verdampfer 35 bzw. dem Verflüssiger 24.

Bei allen Betriebszuständen, wo eine mechanische Kühlung erfolgt, muß das Ventil 28 geschlossen bleiben oder kann zur Verflüssigerdruckregelung ge­ nutzt werden. Ansonsten kann es wahlweise geöffnet oder geschlossen sein.

Zur Entfeuchtung der Raumluft werden Freikühlung und mechanische Kühlung voneinander getrennt, indem die Ventile 23, 34 und 32 geschlossen sind und Ventil 30 geöffnet ist bzw. das 3-Wege-Ventil 212 die Ver­ bindung zum Luftkühler 19 unterbricht und die Ver­ bindungsleitung 29 durchströmt werden kann.

Das Ventil 34 kann wahlweise geöffnet oder geschlos­ sen sein, je nach der Leistungsanforderung. Das 3- Wege-Ventil 210 hält die Verbindungsleitung 22 ge­ schlossen und ist ansonsten durchlässig. Bei dieser Anordnung wird die Wassertemperatur stärker abgesenkt, z. B. in dem eine geringere Wasser-Glykol-Gemischmenge gefördert wird, so daß das Wasser in der Raumluft auskondensiert.

Beim Nachheizbetrieb beim Entfeuchten werden die Ventile 23, 32 geöffnet und die Ventile 30 und 34 und 13a geschlossen. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist das Ventil 32 geöffnet und das 3-Wege-Ven­ til 210 gibt die Verbindungsleitung 22 frei, während es die Rohrleitung 13 gegenüber dem Rückkühler 14 verschließt. Dafür verschließt das 3-Wege-Ventil 212 die Verbindungsleitung 29 und erlaubt den Durchfluß zum Luftkühler 19. Ventil 34 ist geschlossen.

Es resultiert ein Kreislauf im Kühlregister 18 und den Rohrleitungen 16, 20 und dem Teil der Rohrleitung 12 in dem der Verdampfer 35 angeordnet ist. Ein weiterer Kreislauf entsteht in den Rohrleitungen 12, 13 über die Verbindungsleitungen 22 und 29.

Die Leistung der mechanischen Kühlung wird beim Klimagerät 200 über das Ventil 214 bzw. die Saug­ drossel 215 gesteuert. Bei Öffnung des Ventils 214 beträgt die Leistung 100%. Bei Steuerung über die Saugdrossel 215 läßt sich die Leistung stufenlos variieren, so z. B. auf 70%.

Bei dem Klimagerät 300 gemäß Fig. 3 lassen sich sämt­ liche vorgenannten Betriebszustände ebenfalls reali­ sieren.

Beim 100%igen Freikühlbetrieb verschließen die 3-Wege­ Ventile 325 und 313 die Verbindungsleitungen 326 bzw. 311; ansonsten sind sie geöffnet. Weiterhin sind die Ventile 318, 319 geöffnet und die Ventile 320, 321 geschlossen, so daß beide Kühlregister 17, 18 durch­ strömt werden vom Kühlmedium und ein Kühlkreislauf resultiert.

Bei der partiellen Freikühlung kann wahlweise eines der Ventile 318 oder 319 zusätzlich geschlossen sein, so daß lediglich ein Kühlregister 17 oder 18 genutzt wird.

Soll eine 100%ige mechanische Kühlung erfolgen, so bleiben die Vorteile 318, 319 geschlossen und die Ventile 320, 321 sind geöffnet. Das 3-Wege-Ventil 325 verschließt die Rohrleitung 13 gegenüber dem Luft­ kühler und hält die Verbindungsleitung 326 geöffnet.

Es resultieren zwei getrennte Kühlkreisläufe, wobei hier die Förderung des Kühlmediums über die Förder­ pumpe 35b erfolgt und nicht über die Förderpumpe 26, wie bei vorgenannten Zuständen.

Bei entsprechender Ventilschaltung sind wahlweise die Kühlregister 17, 18 beliebig verwendbar. Die Aus­ bildung der Ringleitung und der dazugehörigen Aus­ rüstung erfolgt entsprechend dem Klimagerät 100, 200 gemäß Fig. 1 und Fig. 2.

