DE202017105468U1 - Heat exchange device - Google Patents

Heat exchange device Download PDF

Info

Publication number
DE202017105468U1
DE202017105468U1 DE202017105468.3U DE202017105468U DE202017105468U1 DE 202017105468 U1 DE202017105468 U1 DE 202017105468U1 DE 202017105468 U DE202017105468 U DE 202017105468U DE 202017105468 U1 DE202017105468 U1 DE 202017105468U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat exchanger
pressure
gas mass
mass flow
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE202017105468.3U
Other languages
German (de)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voltair GmbH
Original Assignee
Voltair GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voltair GmbH filed Critical Voltair GmbH
Priority to DE202017105468.3U priority Critical patent/DE202017105468U1/en
Publication of DE202017105468U1 publication Critical patent/DE202017105468U1/en
Expired - Lifetime legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/06Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using expanders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F12/00Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening
    • F24F12/001Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air
    • F24F12/006Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air using an air-to-air heat exchanger
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/004Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0014Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from waste air or from vapors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/30Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/41Defrosting; Preventing freezing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/56Heat recovery units

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

Wärmetauschvorrichtung zum Austausch von Wärmeenergie zwischen einem ersten Gasmassenstrom (10) und einem zweiten Gasmassenstrom (12), umfassend einen hocheffizienten Wärmetauscher (14) mit einer Mindesteffizienz von 75 %, eine in Flussrichtung des zweiten Gasmassenstroms (12) vor dem Wärmetauscher (14) angeordnete Druckveränderungsvorrichtung (18), die dazu ausgebildet ist, den Druck des zweiten Gasmassenstroms (12) zu verändern, wobei der Druckunterschied zwischen dem ersten (10) und dem zweiten Gasmassenstrom (12) im Wärmetauscher (14) maximal 0,5 bar beträgt.Heat exchange apparatus for exchanging heat energy between a first gas mass flow (10) and a second gas mass flow (12) comprising a high efficiency heat exchanger (14) with a minimum efficiency of 75%, one upstream of the heat exchanger (14) in the flow direction of the second gas mass flow (12) Pressure change device (18) which is adapted to change the pressure of the second gas mass flow (12), wherein the pressure difference between the first (10) and the second gas mass flow (12) in the heat exchanger (14) is at most 0.5 bar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauschvorrichtung zum Austausch von Wärmeenergie zwischen einem ersten Gasmassenstrom und einem zweiten Gasmassenstrom. The invention relates to a heat exchange device for exchanging heat energy between a first gas mass flow and a second gas mass flow.

Wärmetauscher sind grundsätzlich bekannt und werden beispielsweise bei Lüftungsanlagen eingesetzt. Dabei wird die Temperatur eines ersten Gasmassenstroms, welcher auch Primärstrom genannt wird, mittels eines zweiten Gasmassenstroms, welcher auch Sekundärstrom genannt wird, verändert, insbesondere erniedrigt und/oder erhöht. Heat exchangers are basically known and are used for example in ventilation systems. In this case, the temperature of a first gas mass flow, which is also called the primary flow, is changed, in particular lowered and / or increased, by means of a second gas mass flow, which is also called secondary flow.

Bisher treten dabei jedoch Energieverluste auf, die durch andere Maßnahmen ausgeglichen werden müssen. So far, however, occur energy losses, which must be compensated by other measures.

Bekannt ist zudem der so genannte Brayton-Kreisprozess, welcher auch Joule-Kreisprozess genannt wird. Der ideale Brayton-Kreisprozess umfasst vier Stufen: Eine isentrope Kompression eines Gases, welches sich erhitzt, einen isobaren Austausch der Wärmeenergie, eine isentrope Entspannung des Gases sowie eine isobare Wärmeabgabe an die umgebende Atmosphäre. Also known is the so-called Brayton cycle, which is also called Joule cycle. The ideal Brayton cycle involves four stages: isentropic compression of a gas that heats up, an isobaric exchange of heat energy, an isentropic release of the gas, and an isobaric release of heat to the surrounding atmosphere.

Unter realen Bedingungen sind die vier Stufen wie folgt: Ein adiabatischer Prozess für die Kompression, ein isobarer Prozess für den Wärmeaustausch, ein adiabatischer Prozess für die Entspannung und ein isobarer Prozess für die Wärmeabgabe. Under real conditions, the four stages are as follows: an adiabatic process for compression, an isobaric process for heat exchange, an adiabatic process for relaxation, and an isobaric process for heat release.

Dieser Prozess wurde ursprünglich für Kolbenmotoren benutzt, erlangte seinen Durchbruch aber erst mit der Entwicklung der Turbostrahltriebwerke. Auch bei druckbelüfteten Kabinen für Flugzeuge kommt dieser Prozess zum Einsatz, wobei zur Klimatisierung der Kabinen unter Ausnutzung des Kabinendrucks eine Turbine verwendet wird und so genannte Zapfluft zum Einsatz kommt. Dort treten jedoch im Wärmetauscher hohe Druckunterschiede zwischen den Gasmassenströmen auf, was aufgrund der dadurch bedingten robusten Bauweise die Effizienz verschlechtert. This process was originally used for piston engines, but only made its breakthrough with the development of turbojet engines. This process is also used in pressurized cabins for airplanes, whereby a turbine is used for air conditioning of the cabs by utilizing the cabin pressure and so-called bleed air is used. There, however, occur in the heat exchanger high pressure differences between the gas mass flows, which deteriorates the efficiency due to the resulting robust construction.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Wärmetauschvorrichtung zum Austausch von Wärmeenergie zwischen einem ersten Gasmassenstrom und einem zweiten Gasmassenstrom zu schaffen, welche eine hohe Effizienz aufweist. It is therefore an object of the invention to provide a heat exchange device for exchanging heat energy between a first gas mass flow and a second gas mass flow having a high efficiency.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch den Gegenstand des Anspruchs 1. The solution to this problem is achieved by the subject matter of claim 1.

Erfindungsgemäß wird Wärmeenergie zwischen einem ersten Gasmassenstrom und einem zweiten Gasmassenstrom ausgetauscht. Insbesondere wird die Wärmeenergie vom zweiten Gasmassenstrom auf den ersten Gasmassenstrom übertragen. Jedoch ist auch ein Wärmeaustausch in umgekehrter Richtung denkbar. According to the invention, heat energy is exchanged between a first gas mass flow and a second gas mass flow. In particular, the heat energy is transferred from the second gas mass flow to the first gas mass flow. However, a heat exchange in the opposite direction is conceivable.

Bei beiden Gasmassenströmen handelt es sich vorzugsweise um dasselbe Gas, vorzugsweise Luft. Both gas mass flows are preferably the same gas, preferably air.

Vor der Druckveränderungsvorrichtung kann der Druck des ersten und/oder zweiten Gasmassenstroms dem Umgebungsdruck entsprechen. Die Gasmassenströme können zu Beginn insbesondere denselben Druck aufweisen. Insbesondere sind die Gasmassenströme somit nicht bereits vorher komprimiert oder dekomprimiert, wie es beispielsweise bei Triebwerksluft der Fall ist. Before the pressure changing device, the pressure of the first and / or second gas mass flow may correspond to the ambient pressure. The gas mass flows may in particular have the same pressure at the beginning. In particular, the gas mass flows are thus not previously compressed or decompressed, as is the case for example with engine air.

Die Wärmetauschvorrichtung umfasst einen hocheffizienten Wärmetauscher mit einer Mindesteffizienz von 75 %. Ältere Wärmetauscher besitzen eine deutlich geringere Effizienz, sodass erfindungsgemäß auf moderne Wärmetauscher, vorzugsweise Luft-Luft-Wärmetauscher, zurückgegriffen wird. The heat exchange device includes a high efficiency heat exchanger with a minimum efficiency of 75%. Older heat exchangers have a significantly lower efficiency, so that according to the invention recourse is had to modern heat exchangers, preferably air-to-air heat exchangers.

Insbesondere kann die Mindesteffizienz des Wärmetauschers 80 %, 85 %, 90 % oder 95 % betragen. Je höher die Mindesteffizienz des Wärmetauschers, desto höher ist auch die Gesamteffizienz der Wärmetauschvorrichtung. In particular, the minimum efficiency of the heat exchanger may be 80%, 85%, 90% or 95%. The higher the minimum efficiency of the heat exchanger, the higher the overall efficiency of the heat exchange device.

In Flussrichtung des zweiten Gasmassenstroms ist vor dem Wärmetauscher eine Druckveränderungsvorrichtung angeordnet, die dazu ausgebildet ist, den Druck des zweiten Gasmassenstroms zu verändern, insbesondere zu erniedrigen oder zu erhöhen. In the flow direction of the second gas mass flow, a pressure change device is arranged in front of the heat exchanger, which is designed to change the pressure of the second gas mass flow, in particular to decrease or increase.

Zum Erniedrigen des Drucks kann die Druckveränderungsvorrichtung als Entspanner ausgebildet sein oder einen Entspanner umfassen. Das Gas kann darin beispielsweise auf ein größeres Volumen ausgedehnt werden. In order to lower the pressure, the pressure-changing device can be designed as a pressure-release device or comprise a pressure-release device. The gas can be expanded, for example, to a larger volume.

Bei dem Entspanner kann es sich z.B. um einen Filter, ein Ventil, eine Drossel, ein Divergenzrohr, eine Venturi-Absaugung im Einlass, ein z.B. tangential arbeitendes Turbinenrad, eine Radialturbine und/oder eine Axialturbine handeln. The expander may be e.g. around a filter, a valve, a throttle, a divergence tube, a Venturi suction in the inlet, e.g. tangentially operating turbine wheel, a radial turbine and / or an axial turbine act.

Zum Erhöhen des Drucks kann die Druckveränderungsvorrichtung als Kompressor ausgebildet sein oder einen Kompressor umfassen. Das Gas kann darin beispielsweise auf ein kleineres Volumen komprimiert werden. To increase the pressure, the pressure changing device may be formed as a compressor or comprise a compressor. The gas can be compressed in it, for example, to a smaller volume.

Bei dem Kompressor kann es sich beispielsweise um einen (einfachen) Staustrahl-Einlass, eine (speziell entwickelte) Staustrahl-Hutze, ein Konvergenzrohr, einen Axialverdichter, einen Radialverdichter und/oder einen Zentrifugalverdichter handeln. The compressor may be, for example, a (simple) ramjet inlet, a (specially designed) ramjet scoop, a convergence tube, an axial compressor, a centrifugal compressor and / or a centrifugal compressor.

Der Druckunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Gasmassenstrom im Wärmetauscher beträgt maximal 0,5 bar. Es war überraschend, dass derartig niedrige Druckunterschiede bei modernen, hocheffizienten Wärmetauschern möglich sind. Insbesondere von der Effizienz des Wärmetauschers ist abhängig, ob geringe Differenzdrücke zwischen Primär- und Sekundärstrom zur Überwindung von Effizienzverlusten ausreichend sind. Erfindungsgemäß werden daher hocheffiziente Komponenten verwendet. Der Wärmetauscher kann vorzugsweise Lamellen umfassen. Die Lamellen sind vergleichsweise dünn. The pressure difference between the first and the second gas mass flow in the heat exchanger is a maximum of 0.5 bar. It was surprising that such low pressure differences are possible in modern, highly efficient heat exchangers. In particular, the efficiency of the heat exchanger depends on whether small differential pressures between the primary and secondary currents are sufficient to overcome losses in efficiency. Therefore, highly efficient components are used according to the invention. The heat exchanger may preferably comprise fins. The slats are comparatively thin.

Insbesondere beträgt der Druckunterschied maximal 0,45 bar, 0,4 bar, 0,35 bar, 0,33 bar, 0,3 bar, 0,25 bar, 0,2 bar, 0,15 bar oder 0,1 bar. Vorzugsweise beträgt der Druckunterschied mindestens 0,01 bar, 0,02 bar, 0,03 bar 0,04 bar, 0,05 bar, 0,06 bar, 0,07 bar, 0,08 bar, 0,09 bar oder 0,1 bar. In particular, the maximum pressure difference is 0.45 bar, 0.4 bar, 0.35 bar, 0.33 bar, 0.3 bar, 0.25 bar, 0.2 bar, 0.15 bar or 0.1 bar. Preferably, the pressure difference is at least 0.01 bar, 0.02 bar, 0.03 bar 0.04 bar, 0.05 bar, 0.06 bar, 0.07 bar, 0.08 bar, 0.09 bar or 0 , 1 bar.

Dadurch, dass der Druck zumindest eines Gasmassenstroms vor dem Eintritt in den Wärmetauscher variiert wird, wird die Effizienz der Wärmetauschvorrichtung gegenüber herkömmlichen Wärmetauschern ohne eine Druckveränderungsvorrichtung deutlich erhöht. Characterized in that the pressure of at least one gas mass flow is varied before entering the heat exchanger, the efficiency of the heat exchange device compared to conventional heat exchangers without a pressure change device is significantly increased.

Erfindungsgemäß wird der ideale Brayton-Prozess dazu verwendet wird, einem Gasmassenstrom Energie zu entziehen und an einen anderen Gasmassenstrom zu überführen, vorzugsweise ohne den Aufwand zusätzlicher Energie, also zumindest im Wesentlichen ohne Energieverlust. According to the invention, the ideal Brayton process is used to extract energy from a gas mass flow and to transfer it to another gas mass flow, preferably without the expense of additional energy, ie at least substantially without energy loss.

Dem idealen Brayton-Kreislauf wird dabei möglichst nahe gekommen. Dazu werden hocheffiziente Komponenten eingesetzt, nämlich ein Wärmetauscher und wenigstens eine Druckveränderungsvorrichtung. Vorzugsweise werden zwei Druckveränderungsvorrichtungen verwendet, insbesondere ein Kompressor und ein Entspanner. The ideal Brayton cycle is getting as close as possible. For this purpose, highly efficient components are used, namely a heat exchanger and at least one pressure changing device. Preferably, two pressure-changing devices are used, in particular a compressor and a pressure-release device.

Vorzugsweise wird die Energie ausschließlich durch den Wärmetauscher übertragen. Energie wird von einem heißen, komprimierten bzw. einem kalten, entspannten Gas des Sekundärstroms auf den Primärstrom mit Hilfe eines hocheffizienten Wärmetauschers übertragen. Preferably, the energy is transferred exclusively through the heat exchanger. Energy is transferred from a hot, compressed or a cold, relaxed secondary stream gas to the primary stream using a high efficiency heat exchanger.

Durch die Verwendung des hocheffizienten Wärmetauschers ist für das Verfahren ein geringer Differenzdruck ausreichend, um den Energiegehalt des Sekundärstroms über das Niveau der Ausgangsumgebung zu heben bzw. beim Kühlen unter das Niveau der Umgebung am Ausgang des Wärmetauschers zu senken. Je höher die Effizienz des Wärmetauschers, desto geringere Differenzdrücke sind notwendig. By using the high efficiency heat exchanger, a small differential pressure is sufficient for the process to raise the energy content of the secondary flow above the level of the initial environment or to lower it to below the level of the environment at the exit of the heat exchanger during cooling. The higher the efficiency of the heat exchanger, the lower differential pressures are necessary.

Insbesondere durch eine geringfügige Manipulation des Druckes im Sekundärstrom wird die Temperatur derart eingestellt, dass durch den Wärmeaustausch innerhalb eines hocheffizienten Wärmetauschers die Temperatur über das am Ausgang des Primärstroms – und damit Eingang des Sekundärstroms – herrschende Niveau zum Heizen gehoben bzw. zum Kühlen gesenkt werden kann. In particular, by a slight manipulation of the pressure in the secondary flow, the temperature is adjusted so that the temperature can be raised by the heat exchange within a high-efficiency heat exchanger on the prevailing at the output of the primary flow - and thus the secondary current - level for heating or lowered for cooling ,

Die Erfindung ermöglicht die Übergabe von thermischer Energie von einem Gasmassenstrom auf einen anderen Gasmassenstrom über das ursprüngliche Vermögen eines Wärmetauschers hinaus. The invention enables the transfer of thermal energy from one gas mass flow to another gas mass flow beyond the original capability of a heat exchanger.

Die Wärmetauschvorrichtung kann insbesondere zur Temperierung, insbesondere Kühlung und/oder Erwärmung, von Batteriefächern eingesetzt werden. Auch bei Automobilen, insbesondere bei Elektroautos, kann die Wärmetauschvorrichtung eingesetzt werden. The heat exchange device can be used in particular for temperature control, in particular cooling and / or heating, of battery compartments. Also in automobiles, especially in electric cars, the heat exchange device can be used.

Insbesondere kann durch eine Kombination eines hocheffizienten Wärmetauschers mit einem Niedrigdruckverdichter eine Anhebung des Temperaturniveaus über den Effizienzverlust des Wärmetauschers hinaus erfolgen. In particular, by combining a high efficiency heat exchanger with a low pressure compressor, an increase in the temperature level beyond the loss of efficiency of the heat exchanger may occur.

Weiterbildungen der Erfindung sind auch den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen zu entnehmen. Further developments of the invention can be found in the dependent claims, the description and the accompanying drawings.

Gemäß einer Ausführungsform ist nach dem Wärmetauscher eine weitere Druckveränderungsvorrichtung angeordnet, die dazu ausgebildet ist, den Druck des zweiten Gasmassenstroms auf Umgebungsdruck zu verändern, vorzugsweise zu erhöhen oder zu erniedrigen. According to one embodiment, a further pressure changing device is arranged after the heat exchanger, which is adapted to change the pressure of the second gas mass flow to ambient pressure, preferably to increase or decrease.

Insbesondere erfolgt die Druckveränderung nach dem Wärmetauscher entgegengesetzt zur Druckveränderung vor dem Wärmetauscher. So wird ein zuvor komprimierter Gasmassenstrom beispielsweise nach dem Wärmetauscher durch die weitere Druckveränderungsvorrichtung entspannt. Wird der Gasmassenstrom vor dem Wärmetauscher hingegen entspannt, wird er durch die weitere Druckveränderungsvorrichtung nach dem Wärmetauscher rückverdichtet. In particular, the pressure change after the heat exchanger is opposite to the pressure change before the heat exchanger. Thus, a previously compressed gas mass flow, for example, after the heat exchanger by the further pressure changing device is relaxed. If the gas mass flow before the heat exchanger, however, relaxed, he is back-compressed by the further pressure-changing device after the heat exchanger.