Die Kombination von Freikühlung und mechanischer Kühlung als Beimischfunktion erfolgt bei geschlossener Verbindungsleitung 326 und 311 durch das 3-Wege-Ventil 325 bzw. 313 sowie bei geöffneten Ventilen 318, 319, 320, 321. Beide Förderpumpen 26, 35b fördern Kühl­ medium, wobei über die jeweilige Förderrate die Kühl­ leitung von mechanischen Kühlung bzw. Freikühlung ein­ stellbar ist.

Soll die Kombination von Freikühlung und mechanischer Kühlung bei getrennten Kühlkreisen erfolgen, so müs­ sen gegenüber vorgenannter Kombination entweder die Ventile 319 und 320 oder die Ventile 318 und 321 ge­ schlossen werden.

Zur Entfeuchtung der Raumluft erfolgt die Steuerung der Ventile 318, 319, 320, 321 und der 3-Wege-Ventile 313, 325 wie bei der 100%igen mechanischen Kühlung, so daß zwei getrennte Kühlmedien-Kreisläufe erhalten werden. Ansonsten wird die Temperatur des Kühlmediums in dem Verdampfer-Kreislauf zur Auskondensierung von Luftfeuchtigkeit herabgesetzt.

Zum Nachheizbetrieb beim Entfeuchten wird die Ver­ bindungsleitung 22 mittels des 3-Wege-Ventils 313 geöffnet und die Rohrleitung 13 zum Rückkühler 14 hin geschlossen.

Bei der Ausführungsform des Klimageräts 400 gemäß Fig. 4 sind folgende Betriebszustände realisierbar.

Eine 100%ige Freikühlung erfolgt bei geschlossenem Ventil 413, wobei nur die Förderpumpe 26 betrieben wird.

Es resultiert ein Kreislauf durch den Luftkühler 19 mittels der Rohrleitungen 12, 13.

Eine partielle Freikühlung ist nicht möglich, da der Luftkühler 19 lediglich über ein Kühlregister ver­ fügt.

Wird Ventil 413 geöffnet und die Förderpumpe 356 wird zusätzlich betrieben, so resultiert eine Kombination von Freikühlung und mechanischer Kühlung, wobei ledig­ lich ein geringer Kühlmedium-Austausch zwischen beiden Kreisläufen stattfindet.

Beim Verschließen des Ventils 413 erfolgt ein stärkerer Austausch, so daß hier Freikühlung und mechanische Kühlung als Beimischfunktion bestehen.

Die Entfeuchtung der Raumluft wird analog zu den anderen Ausführungsformen durchgeführt.

Eine Nachheizung erfolgt nicht oder über das zusätz­ liche Heizmittel 415.

Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Leistungssteue­ rung der Förderpumpe 26 über den Temperatursensor 44, der über eine Steuerleitung 414 mit dieser verbunden ist. Dabei fördert die Förderpumpe nur soviel, um die jeweilige Wärmelast des Raumes abzuführen.

Bei allen Ausführungsformen des Klimageräts sind die Ventile kraftbetätigbar bzw. motorisch oder auf andere geeignete Art kraft betrieben.

Bezugszeichenliste

Klimagerät 100
Gehäuse 10
Innenraum 11
Rohrleitung 12, 13
Ventil 13a, 13b
Rückkühler 14
Rohrleitung 15, 16
Kühlregister 17, 18
Luftkühler 19
Rohrleitung 20, 21
Verbindungsleitung 22
Ventil 23
Verflüssiger 24
ausgangsseitig 25
Förderpumpe 26
Umgehungsleitung 27
Ventil 28
zweite Verbindungsleitung 29
Ventil 30
Anschlußpunkt 31
Ventil 32
Anschlußpunkt 33
Ventil 34
Verdampfer 35
Rückschlagventil 35a
Förderpumpe 35b
Ringleitung 36
Kompressor 37
Ventil 38
Bereich 39
Lufteintrittsöffnung 40
Luftaustritt 41
Ventilator 42
Bereich 43
Temperatursensor 44, 45, 46
Außenbereich 47
Klimagerät 200
3-Wege-Ventil 210
Anschlußpunkt 211
3-Wege-Ventil 212
Rückschlagventil 213
Ventil 214
Saugdrossel 215
Drucksensor 216
Steuerleitung 217
Klimagerät 300
Kreuzungspunkt 310
Verbindungsleitung 311
Anschlußpunkt 312
3-Wege-Ventil 313
Rohrleitung 314
Rohrleitungen 315, 316
Rohrleitung 317
Ventil 318, 319
Ventil 320, 321
Ende 322
Rohrleitungen 323, 324
3-Wege-Ventil 325
Verbindungsleitung 326
Klimagerät 400
Rückschlagventil 410
Rückschlagventil 411
Verbindungsleitung 412
Ventil 413
Steuerleitung 414
Heizmittel 415.