Die Druckveränderung ist somit insbesondere temporär. Effizienzverluste im Wärmetauscher können dadurch aufgefangen werden und die Zuluft kann hinter dem Wärmetauscher über das Niveau der dort herrschenden Atmosphäre hinaus gehoben werden. The pressure change is thus in particular temporary. Efficiency losses in the heat exchanger can thereby be absorbed and the supply air can be lifted beyond the heat exchanger beyond the level of the atmosphere prevailing there.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist die eine Druckveränderungsvorrichtung als Kompressor, insbesondere Verdichter, und die andere Druckveränderungsvorrichtung als Entspanner, insbesondere Turbine, ausgebildet. So kann ein Gasmassenstrom vor dem Eintritt in den Wärmetauscher komprimiert bzw. entspannt werden. Nach dem Wärmetauscher kann der Gasmassenstrom entsprechend wieder entspannt bzw. rückverdichtet werden. In accordance with a further embodiment, one pressure-changing device is designed as a compressor, in particular a compressor, and the other pressure-changing device as a pressure-release device, in particular a turbine. Thus, a gas mass flow can be compressed or expanded before entering the heat exchanger. After the heat exchanger, the gas mass flow can be correspondingly relaxed again or recompressed.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine in Flussrichtung des ersten Gasmassenstroms vor und/oder nach dem Wärmetauscher angeordnete Druckveränderungsvorrichtung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, den Druck des ersten Gasmassenstroms zu verändern. Auf diese Weise kann auch der Druck des ersten Gasmassenstroms verändert werden. According to a further embodiment, a pressure variation device arranged in the flow direction of the first gas mass flow upstream and / or downstream of the heat exchanger is provided, which is designed to change the pressure of the first gas mass flow. In this way, the pressure of the first gas mass flow can be changed.

Vorzugsweise sind eine Druckveränderungsvorrichtung vor dem Wärmetauscher und eine weitere Druckveränderungsvorrichtung nach dem Wärmetauscher für den ersten Gasmassenstrom vorgesehen. Eine nach dem Wärmetauscher angeordnete Druckveränderungsvorrichtung kann den Druck des ersten Gasmassenstroms insbesondere auf Umgebungsdruck verändern. Preferably, a pressure change device before the heat exchanger and a further pressure change device are provided after the heat exchanger for the first gas mass flow. A pressure changing device arranged after the heat exchanger can change the pressure of the first gas mass flow in particular to ambient pressure.

Insbesondere kann der erste Gasmassenstrom vor dem Eintritt in den Wärmetauscher komprimiert bzw. entspannt werden. Nach dem Wärmetauscher kann der erste Gasmassenstrom entsprechend wieder entspannt bzw. rückverdichtet werden. In particular, the first gas mass flow can be compressed or expanded before it enters the heat exchanger. After the heat exchanger, the first gas mass flow can be correspondingly relaxed again or recompressed.

Insbesondere kann zur Manipulation der physikalischen Zustände von zwei abhängigen oder unabhängigen Gasmassenströmen eine geringfügige Kompression oder Dekompression eines oder beider Gasmassenströme aus der Umgebungsatmosphäre heraus erfolgen, bevor diese in einen hocheffizienten Wärmetauscher einströmen. Anschließend kann ein Gasmassenstrom bzw. können beide Gasmassenströme nach Verlassen des Wärmetauschers zurück auf Umgebungsdruck entspannt oder verdichtet werden, während im Wärmetauscher die Wärme des wärmeren Stroms an die Wärme des kälteren Stroms mit sehr hoher Effizienz übertragen wird. Dies hat den Zweck, die physikalischen Zustände eines oder beider Ströme zu steuern. In particular, for the manipulation of the physical states of two dependent or independent gas mass flows, a slight compression or decompression of one or both gas mass flows can take place from the ambient atmosphere before they flow into a highly efficient heat exchanger. Subsequently, a gas mass flow or both gas mass flows can be relaxed or compressed after leaving the heat exchanger back to ambient pressure, while in the heat exchanger, the heat of the warmer stream is transferred to the heat of the colder stream with very high efficiency. This has the purpose of controlling the physical states of one or both streams.

Die Temperaturen der Gasmassenströme können beispielsweise beeinflusst werden, indem der Primärstrom beheizt wird, entweder durch Kompression des Sekundärstroms oder durch Dekompression des Primärstroms. Auch ist es denkbar, dass der Primärstrom gekühlt wird, entweder durch Dekompression des Sekundärstroms oder durch Kompression des Primärstroms. For example, the temperatures of the gas mass flows may be affected by heating the primary flow, either by compression of the secondary flow or by decompression of the primary flow. It is also conceivable that the primary stream is cooled, either by decompression of the secondary stream or by compression of the primary stream.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist eine, insbesondere die weitere, Druckveränderungsvorrichtung mit der anderen Druckveränderungsvorrichtung des zweiten Gasmassenstroms gekoppelt und kann diese insbesondere antreiben. Beispielsweise ein Entspanner, insbesondere eine Turbine, kann dadurch noch besser ausgenutzt werden. According to a further embodiment, one, in particular the further, pressure-changing device is coupled to the other pressure-changing device of the second gas mass flow and can drive it in particular. For example, a decompressor, in particular a turbine, can be exploited even better.

Alternativ oder zusätzlich kann eine, insbesondere die weitere, Druckveränderungsvorrichtung mit einer Antriebsvorrichtung des ersten Gasmassenstroms und/oder einer vor oder nach dem Wärmetauscher angeordneten Druckveränderungsvorrichtung des ersten Gasmassenstroms gekoppelt sein und diese insbesondere antreiben. Vorzugsweise kann dadurch ein zusätzlicher Motor für den Primärstrom eingespart werden. Beispielsweise kann ein Propeller der Antriebsvorrichtung des Primärstroms durch die Turbine des Sekundärstroms angetrieben werden. Alternatively or additionally, one, in particular the further, pressure-varying device can be coupled to a drive device of the first gas mass flow and / or a pressure change device of the first gas mass flow arranged before or after the heat exchanger and drive it in particular. Preferably, this can save an additional motor for the primary current. For example, a propeller of the drive device of the primary flow can be driven by the turbine of the secondary flow.

Vorstellbar ist beispielsweise eine feste Verbindung beider Vorrichtungen auf einer Welle, sodass die Energieaufnahme der Turbine an den Propeller zurückgegeben werden kann. Insbesondere über einen Riemen könnte auch der Propeller für den anderen Strom mit angetrieben werden. It is conceivable, for example, a firm connection of both devices on a shaft, so that the energy absorption of the turbine can be returned to the propeller. In particular, via a belt and the propeller for the other power could be driven with.

Alternativ kann die weitere Druckveränderungsvorrichtung auch frei laufen und beispielsweise einen Generator antreiben. Alternatively, the further pressure-changing device can also run free and, for example, drive a generator.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist eine Entfeuchtungsvorrichtung zum Entfeuchten des ersten und/oder zweiten Gasmassenstroms vorgesehen. Ein Gasmassenstrom kann auf diese Weise getrocknet werden. Die Wärmetauschvorrichtung kann somit auch als Entfeuchter eingesetzt werden. According to a further embodiment, a dehumidifying device for dehumidifying the first and / or second gas mass flow is provided. A gas mass flow can be dried in this way. The heat exchange device can thus also be used as a dehumidifier.

Insbesondere kann beim Entspannen eines Gasstroms innerhalb des Wärmetauschers auskondensierte Flüssigkeit über zumindest ein Siphon und/oder wenigstens ein Ventil abgespült werden. Auch kann beim Entspannen nach Verlassen des Wärmetauschers auskondensierende Flüssigkeit offen ausfallen. In particular, during the expansion of a gas stream within the heat exchanger, condensed liquid can be rinsed off via at least one siphon and / or at least one valve. Also, when relaxing after leaving the heat exchanger auskondensierende liquid fail to open.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Befeuchtungsvorrichtung zum Befeuchten des ersten und/oder zweiten Gasmassenstroms vorgesehen. Ein Gasmassenstrom kann auf diese Weise befeuchtet werden. Die Wärmetauschvorrichtung kann somit auch als Befeuchter eingesetzt werden. According to a further embodiment, a moistening device is provided for moistening the first and / or second gas mass flow. A gas mass flow can be moistened in this way. The heat exchange device can thus also be used as a humidifier.

Insbesondere kann beim Verdichten eines Gasstroms innerhalb des Wärmetauschers Flüssigkeit über Düsen eingespritzt werden. Auch kann beim Rückverdichten nach Verlassen des Wärmetauschers Flüssigkeit über Düsen eingespritzt werden. In particular, when compressing a gas stream within the heat exchanger, liquid can be injected via nozzles. Also, when recompressed after leaving the heat exchanger liquid can be injected via nozzles.

Insbesondere können die Temperaturen der Gasmassenströme derart beeinflusst werden, dass der Anteil an festen Stoffen innerhalb der Gasströme beeinflusst wird, insbesondere im Sinne einer Sublimation und/oder Resublimation. Dazu resublimieren beim Entspannen eines Gasstroms innerhalb des Wärmetauschers Partikel oder beim Entspannen nach Verlassen des Wärmetauschers fallen resublimierende Partikel offen aus. Ferner ist es möglich, dass beim Verdichten eines Gasstroms innerhalb des Wärmetauschers Partikel sublimieren oder dass beim Rückverdichten nach Verlassen des Wärmetauschers Partikel sublimieren. In particular, the temperatures of the gas mass flows can be influenced in such a way that the proportion of solids within the gas streams is influenced, in particular in the sense of a sublimation and / or resublimation. To resublimate when relaxing a gas stream within the heat exchanger particles or when relaxing after leaving the heat exchanger resublimierende particles fall open. Furthermore, it is possible that sublimate particles in the compression of a gas stream within the heat exchanger or that sublimate when recompressed after leaving the heat exchanger particles.

Insbesondere können die Temperaturen der Gasmassenströme derart beeinflusst werden, dass eine Vereisung der Gasmassenströme erfolgt oder verhindert wird. Dazu wird beim Kühlen der Primärstrom komprimiert und somit der Sekundärstrom in Richtung Fortluft beheizt. Ferner ist es möglich, dass beim Heizen der Sekundärstrom komprimiert wird und somit den Primärstrom in der Außenluftansaugung frühzeitig beheizt. Daneben kann zur Bildung von Eis im Primärstrom der Sekundärstrom evakuiert werden bzw. kann zur Bildung von Eis im Sekundärstrom der Primärstrom evakuiert werden. In particular, the temperatures of the gas mass flows can be influenced in such a way that icing of the gas mass flows takes place or is prevented. For this purpose, the primary stream is compressed during cooling and thus the secondary stream is heated in the direction of exhaust air. Furthermore, it is possible that during heating, the secondary flow is compressed and thus the primary flow in the Außenluftansaugung heated early. In addition, the secondary stream can be evacuated to form ice in the primary stream or can be evacuated to form ice in the secondary stream, the primary stream.

Die Anwendungen können vorzugsweise in beliebiger Form und/oder Reihenfolge kombiniert werden. Somit kann der Zustand der Gasmassenströme insbesondere gleichzeitig für mehrere Anwendungen manipuliert werden. The applications may preferably be combined in any form and / or order. Thus, the state of the gas mass flows can be manipulated in particular simultaneously for several applications.

Insbesondere können beide Ströme parallel und/oder simultan im Wärmetauscher beliebig komprimiert und/oder dekomprimiert werden, solange die Druckdifferenz in beiden Strömen im Wärmetauscher ausreichend niedrig ist. Die Druckdifferenz beträgt dabei einen Bruchteil des atmosphärischen Drucks. Der Zustand der Gasmassenströme kann dadurch gleichzeitig für mehrere Anwendungen manipuliert werden. In particular, both streams can be compressed and / or decompressed in parallel in the heat exchanger in parallel and / or simultaneously, as long as the pressure difference in both flows in the heat exchanger is sufficiently low. The pressure difference amounts to a fraction of the atmospheric pressure. The state of the gas mass flows can thereby be manipulated simultaneously for several applications.

Vorzugsweise kann das Verfahren einer Platzierung folgen, z.B. zwischen zwei geschlossenen Räumen, ein gleiches Gas austauschend zwischen den Räumen oder ein gleiches oder zwei verschiedene Gase umwälzend oder in einer offenen Atmosphäre, so dass beide Seiten des Verfahrens offen sind und das gleiche Gas aufweisen. Auch ist eine Platzierung zwischen einer offenen Atmosphäre und einem geschlossenen Raum, entweder als Austausch von Gasmassen oder als Umwälzung des Gases im geschlossenen Raum möglich. Preferably, the method may follow a placement, e.g. between two confined spaces, exchanging a same gas between the rooms or recirculating one or two different gases or in an open atmosphere, so that both sides of the process are open and have the same gas. Also, a placement between an open atmosphere and a closed space, either as an exchange of gas masses or as circulation of the gas in a closed space is possible.

Insbesondere kann der Aufbau des Verfahrens in austauschenden und/oder umwälzenden Gasströmen komprimierend und/oder expandierend im Primärstrom und/oder Sekundärstrom oder beiden arbeiten. Das Verfahren bzw. die Bauteile der Wärmetauschvorrichtung können beliebig kombiniert werden in paralleler, serieller, schleifenförmiger oder jeder anderen denkbaren Anordnung. In particular, the structure of the method in exchanging and / or recirculating gas streams compressing and / or expanding in the primary flow and / or secondary flow or both work. The method or the components of the heat exchange device can be combined as desired in parallel, serial, loop-shaped or any other conceivable arrangement.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Wärmetauscher als Gegenstrom-Wärmetauscher ausgebildet. Der erste Gasmassenstrom wird dabei im Wärmetauscher parallel, aber in entgegengesetzter Richtung zum zweiten Gasmassenstrom geleitet. Die Strecke, auf der der Wärmetausch stattfindet, ist somit vergleichsweise lang. Auf diese Weise erhöht sich die Effizienz im Vergleich zu rechtwinklig orientierten Gasmassenströmen. According to a further embodiment, the heat exchanger is designed as a countercurrent heat exchanger. The first gas mass flow is passed in parallel in the heat exchanger, but in the opposite direction to the second gas mass flow. The route on which the heat exchange takes place is thus comparatively long. In this way, the efficiency increases compared to rectangularly oriented gas mass flows.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Wärmetauscher als Gegenstrom-Kanal-Wärmetauscher ausgebildet. Der Wärmetauscher umfasst somit wenigstens zwei benachbarte Kanäle. In einem Kanal wird dabei der erste Gasmassenstrom geführt, während im anderen Kanal der zweite Gasmassenstrom geführt wird. According to a further embodiment, the heat exchanger is designed as a countercurrent-channel heat exchanger. The heat exchanger thus comprises at least two adjacent channels. In this case, the first gas mass flow is guided in one channel while the second gas mass flow is conducted in the other channel.

Vorzugsweise sind mehrere Kanäle vorgesehen, in denen abwechselnd Teile des ersten und Teile des zweiten Gasmassenstroms geführt werden. Die Kanäle können vorzugsweise lamellenartig ausgebildet sein. Preferably, a plurality of channels are provided, in which parts of the first and parts of the second gas mass flow are alternately guided. The channels may preferably be formed lamellar.

Insbesondere können die Kanäle auch in verschiedenen Ebenen bzw. Schichten übereinander angeordnet sein. So kann sich eine Sandwich-Struktur aus mehreren Ebenen parallel zueinander angeordneter Kanäle ergeben. In particular, the channels can also be arranged one above the other in different planes or layers. Thus, a sandwich structure may result from multiple levels of parallel channels.

Durch diese Querschnittsgeometrie ergibt sich eine hohe Effizienz des Wärmetauschers. This cross-sectional geometry results in a high efficiency of the heat exchanger.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Austausch von Wärmeenergie zwischen einem ersten Gasmassenstrom und einem zweiten Gasmassenstrom, insbesondere mittels einer erfindungsgemäßen Wärmetauschvorrichtung. The invention also relates to a method for exchanging heat energy between a first gas mass flow and a second gas mass flow, in particular by means of a heat exchanger device according to the invention.

Der Druck eines zweiten Gasmassenstroms wird verändert. Anschließend wird der zweite Gasmassenstrom einem hocheffizienten Wärmetauscher mit einer Mindesteffizienz von 75 % zugeführt. The pressure of a second gas mass flow is changed. Subsequently, the second gas mass flow is fed to a high efficiency heat exchanger with a minimum efficiency of 75%.

Im Wärmetauscher wird Wärmeenergie mit dem ersten Gasmassenstrom austauscht, wobei der Druckunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Gasmassenstrom maximal 0,5 bar beträgt. In the heat exchanger, heat energy is exchanged with the first gas mass flow, wherein the pressure difference between the first and the second gas mass flow is at most 0.5 bar.

Thermische Energie kann von einem Gasmassenstrom auf den anderen Gasmassenstrom übertragen werden und zwar insbesondere über das Energieniveau des ursprünglichen Gasmassenstroms hinaus. Dies wird dadurch realisiert, dass ein sekundärer Gasmassenstrom vor dem Eintritt in den Wärmetauscher komprimiert und damit erhitzt wird. Im Wärmetauscher kann er, zumindest nahezu, seine gesamte Temperaturdifferenz an den entgegenkommenden Primärstrom abgeben. Nach dem Austritt fällt die Temperatur bei der Entspannung auf den Umgebungsdruck unter das Niveau der Umgebungstemperatur ab. Thermal energy can be transferred from one gas mass flow to the other gas mass flow, specifically beyond the energy level of the original gas mass flow. This is realized by compressing and heating a secondary gas mass flow before entering the heat exchanger. In the heat exchanger it can, at least almost, give off its entire temperature difference to the oncoming primary stream. Upon exiting the temperature during the relaxation falls to the ambient pressure below the level of the ambient temperature.

Umgekehrt ermöglicht das Verfahren, thermische Energie einem Gasmassenstrom zu entziehen und zwar insbesondere unter das Niveau des eintretenden Energiezustands, indem der Sekundärstrom vor Eintritt in den Wärmetauscher dekomprimiert und damit unterkühlt wird. Im Durchfluss durch den Wärmetauscher nimmt der Sekundärstrom die sensible Enthalpie des entgegenkommenden Primärstroms auf und kühlt diesen unter das Niveau des Eintrittzustands ab. Nach dem Verlassen des Wärmetauschers wird der Sekundärstrom wieder auf Umgebungsdruck verdichtet. Die dadurch entstehende zusätzliche Hitze wird wie die dem Primärstrom entnommene Hitze an die Umgebung abgegeben. Conversely, the method allows thermal energy to escape from a gas mass flow, and in particular below the level of the incoming energy state, by decompressing the secondary stream prior to entry into the heat exchanger and thus being subcooled. In the flow through the heat exchanger, the secondary flow absorbs the sensitive enthalpy of the oncoming primary flow and cools it below the level of the inlet state. After leaving the heat exchanger, the secondary flow is compressed back to ambient pressure. The resulting extra heat is released to the environment as the heat taken from the primary flow.

Der Druck des Primärstroms kann insbesondere beim Umgebungsdruck verbleiben. The pressure of the primary stream can remain in particular at ambient pressure.

Beide Verfahren, also die Kompression und die Dekompression, können sowohl zum Heizen als auch zum Kühlen verwendet werden, je nachdem, welcher Strom genutzt werden soll. Both methods, ie compression and decompression, can be used for both heating and cooling, depending on which power is to be used.

Zum Heizen wird die Temperatur des ersten Gasmassenstroms insbesondere über die Umgebungstemperatur am Ausgang gehoben. Zum Kühlen wird die Temperatur des ersten Gasmassenstroms vorzugsweise unter die Umgebungstemperatur am Ausgang gesenkt. For heating, the temperature of the first gas mass flow is in particular raised above the ambient temperature at the outlet. For cooling, the temperature of the first gas mass flow is preferably lowered below the ambient temperature at the outlet.

Gemäß einer Ausführungsform wird der Druck des zweiten Gasmassenstroms nach Verlassen des Wärmetauschers auf Umgebungsdruck verändert. According to one embodiment, the pressure of the second gas mass flow is changed to ambient pressure after leaving the heat exchanger.