Claims (26)

1. Verfahren zur Klimatisierung von Raumluft unter Verwendung mindestens eines Luftkühlers (19), mindestens eines Rückkühlers (14), einem Kühl­ medium, insbesondere ein Wasser-Glykol-Gemisch sowie mindestens eines Kompressors (37) mit min­ destens einem angeschlossenem Verdampfer (35) und mindestens einem Verflüssiger (24), dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium, dem im Rückkühler (14) Wärme entzogen wird, den Luftkühler (19) durchströmt und dabei die Wärme der Raumluft aufnimmt und/ oder daß das Kühlmedium, das den Verdampfer (35) zur Wärmeabgabe mittels Kompressor (37) an den Verflüssiger (24), über den die Wärme an das den Rückkühler durchströmende Kühlmedium übertragen wird, durchläuft, ebenfalls den Luftkühler (19) durchströmt und dabei die Wärme der Raumluft aufnimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium sowohl den Rückkühler (14) als auch den Verdampfer (35) unter Bildung eines Kühlkreislaufes durchläuft und gleichzeitig, die über Verdampfer (35) zum Verflüssiger (24) trans­ portierte Wärme, zum Rückkühler (14), ableitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium nur ein Kühlregister (17) des Luftkühlers (19) durchströmt, ohne den Ver­ dampfer (35) zu durchlaufen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium, das im Rückkühler (14) Wärme abgibt, Wärme über den Verflüssiger (24) auf­ nimmt, ohne den Luftkühler zu durchströmen, wo­ bei das Kühlmedium über einen zweiten getrennten Kreislauf Wärme vom Luftkühler (19) zum Verdampfer (35) transportiert.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium nicht den Rückkühler (14) durchströmt.

6. Klimagerät (100, 200), insbesondere zur Verwen­ dung nach dem Verfahren gemäß einem der An­ sprüche 1 bis 5, das über einen Luftkühler (19), einen Rückkühler (14), einWasser-Glykol-Gemisch, kraftbetriebene Ventile (23, 28, 30, 34, 38), ein Kühlmedium sowie einen Kompressor (37) mit angeschlossenem Verdampfer (36) und Verflüssiger (24) verfügt, dadurch gekennzeichnet, daß der separate Rückkühler (14) über Rohr­ leitungen (12, 13) mit den übrigen Einrichtungen des Klimagerätes (100) verbunden ist, wobei die eine Rohrleitung (12) sich in zwei Rohrleitungen (15, 16) verzweigt, die gegeneinander mittels eines Ventils (34) abtrennbar sind und die je­ weils an ein Kühlregister (17, 18) des Luft­ kühlers (19) angeschlossen sind, wobei an den entgegengesetzten Seiten des Luftkühlers jeweils eine Rohrleitung (20, 21) angeschlossen ist, die sich vereinigen und in Rohrleitung (13) übergehen, daß zwischen den Verzweigungen der Rohrleitung (12) in Rohrleitung (15, 16) und der Rohrleitung (13) in Rohrleitung (20, 21) eine verbindende Rohrleitung besteht, in die ein Verdampfer (35) und zur Rohrleitung (13) hin ein Rückschlagventil (35a) sowie eine Förderpumpe (35b) integriert sind, daß die Rohr­ leitung (13) ein Ventil (32) aufweist, dem in Richtung des Rückkühlers (14) eine Verbindungs­ leitung (29) mit integriertem Ventil (30) zur Rohrleitung (12) nachgeordnet ist, wobei der Verbindungsleitung (29) wiederum nachgeordnet in der Rohrleitung (13) ein Verflüssiger (24) sowie eine Förderpumpe (26) vorgesehen sind, wobei der Verflüssiger (24) mittels einer Um­ gehungsleitung (27) mit Ventil (28) überbrückbar ist und der über eine Ringleitung (36), in die ein Ventil (38) eingebaut ist, mit dem Kompressor (37) und dem Verdampfer (35) verbunden ist und daß der Förderpumpe (26) zum Rückkühler (14) hin nachgeordnet eine zweite Verbindungsleitung (22) mit Ventil (23) zur Rohrleitung (12) vor­ handen ist und nach dem Anschluß der Verbindungs­ leitung (22) ein Ventil (13a) in der Rohrleitung (13) befindlich ist.

7. Klimagerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (30) durch ein 3-Wege-Ventil (212) ersetzt ist, das am Anschlußpunkt (33) der Ver­ bindungsleitung (29) an der Rohrleitung (12) pla­ ziert ist.

8. Klimagerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das (rentil (23) der Verbindungsleitung (22) und das Ventil (13a) der Rohrleitung (13) durch ein 3-Wege-Ventil (210), das am Anschlußpunkt der Verbindungsleitung an der Rohrleitung (13) pla­ ziert ist, ersetzt ist.

9. Klimagerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ringleitung (36) zwischen Kompressor (37) und Verdampfer (35) parallelgeschaltet ein Ventil (214) und eine Saugdrossel (215) ange­ ordnet sind.

10. Klimagerät nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ringleitung (36) zwischen Kompressor (37) und Verflüssiger (24) ein Drucksensor (216) angeordnet ist, der über eine Steuerleitung mit dem Ventil (28) der Umgehungsleitung (27) zur Druckregelung der Verflüssigers verbunden ist.

11. Klimagerät (300), insbesondere zur Verwendung nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, das über einen Luftkühler (19), einem Rückkühler, kraftbetriebene Ventile, ein Kühl­ medium z. B. ein Wasser-Glykol-Gemisch sowie einen Kompressor mit angeschlossenem Verdampfer (35) und Verflüssiger (24) verfügt, dadurch gekennzeichnet, daß der separate Rückkühler über Rohrleitungen (12, 13) mit den übrigen Einrichtungen des Klima­ geräts (300) verbunden ist, wobei sich die eine Rohrleitung (12) sich an einem Kreuzungspunkt (310) verzweigt, von dem eine Verbindungsleitung (311) zur anderen Rohrleitung (13) führt, wobei an dem Anschlußpunkt (312) zur Rohrleitung (13) ein 3-Wege-Ventil (313) angeordnet ist, daß vom Kreuzungspunkt (310) eine weitere Rohrleitung (314) abgeht, die sich in wiederum zwei Rohr­ leitungen (315, 316) verzweigt, die jeweils an ein Kühlregister (17, 18) des Luftkühlers (19) angeschlossen sind, wobei die Rohrleitungen (315, 316) über die Anschlußpunkte an die Kühlregister (17, 18) hinaus weitergeführt sind und sich zu einer Rohrleitung (317) vereinigen, in der ein Verdampfer (35) und eine Förderpumpe (35b) ange­ ordnet sind, daß in den beiden an die Kühl­ register angeschlossenen Rohrleitungen (315, 316) jeweils ein Ventil (318, 319) vor und jeweils ein Ventil (320, 321) hinter dem Anschlußpunkt an das jeweilige Kühlregister angeordnet ist, daß sich die Rohrleitung (317) mit dem Verdampfer (35) wieder zu zwei Rohrleitungen (323, 324) verzweigt, die wiederum, entgegengesetzt zu den anderen An­ schlußpunkten jeweils an ein Kühlregister (17, 18) angeschlossen sind und ebenfalls wiederum über die Anschlußpunkte hinaus geführt sind und sich zur Rohrleitung (13), die zum Rückkühler führt, vereinigen, wobei diese Rohrleitungen (13) ein 3-Wege-Ventil (325) aufweist, von dem eine weitere Verbindungsleitung (326) zum Kreuzungs­ punkt (310) führt, daß sich zwischen den 3-Wege- Ventil (313) und dem weiteren 3-Wege-Ventil (325) in der Rohrleitung (13) der Verflüssiger (24) und eine Förderpumpe (26) befindet, wobei der Verflüs­ siger (24) mit dem Verdampfer (35) über eine Ring­ leitung, in der ein Kompressor und mindestens ein Ventil angeordnet ist, verbunden ist.

12. Klimagerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ringleitung zwischen dem Kompressor und dem Verdampfer (35) parallel geschaltet ein Ventil und eine Saugdrossel und zwischen Ver­ dampfer (35) und Verflüssiger (24) ein Ventil angeordnet sind.

13. Klimagerät (400), insbesondere zur Verwendung nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, das über einen Luftkühler (19), einem Rückkühler, kraftbetriebene Ventile (413), ein Kühlmedium z. B. ein Wasser-Glykol-Gemisch so­ wie einen Kompressor mit angeschlossenem Ver­ dampfer (35) und Verflüssiger (24) verfügt, dadurch gekennzeichnet, daß der separate Rückkühler über Rohrleitungen (12, 13) mit den übrigen Einrichtungen, des Klimageräts (400) verbunden ist, wobei eine Rohr­ leitung (12) direkt zum Luftkühler (19) führt,dem ein Rückschlagventil (410) mit Durchflußrichtung zum Luftkühler (19) hin vorgeschaltet ist, wobei die Rohrleitung (12) über den Anschlußpunkt an der Luftkühler hinaus weitergeführt ist und wobei dem Luftkühler (19) nachgeschaltet ein zweites Rückschlagventil (411) mit Durchlaßrichtung zum Luftkühlen hin angeordnet ist, daß dem zweiten Rückschlagventil (411) nachgeordnet sind der Verdampfer (35) und eine Förderpumpe (35b) in der Rohrleitung (12) befinden, wobei danach die Rohrleitung wiederum an den Luftkühler ange­ schlossen ist und dann als die Rohrleitung (13), die zum Rückkühler führt, fortgeführt ist, daß die beiden Rohrleitungen (12, 13), die zum Rück­ kühler führen durch eine Verbindungsleitung (412) verbunden sind, wobei das Ventil (413) zwischen­ geschaltet ist, daß in der einen Rohrleitung (13) zwischen dem Anschlußpunkt für die Verbindungs­ leitung (412) und dem Rückkühler der Verflüssiger (24) und eine Förderpumpe (26) zwischengeschaltet sind, wobei der Verflüssiger (24) mit dem Ver­ dampfer (35) und dem Kompressor über eine Ring­ leitung, in der ein Ventil zwischen Verdampfer (35) und Verflüssiger (24) eingebaut ist, ver­ bunden ist.

14. Klimagerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ringleitung zwischen dem Kompressor und dem Verdampfer (35) parallel geschaltet ein Ventil und eine Saugdrossel angeordnet sind.

15. Klimagerät nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Förderpumpe (26) in Abhängigkeit von der Raumtemperatur temperaturgesteuert ist.

16. Klimagerät nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß benachbart zum Luftkühler (19) ein Heiz­ mittel (415) zur Temperierung der Raumluft an­ geordnet ist.

17. Klimagerät nach einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß bis auf den Rückkühler (14) alle Einrich­ tungen des Klimagerätes (100, 200, 300, 400) in einem Gehäuse (10) gelagert sind oder modul­ mäßig in verschiedenen dicht beieinander stehenden Gehäuse.

18. Klimagerät nach einem der Ansprüche 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Klimagerät (100, 200, 300, 400) einen oder mehrere Ventilatoren (42) zur Luftförderung aufweist.

19. Klimagerät nach einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) eine Lufteintrittsöffnung (40) und einen Luftaustritt (41) aufweist.

20. Klimagerät nach einem der Ansprüche 6 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Klimagerät (100, 200, 300, 400) Tempera­ tursensoren (44, 45, 46) aufweist.

21. Klimagerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperatursensor (44) an der Luftein­ trittsöffnung (40) plaziert ist.

22. Klimagerät nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperatursensor (45) benachbart zum Rückkühler (14) plaziert ist.

23. Klimagerät nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperatursensor (46) an der Rohr­ leitung (12) benachbart zum Rückkühler (14) plaziert ist.

24. Klimagerät nach einem der Ansprüche 6 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorratsbehälter für Kühlmedium vor­ handen ist, der an die Einrichtungen des Klima­ gerätes (100, 200, 300, 400) angeschlossen ist.

25. Klimagerät nach einem der Ansprüche 6 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß alle Einrichtungen über Steuerleitungen mit einer Steuerung verbunden sind.

26. Klimagerät nach einem der Ansprüche 6 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Luftkühler (19), mindestens ein Rückkühler (14), mindestens ein Kompressor (37), mindestens ein Verdampfer (35) und min­ destens ein Verflüssiger (24) vorhanden sind.