Zur Temperierung des gasförmigen Primärstroms kann der gasförmige Sekundärstrom insbesondere mittels Kompression erhitzt oder mittels Dekompression gekühlt werden. Anschließend wird in einem Hocheffizienz Luft-Luft-Wärmetauscher Wärme zwischen den beiden Strömen ausgetauscht. Anschließend wird der Sekundärstrom auf Umgebungsdruck entspannt oder rückverdichtet. For controlling the temperature of the gaseous primary stream, the gaseous secondary stream can be heated in particular by means of compression or cooled by means of decompression. Subsequently, heat is exchanged between the two streams in a high efficiency air-to-air heat exchanger. Subsequently, the secondary flow is expanded or recompressed to ambient pressure.

Dabei kann das Verfahren auch so angewendet werden, dass beide Ströme für den Verlauf im Wärmetauscher verdichtet oder entspannt werden, der Differenzdruck jedoch eine zusätzliche Wärmeübergabe ermöglicht und trotzdem noch klein genug ist, um mechanische Veränderungen im Wärmetauscher zu vermeiden. In this case, the method can also be applied so that both streams are compressed or expanded for the course in the heat exchanger, the differential pressure, however, allows additional heat transfer and still small enough to avoid mechanical changes in the heat exchanger.

Nach einer weiteren Ausführungsform wird die Wärmeenergie zwischen dem ersten Gasmassenstrom und dem zweiten Gasmassenstrom ausschließlich durch den Wärmetauscher ausgetauscht. Zusätzliche Energie wird dem System folglich nicht zugeführt, wodurch sich eine hohe Effizienz ergibt. According to a further embodiment, the heat energy between the first gas mass flow and the second gas mass flow is exchanged exclusively by the heat exchanger. Additional energy is therefore not supplied to the system, resulting in a high efficiency.

Ferner wird insbesondere ausschließlich der Brayton-Kreisprozess verwendet. Ein weiterer Kreislauf, insbesondere eine Verbundkreislaufsystem, wie er beispielsweise bei Wärmepumpen Verwendung findet, ist nicht vorgesehen. Furthermore, in particular only the Brayton cycle is used. Another cycle, especially a composite cycle system, as used for example in heat pumps use, is not provided.

Ferner ist erfindungsgemäß auch kein Speicher für den ersten Gasmassenstrom und/oder den zweiten Gasmassenstrom vorgesehen. Furthermore, according to the invention, no storage is provided for the first gas mass flow and / or the second gas mass flow.

Alle hier beschriebenen Ausführungsformen und Bauteile der Vorrichtung sind insbesondere dazu ausgebildet, z.B. mittels einer Steuerungsvorrichtung, nach dem hier beschriebenen Verfahren betrieben zu werden. Ferner können alle hier beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung sowie alle hier beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens jeweils miteinander kombiniert werden, insbesondere auch losgelöst von der konkreten Ausgestaltung, in deren Zusammenhang sie erwähnt werden. All of the embodiments and components of the device described herein are particularly adapted, e.g. by means of a control device to be operated according to the method described herein. Furthermore, all embodiments of the device described here and all embodiments of the method described here can each be combined with each other, in particular also detached from the specific embodiment, in the context of which they are mentioned.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: The invention will now be described by way of example with reference to the drawings. Show it:

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmetauschvorrichtung, 1 a schematic representation of an embodiment of a heat exchange device according to the invention,

2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmetauschvorrichtung, 2 a schematic representation of another embodiment of a heat exchange device according to the invention,

3 einen Graphen zu Darstellung der Abhängigkeit des Druckunterschieds von der Temperatur, 3 a graph showing the dependence of the pressure difference on the temperature,

4 eine schematische Darstellung verschiedener Abhängigkeiten, 4 a schematic representation of various dependencies,

5 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmetauschvorrichtung, 5 a schematic representation of another embodiment of a heat exchange device according to the invention,

6 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmetauschvorrichtung, 6 a schematic representation of another embodiment of a heat exchange device according to the invention,

7 eine schematische Darstellung verschiedener Abhängigkeiten, 7 a schematic representation of various dependencies,

8 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmetauschvorrichtung, 8th a schematic representation of another embodiment of a heat exchange device according to the invention,

9 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmetauschvorrichtung, und 9 a schematic representation of another embodiment of a heat exchange device according to the invention, and

10 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmetauschvorrichtung. 10 a schematic representation of another embodiment of a heat exchange device according to the invention.

Zunächst ist zu bemerken, dass die dargestellten Ausführungsformen rein beispielhafter Natur sind. Die Merkmale einer Ausführungsform können auch beliebig mit Merkmalen einer anderen Ausführungsform kombiniert werden. First, it should be noted that the illustrated embodiments are merely exemplary in nature. The features of one embodiment may also be arbitrarily combined with features of another embodiment.

Enthält eine Figur ein Bezugszeichen, welches im unmittelbar zugehörigen Beschreibungstext nicht erläutert wird, so wird auf die entsprechenden vorhergehenden bzw. nachfolgenden Ausführungen in der Figurenbeschreibung Bezug genommen. So werden für gleiche bzw. vergleichbare Bauteile in den Figuren dieselben Bezugszeichen verwendet und diese nicht nochmals erläutert. If a figure contains a reference numeral which is not explained in the directly associated descriptive text, reference is made to the corresponding preceding or following statements in the description of the figures. Thus, the same reference numerals are used for the same or comparable components in the figures and these are not explained again.

1 zeigt eine Wärmetauschvorrichtung zum Austausch von Wärmeenergie zwischen einem ersten Gasmassenstrom 10 und einem zweiten Gasmassenstrom 12. 1 shows a heat exchange device for exchanging heat energy between a first gas mass flow 10 and a second gas mass flow 12 ,

Die Wärmetauschvorrichtung umfasst einen hocheffizienten Wärmetauscher 14 sowie eine Antriebsvorrichtung 16, die dazu ausgebildet ist, den ersten Gasmassenstrom 10 anzutreiben. The heat exchange device comprises a high efficiency heat exchanger 14 and a drive device 16 , which is adapted to the first gas mass flow 10 drive.

Bei der Antriebsvorrichtung 16 kann es sich um eine Vorrichtung handeln, welche in der Lage ist, einen Gasmassenstrom 10 zu transportieren. In the drive device 16 it may be a device capable of producing a gas mass flow 10 to transport.

Ferner umfasst die Wärmetauschvorrichtung eine erste Druckveränderungsvorrichtung 18, welche den zweiten Gasmassenstrom 12 antreibt und dessen Druck verändert. Furthermore, the heat exchange device comprises a first pressure change device 18 which the second gas mass flow 12 drives and changes its pressure.

Zur Verdichtung kann jedes Verfahren und/oder jede Vorrichtung genutzt werden, welche in der Lage ist, einen Gasmassenstrom zu komprimieren bzw. in Überdruck zu versetzen, insbesondere auch unter Ausnutzung von unterschiedlichen statischen und dynamische Drücken. For compaction, any method and / or device can be used which is able to compress a gas mass flow or to put in overpressure, in particular also taking advantage of different static and dynamic pressures.

Beispielsweise kann die Druckveränderungsvorrichtung 18 als Kompressor ausgebildet sein und den zweiten Gasmassenstrom 12 komprimieren. Insbesondere kann als Vorrichtung zur Verdichtung ein Verdichterrad genutzt werden. For example, the pressure change device 18 be designed as a compressor and the second gas mass flow 12 compress. In particular, a compressor wheel can be used as a device for compression.

Eine zweite Druckveränderungsvorrichtung 20 kann beispielsweise als Entspanner ausgebildet sein und den zweiten Gasmassenstrom 12 wieder auf den Umgebungszustand entspannen. A second pressure changing device 20 For example, it can be designed as a decompressor and the second gas mass flow 12 relax back to the ambient state.

Insbesondere kann zwischen der verdichtenden Vorrichtung und der entspannenden Vorrichtung ein Überdruck aufgebaut werden bzw. der Unterdruck kann zwischen der entspannenden Vorrichtung und der verdichtenden Vorrichtung aufgebaut werden, welcher weniger als die Hälfte, insbesondere ein Drittel, des atmosphärischen Drucks betragen kann. In particular, an overpressure can be built up between the compressing device and the relaxing device or the negative pressure can be established between the relaxing device and the compressing device, which can amount to less than half, in particular one third, of the atmospheric pressure.

Die Druckdifferenz zwischen dem Primärstrom 10 und dem Sekundärstrom 12 kann weniger als die Hälfte, insbesondere ein Drittel, des atmosphärischen Drucks betragen, unabhängig des totalen Drucks gegenüber der Atmosphäre in den beiden Strömungskanälen 10, 12. The pressure difference between the primary stream 10 and the secondary current 12 can be less than half, in particular one third, of the atmospheric pressure, independent of the total pressure versus the atmosphere in the two flow channels 10 . 12 ,

Zur Entspannung kann jedes Verfahren und/oder jede Vorrichtung genutzt werden, welche/s in der Lage ist, einen Gasmassenstrom zu entspannen bzw. in Unterdruck oder Teilvakuum zu versetzen. Beispielsweise kann als Vorrichtung zur Entspannung ein Turbinenrad genutzt werden. For relaxation, any method and / or device can be used which is able to relax a gas mass flow or put it into negative pressure or partial vacuum. For example, a turbine wheel can be used as a device for relaxation.

Insbesondere kann die Vorrichtung zur Entspannung als ein Turbinenrad in Kombination mit einer Vorrichtung zur Verdichtung genutzt werden, z.B. als gekoppelte Verdichter-Turbinen-Kombination. In particular, the device for relaxation can be used as a turbine wheel in combination with a device for compaction, e.g. as a coupled compressor-turbine combination.

Beispielsweise kann die Vorrichtung zum Transport der Gasmassenströme 10, 12 mit einer Turbine und/oder dem Verdichter oder einer Verdichter-Turbinen-Kombination gekoppelt sein. For example, the device for transporting the gas mass flows 10 . 12 coupled to a turbine and / or the compressor or a compressor-turbine combination.

Ein Propeller kann zum Transport einer offenen Strömung oder ein Turbinenrad zum Entspannen der Strömung oder das Verdichterrad zur Verdichtung der Strömung vorgesehen sein. Auch kann eine Kombination aus zwei oder drei Rotoren verstellbare Propellerblätter aufweisen, um unterschiedliche Drücke, insbesondere Unterdruck und/oder Überdruck, bei unterschiedlichen Volumenströmen erzeugen zu können. A propeller may be provided for transporting an open flow or a turbine wheel for relaxing the flow or the compressor wheel for compressing the flow. A combination of two or three rotors can also have adjustable propeller blades in order to be able to generate different pressures, in particular negative pressure and / or overpressure, at different volume flows.

Vorzugsweise kann der Propeller, das Turbinenrad und/oder das Verdichterrad verstellbare Propellerblätter aufweisen, um die Strömungsrichtung der beiden Massenströme 10, 12 umzukehren. Preferably, the propeller, the turbine wheel and / or the compressor wheel have adjustable propeller blades, around the flow direction of the two mass flows 10 . 12 reverse.

Insbesondere kann der Einstellwinkel des Verdichterrades mit dem Einstellwinkel des Turbinenrades gekoppelt sein. In particular, the setting angle of the compressor wheel can be coupled to the setting angle of the turbine wheel.

Der Einstellwinkel des Propellers kann z.B. an den Einstellwinkel des Verdichterrades und/oder an den Einstellwinkel des Turbinenrades gekoppelt sein. The pitch angle of the propeller may be e.g. be coupled to the setting angle of the compressor wheel and / or to the setting angle of the turbine wheel.

Dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik folgend geht die Wärmeenergie innerhalb des Wärmetauschers 14 gleichförmig von der warmen Seite auf die kalte Seite über. Die Effizienz des Wärmetauschers 14 wird beeinflusst von vielen Faktoren. Einer davon ist die Wärmekapazität der Gasmassenströme 10, 12. Diese sollten dem Sekundärstrom 12 und Primärstrom 10 so gut wie möglich angeglichen sein, d.h. bei gleichen Gasen sollten die Massenströme 10, 12 identisch sein. Following the second law of thermodynamics, the heat energy goes inside the heat exchanger 14 uniform from the warm side to the cold side. The efficiency of the heat exchanger 14 is influenced by many factors. One of them is the heat capacity of the gas mass flows 10 . 12 , These should be secondary 12 and primary current 10 be aligned as well as possible, ie for the same gases, the mass flows should 10 . 12 be identical.

Aber auch andere Faktoren spielen eine Rolle, wie etwa das Vermögen der Trennwände, Wärme zu übergeben. Die Trennwände zwischen den Gasmassenströmen 10, 12 im Wärmetauscher 14 sollen möglichst dünn sein. Dadurch werden ein hoher Wirkungsgrad und damit eine hohe Effizienz ermöglicht. But other factors also play a role, such as the ability of partitions to transfer heat. The partitions between the gas mass flows 10 . 12 in the heat exchanger 14 should be as thin as possible. This enables high efficiency and thus high efficiency.

Der Wärmetauscher 14 kann vorzugsweise Lamellen umfassen. The heat exchanger 14 may preferably comprise fins.

Da die Trennwände vergleichsweise empfindlich sind, dürfen keine großen Druckdifferenzen zwischen den beiden Strömen 10, 12 auftreten. Große Druckunterschiede könnten insbesondere zu Undichtigkeiten und/oder Verformungen führen, letztendlich aber zu einem Ausgleich der Drücke. Since the partitions are relatively sensitive, no large pressure differences between the two streams 10 . 12 occur. Large differences in pressure could in particular lead to leaks and / or deformations, but ultimately to a balancing of the pressures.

Der Wirkungsgrad bzw. die Effizienz η des Wärmetauschers 14 wird definiert durch die Relation zwischen der übertragenen Wärme zum Wärmeunterschied zwischen den beiden Seiten a und b des Wärmetauschers 14, ohne Manipulation des Drucks, d.h. auf beiden Seiten a und b herrscht atmosphärischer Außendruck. The efficiency or the efficiency η of the heat exchanger 14 is defined by the relation between the transferred heat to the heat difference between the two sides a and b of the heat exchanger 14 , without manipulation of the pressure, ie on both sides a and b there is atmospheric external pressure.

Die nachfolgende Formel steht für die Effizienz η(ZuL) auf der Zuluft(ZuL)-Seite b des Primärstroms 10. Der Sekundärstrom 12 könnte unter gleichen Bedingungen eine andere Effizienz η(FoL) in der Fortluft (FoL) aufweisen: η(ZuL) = (T10b – T10a)/(Tb – Ta). The following formula stands for the efficiency η (ZuL) on the supply air (ZuL) side b of the primary flow 10 , The secondary current 12 could under the same conditions have a different efficiency η (FoL) in the exhaust air (FoL): η (CaR) = (T 10b - 10a T) / (T b - T a).

Es ist auch ein Zustand möglich, bei dem in beiden Strömen 10, 12 der gleiche Druck herrscht, d.h. es wird kurzfristig kein Druck manipuliert, wenn dies für die Anwendung des Verfahrens nötig wird, z.B. beim Umschalten von Überdruck auf Unterdruck. It is also possible a state in which in both streams 10 . 12 the same pressure prevails, ie no pressure is manipulated in the short term if this is necessary for the application of the method, for example when switching from overpressure to underpressure.

2 zeigt eine Wärmetauschvorrichtung unter normalen atmosphärischen Bedingungen. Eine zweite Druckveränderungsvorrichtung 20 ist dabei nicht vorgesehen. 2 shows a heat exchange device under normal atmospheric conditions. A second pressure changing device 20 is not intended.

Unter idealen Bedingungen wäre der Wirkungsgrad eines Wärmetauschers 100 %, d.h. beide Temperaturen auf der Außenseite a und Innenseite b werden in den Strömen 10, 12 vollständig übertragen. Erfindungsgemäß wird auch hier das Temperaturniveau des Primärstroms 10 beim Heizen über das Niveau am Ausgang gehoben bzw. beim Kühlen unter das entsprechende Niveau gesenkt. Under ideal conditions, the efficiency of a heat exchanger would be 100%, ie both temperatures on the outside a and inside b will be in the streams 10 . 12 completely transferred. According to the invention, the temperature level of the primary stream is also here 10 when heating above the level raised at the output or lowered when cooling below the appropriate level.

Technologisch realisierbar sind bei Luft-Luft-Gegenstrom-Kanal-Wärmetauschern 14 Effizienzen von bis zu ca. 95 %. Zum Verlust im thermischen Übertrag addieren sich aerodynamische Reibungswiderstände, der sogenannte Druckverlust. Dieser kann verringert werden durch Vergrößerung des Wärmetauschers 14 oder Verminderung des Massenstroms. Technologisch realisierbar ist insbesondere eine Druckverlustleistung von etwa 1 % der Wärmeübertragungsleistung. Technologically feasible are air-to-air countercurrent channel heat exchangers 14 Efficiencies of up to approx. 95%. The loss in the thermal transfer adds aerodynamic friction resistance, the so-called pressure loss. This can be reduced by enlarging the heat exchanger 14 or reduction of the mass flow. Technologically feasible is in particular a pressure loss performance of about 1% of the heat transfer capacity.

Weitere Verluste werden durch die Antriebsvorrichtung 16 sowie die Druckveränderungsvorrichtung 18 verursacht. Auch die Effizienz dieser Bauteile muss daher berücksichtigt werden. Further losses are caused by the drive device 16 and the pressure changing device 18 caused. The efficiency of these components must therefore also be taken into account.

Der Sekundärstrom 12 kann mit Hilfe der Druckveränderungsvorrichtung 18 auf der Abluftseite b verdichtet oder entspannt werden, um eine kurzfristig höhere oder niedrigere Temperatur als die Umgebung an der Abluftseite b anzunehmen, mit dem Ziel, die Temperatur im Primärstrom 10 entsprechend zu manipulieren. The secondary current 12 can with the help of the pressure change device 18 be compressed or expanded on the exhaust side b to assume a short-term higher or lower temperature than the environment on the exhaust side b, with the aim of the temperature in the primary stream 10 to manipulate accordingly.

Ein optionaler Entspanner 20, welcher als Drossel ausgebildet sein kann, kann dazu dienen, den Druck innerhalb des Wärmetauschers 14 aufrecht zu erhalten. An optional relaxer 20 , which may be configured as a throttle, may serve to increase the pressure within the heat exchanger 14 to maintain.

Die Temperatur in Abhängigkeit vom Druck wird beschrieben durch die Formel von Poisson. Sie definiert die Verhältnisse zwischen zwei Temperaturen und dazugehörigen Drücken eines Gases:

Figure DE202017105468U1_0002
wobei der Isentropenexponent κ verschiedene Konstanten für bestimmte Gase annimmt. Für Luft beträgt κ ungefähr 1,4 und bei idealen Gasen steigt der Isentropenexponentexponent maximal auf 1,66. Je höher der Exponent, desto leichter kann durch Kompression die Temperatur gesteigert werden. The temperature as a function of pressure is described by the formula of Poisson. It defines the relationships between two temperatures and corresponding pressures of a gas:
Figure DE202017105468U1_0002
wherein the isentropic exponent κ assumes different constants for certain gases. For air, κ is about 1.4, and for ideal gases, the isentropic exponent increases to a maximum of 1.66. The higher the exponent, the easier the compression of the temperature.

Die Internationale Standard Atmosphäre [ISA] wird durch folgende Werte definiert: pISA = 101325Pa, TISA = 15°C = 288 K, ρISA = 1,225kg/m3. The International Standard Atmosphere [ISA] is defined by the following values: p ISA = 101325 Pa, T ISA = 15 ° C = 288 K, ρ ISA = 1.225 kg / m 3 .

Gemäß der Formel

Figure DE202017105468U1_0003
muss ein Druck von 102.562 Pa erzeugt werden, um die Umgebungstemperatur um 1°C zu erhöhen, d.h. der Umgebungsdruck müsste um 1.237 Pa für 1°C erhöht werden. According to the formula
Figure DE202017105468U1_0003
it is necessary to generate a pressure of 102.562 Pa to increase the ambient temperature by 1 ° C, ie the ambient pressure should be increased by 1.237 Pa for 1 ° C.

Je höher die Umgebungstemperatur, desto geringere Druckerhöhungen sind nötig. Da ein Ziel der Erfindung die Kühlung und Beheizung von menschlichen Umgebungen ist, wird die Umgebungstemperatur in den Behaglichkeitsbereich von 21°C (294 K) versetzt. Um Luft ausgehend von 21°C um 1°C zu erwärmen, werden jetzt nur noch 1.211 Pa benötigt. The higher the ambient temperature, the lower pressure increases are necessary. Since an object of the invention is the cooling and heating of human environments, the ambient temperature is placed in the comfort zone of 21 ° C (294 K). To heat air from 21 ° C by 1 ° C, now only 1,211 Pa are needed.

3 stellt die Änderung der Temperatur (in °C) bei Änderung des Drucks (in Pa) grafisch in einer Kurve dar. 3 shows the change in temperature (in ° C) when the pressure changes (in Pa) graphically in a curve.

Wird nun der Druck im Sekundärstrom 12 entsprechend der Formel verändert, so wird seine Temperatur mitverändert und versorgt die Wärmetauschvorrichtung mit entsprechend zusätzlicher Enthalpie. Now the pressure in the secondary flow 12 changed according to the formula, its temperature is mitverändert and supplies the heat exchange device with a corresponding additional enthalpy.

Ist die absolute Differenz Δ der Temperatur höher als der thermische Effizienzverlust (1 – η) im Wärmetauscher 14, |ΔT| > η·(Tb – Ta), dann kann die Zuluft im Primärstrom 10 zum Heizen über das Niveau auf der Abluftseite gehoben werden, oder entsprechend bei Unterdruckanwendung zum Kühlen unter den Zustand der Abluftseite b gebracht werden. If the absolute difference Δ of the temperature is higher than the thermal efficiency loss (1 - η) in the heat exchanger 14 . | .DELTA.T | > η · (T b -Ta ), then the supply air in the primary stream 10 be raised above the level on the exhaust side for heating, or be brought under the condition of the exhaust air side b for cooling under vacuum condition.

Als Gas kann Luft verwendet werden. Grundsätzlich sind jedoch auch andere geeignete Gase und/oder Gasgemische denkbar. As gas, air can be used. In principle, however, other suitable gases and / or gas mixtures are also conceivable.

Mit der erfindungsgemäßen Wärmetauschvorrichtung kann beispielsweise ein Gebäude auf der Seite b mit Hilfe der Außenluft aus der Seite a beheizt werden. With the heat exchange device according to the invention, for example, a building on the side b with the help of the outside air from the side a can be heated.

Soll innen beispielsweise eine Temperatur von 20°C eingestellt werden, wobei außen eine Temperatur von 0°C angenommen wird und der Wärmetauscher 14 einen Wirkungsgrad von 90 % aufweist, so würde der Wärmetauscher 14 für sich bereits das Gebäude mit 18°C warmer Luft versorgen. Um die fehlende Lücke von 2 K zu schließen und zu verhindern, dass das Gebäude auskühlt, wird der Sekundärstrom 12 erfindungsgemäß mit 3.677 Pa beaufschlagt. Dies ist der Druck, der nötig ist, um den Sekundärstrom 12 zusätzlich um 3 K aufzuheizen. Bei 90% werden nun 20,7 K an den Primärstrom 10 übergeben, d.h. es wird geheizt. Wenn der Sekundärstrom 12 an der Außenseite a wieder auf Umgebungsdruck entspannt, verliert er wieder die 3 K, sodass die Fortluft unter 0°C fällt. For example, set a temperature of 20 ° C inside, outside a temperature of 0 ° C is assumed and the heat exchanger 14 has an efficiency of 90%, so would the heat exchanger 14 already provide the building with 18 ° C warm air. To close the missing gap of 2 K and prevent the building from cooling down, the secondary current becomes 12 According to the invention applied with 3.677 Pa. This is the pressure that is needed to control the secondary flow 12 in addition to heat up to 3K. At 90% now 20.7 K to the primary stream 10 passed, ie it is heated. When the secondary current 12 on the outside of a relaxed again to ambient pressure, he loses again the 3 K, so that the exhaust air falls below 0 ° C.

Es kann somit das Problem von Vereisung auftreten. Erfindungsgemäß kann das in der Luft enthaltenen Wasser manipuliert werden. Damit sind die physikalischen Zustände wie Vereisung und Enteisung, Befeuchtung und Entfeuchtung, Sublimation und Resublimation gemeint. Thus, the problem of icing can occur. According to the invention, the water contained in the air can be manipulated. This refers to the physical conditions such as icing and defrosting, humidification and dehumidification, sublimation and resublimation.

Ein weiteres Beispiel betrifft trockene Luft. Im Sommer sei die Außentemperatur z.B. 30°C und sie soll mit 20°C in der Zuluft eingebracht werden. Der Wärmetauscher 14 würde ohne das Verfahren das Gebäude bereits mit 21°C versorgen. Um die Lücke von 1 K zu überwinden, müsste das Verfahren im Sekundärstrom 12 einen Unterdruck von –1.206 Pa aufbauen, um beide Ströme entsprechend abzukühlen. Bei anschließender Rückverdichtung wird auch die Fortluft auf etwa 30°C anwachsen. Another example concerns dry air. In summer, for example, the outside temperature should be 30 ° C and it should be introduced at 20 ° C in the supply air. The heat exchanger 14 Without the procedure, it would already supply the building with 21 ° C. To overcome the 1 K gap, the process would have to be in secondary current 12 build a negative pressure of -1,206 Pa to cool both streams accordingly. In subsequent recompression, the exhaust air will increase to about 30 ° C.

Das Gebäude könnte aber auch gekühlt werden, indem anstelle einer Dekompression des Sekundärstroms 12 eine Kompression des Primärstroms 10 erfolgt. Zunächst würde dann die Außenluft, also der Primärstrom an der Seite a, um 1 K verdichtet, im Wärmetauscher 14 von der nicht manipulierten Abluft, also dem Sekundärstrom 12 an der Seite b, abgekühlt und bei der abschließenden Entspannung um ein weiteres Kelvin fallen. The building could also be cooled by replacing decompression of the secondary flow 12 a compression of the primary stream 10 he follows. First, the outside air, ie the primary flow on the side a, would then be compressed by 1 K in the heat exchanger 14 from the non-manipulated exhaust air, so the secondary flow 12 cooled on the side b, and fall by another Kelvin at the final relaxation.

Das Verfahren der hier vorliegenden Erfindung kann also in beide Richtungen sowohl mit Kompression als auch mit Dekompression kühlen oder heizen. Thus, the process of the present invention can cool or heat in both directions with both compression and decompression.

Da sich die relative Luftfeuchtigkeit mit der Temperatur ändert, die absolute Feuchtigkeit als konstanter Massenstrom innerhalb des Wärmetauschers 14 aber gleicht bleibt, ermöglicht das Verfahren der Kompression und Dekompression auch die Beeinflussung der Luftfeuchtigkeit über die Kondensationsgrenzen der Umgebung hinaus. Since the relative humidity changes with temperature, the absolute humidity as a constant mass flow within the heat exchanger 14 but remains the same, the compression and decompression method also allows the humidity to be influenced beyond the condensation limits of the environment.

Bei einer Kompression kann insbesondere zusätzliche Feuchtigkeit durch Verdunstung aufgenommen werden. Bei einer Dekompression kann insbesondere zusätzliches Wasser bei einer Kondensatbildung abgeschieden werden. Hierfür können Zustände aus dem Mollier-Diagramm entsprechend angefahren werden. During compression, in particular additional moisture can be absorbed by evaporation. In a decompression in particular additional water can be deposited in a condensate formation. For this, states from the Mollier diagram can be approached accordingly.

Durch die Aufnahme von zusätzlichem Wasser in der Gasphase kühlt die Luft adiabatisch ab, da sie Energie an das Wasser abgibt. Durch die Bildung von Kondensat erwärmt sich umgekehrt die Luft adiabatisch, da sie Energie vom Wasser aufnimmt. Unter Ausnutzung dieser Effekte kann das Verfahren insbesondere zusätzlich für adiabatische Kühlung oder/oder Rückerhitzung genutzt werden. By absorbing additional water in the gas phase, the air cools adiabatically as it releases energy to the water. Conversely, the formation of condensate causes the air to adiabatically heat up, absorbing energy from the water. Taking advantage of these effects, the method can be used in particular additionally for adiabatic cooling and / or reheating.

Heizen, Kühlen, Befeuchten, Entfeuchten, Sublimieren, Resublimieren, Vereisen und/oder Enteisen stellen verschiedene Anwendungen der Erfindung dar. Heating, cooling, humidifying, dehumidifying, sublimating, resublimating, icing and / or deicing constitute various applications of the invention.

Als Platzierung wird im Folgenden die Art und Weise bezeichnet, wie das Verfahren gegenüber seiner Umgebung eingesetzt werden kann. Insbesondere ergeben sich drei Möglichkeiten einer Platzierung des Verfahrens:
Erstens ein Energietransfer zwischen zwei Strömen in einer vollkommen offenen Umgebung. Zweitens ein Energietransfer zwischen zwei Strömen, die beide aus einer geschlossenen Umgebung kommen und in die geschlossene Umgebung strömen. Drittens ein Energietransfer zwischen zwei Strömen, wobei eine Seite geschlossen ist und die andere Seite die offene Umgebung darstellt.
Placement is the manner in which the method can be used in relation to its environment. In particular, there are three ways of placing the method:
First, an energy transfer between two streams in a completely open environment. Second, an energy transfer between two streams, both coming from a closed environment and flowing into the closed environment. Third, an energy transfer between two streams, with one side closed and the other side representing the open environment.

Verschiedene Abhängigkeiten zwischen Anwendungen ANW, Platzierungen PLA und Aufbauten AUF sind in 4 dargestellt. Various dependencies between applications ANW, placements PLA and superstructures AUF are in 4 shown.

Bei den Anwendungen ANW kann es sich z.B. um Heizen HE, Kühlen KÜ, Befeuchten BF, Entfeuchten EF, Vereisen VE, Enteisen EE, Resublimation RE und/oder Sublimation SU handeln. For the applications ANW, e.g. to heat HE, cool KÜ, humidify BF, dehumidify EF, freeze VE, defrost EE, resublimation RE and / or sublimation SU act.

Bei der Platzierung PLA gibt es z.B. die Varianten offen/offen o/o, geschlossen/geschlossen g/g und/oder geschlossen/offen g/o. In the placement PLA, there are e.g. the variants open / open o / o, closed / closed g / g and / or closed / open g / o.

Beim Aufbau AUF kann Austauschluft AUS und/oder Umluft UML vorgesehen sein. Der Primärstrom 10 und/oder der Sekundärstrom 12 kann eine Kompression KO und/oder Expansion EX erfahren. When set to UP, exchange air OFF and / or circulating air UML can be provided. The primary stream 10 and / or the secondary current 12 can experience compression KO and / or expansion EX.

Aufgrund der Platzierung PLA ist es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren entweder in Umluft UML oder im Austausch AUS zu betreiben. Diese alternativen Möglichkeiten werden als Aufbau AUF des Verfahrens bezeichnet. Due to the PLA placement, it is possible to operate the method according to the invention either in circulating air UML or in exchange AUS. These alternative possibilities are referred to as the construction UP of the method.

Bei Umluft UML werden die beiden Atmosphären durch die Wände des Wärmetauschers 14 voneinander getrennt, die Ströme 10, 12 speisen sich selbst. Bei Austausch AUS können sich beide Atmosphären durch den Wärmetauscher 14 hindurch austauschen, beide Ströme 10, 12 füttern die gegenüber liegende Atmosphäre. In recirculation UML, the two atmospheres are through the walls of the heat exchanger 14 separated from each other, the streams 10 . 12 feed themselves. When replacing OFF, both atmospheres can pass through the heat exchanger 14 through, both currents 10 . 12 feed the opposite atmosphere.

Der Energietransfer zwischen zwei Strömen 10, 12 kann in verschiedenen Umgebungen stattfinden. Beispielsweise kann die Umgebung vollkommen offen sein. The energy transfer between two streams 10 . 12 can take place in different environments. For example, the environment can be completely open.

Wenn das Verfahren in einer zu beiden Seiten offenen Umgebung angewendet wird, so befindet sich auf beiden Seiten a, b die gleiche Atmosphäre und der gleiche Zustand. Wird ein Strom durch das Verfahren erhitzt und der andere abgekühlt, so werden beide Ströme 10, 12 kurz nach Verlassen des Verfahrens wieder den atmosphärischen Zustand annehmen. When the method is applied in an open environment on both sides, the same atmosphere and state is on both sides a, b. When one stream is heated by the process and the other is cooled, both streams become 10 . 12 shortly after leaving the process again assume the atmospheric state.

Prinzipielle sind zwei Möglichkeiten für einen Aufbau des Verfahrens mit dieser beidseitig offenen Platzierung PLA denkbar:
Erstens führt die Expansion des Sekundärstroms 12 zu einem Temperaturanstieg in der Fortluft, also dem Sekundärstrom 12 auf Seite a, und einem Temperaturabfall in der Zuluft, also dem Primärstrom 10 auf Seite b.
In principle, there are two possibilities for setting up the method with this PLA placement, which is open on both sides:
First, the expansion of the secondary current leads 12 to a temperature increase in the exhaust air, so the secondary flow 12 on page a, and a temperature drop in the supply air, ie the primary flow 10 on page b.

Zweitens führt die Kompression des Sekundärstroms 12 zu einem Temperaturabfall in der Fortluft, also dem Sekundärstrom 12 auf Seite a und einem Temperaturanstieg in der Zuluft, also dem Primärstrom auf Seite b. Second, the compression of the secondary current leads 12 to a temperature drop in the exhaust air, so the secondary flow 12 on page a and a temperature rise in the supply air, ie the primary flow on page b.

Beispielsweise kann ein Wärmetauscher 14 in einer offenen Umgebung dazu verwendet werden, einen offenen Primärstrom 10 zu heizen oder zu kühlen, ohne diesen einem Druck oder anderer Manipulation aussetzen zu müssen, z.B. um Gefahren oder Verschmutzungen zu vermeiden. Möglich sind Anwendungen ähnlich einer Heißluftpistole, einem Fön, einem Kühlgebläse, z.B. für Bremsen, einem Befeuchtungsgerät, z.B. bei der Zelluloseproduktion, einem Trocknungsgerät z.B. im Haushalt, einer Schneekanone, einem Eis produzierendem Gerät z.B. im Lebensmittelbereich, Trockeneis-Extrahierung in der pharmazeutischen Industrie und/oder einem Gerät zur Extrahierung von Partikeln in der Gasphase. For example, a heat exchanger 14 used in an open environment, an open primary stream 10 to heat or cool without having to subject it to pressure or other manipulation, eg to avoid danger or contamination. Possible applications are similar to a hot air gun, a hair dryer, a cooling fan, eg for brakes, a humidifier, eg in cellulose production, a drying device eg in the household, a snow gun, an ice-producing device eg in the food industry, dry ice extraction in the pharmaceutical industry and / or a device for extracting particles in the gas phase.

5 zeigt eine Wärmetauschvorrichtung, bei der ein Energietransfer zwischen zwei Strömen 10, 12 stattfindet, die beide aus einer geschlossenen Umgebung kommen und in eine geschlossene Umgebung strömen. 5 shows a heat exchange device in which an energy transfer between two streams 10 . 12 Both come from a closed environment and flow into a closed environment.

Die Wärmetauschvorrichtung kann demnach in einer auf beiden Seiten geschlossenen Umgebung platziert werden. Insbesondere wird hierbei lediglich der Sekundärstrom 12 manipuliert. The heat exchange device can thus be placed in a closed on both sides environment. In particular, in this case only the secondary current 12 manipulated.

Bei Umluft UML arbeiten beide Umgebungen getrennt für sich. Hierbei können insbesondere verschiedene Gase verwendet werden. Bei Austauschluft AUS bedient eine geschlossene Umgebung die andere. Damit ergeben sich vier Möglichkeiten für einen Aufbau:
Erstens führt bei Austauschluft AUS die Expansion EX des Sekundärstroms 12 zu einem Temperaturanstieg in der Fortluft, also dem Sekundärstrom 12 auf Seite a, und einem Temperaturabfall in der Zuluft, also dem Primärstrom 10 auf Seite b.
With circulating air UML, both environments work separately. In particular, different gases can be used here. With exchange air OFF, one closed environment operates the other. This results in four options for a structure:
First, with replacement air OFF, expansion EX of the secondary flow will occur 12 to a temperature increase in the exhaust air, so the secondary flow 12 on page a, and a temperature drop in the supply air, ie the primary flow 10 on page b.

Zweitens führt bei Austauschluft AUS die Kompression KO des Sekundärstroms 12 zu einem Temperaturabfall in der Fortluft, also dem Sekundärstrom 12 auf Seite a, und einem Temperatur Anstieg in der Zuluft, also dem Primärstrom 10 auf Seite b. Secondly, with exchange air OFF, the compression KO of the secondary flow 12 to a temperature drop in the exhaust air, so the secondary flow 12 on page a, and a temperature increase in the supply air, ie the primary flow 10 on page b.

Drittens führt bei Umluft UML die Expansion EX des Sekundärstroms 12 zu einem Temperaturanstieg in der Umgebung der Fortluft, also dem Sekundärstrom 12 auf Seite a, und einem Temperaturabfall in der Umgebung der Zuluft, also dem Primärstrom 10 auf Seite b. Third, in recirculating air UML, the expansion EX of the secondary current leads 12 to a rise in temperature in the vicinity of the exhaust air, so the secondary flow 12 on page a, and a temperature drop in the vicinity of the supply air, ie the primary stream 10 on page b.

Viertens führt bei Umluft UML die Kompression KO des Sekundärstroms 12 zu einem Temperaturabfall in der Umgebung der Fortluft, also dem Sekundärstrom 12 auf Seite a, und einem Temperaturanstieg in der Umgebung der Zuluft, also dem Primärstrom 10 auf Seite b. Fourth, with recirculation UML, the compression KO of the secondary flow 12 to a temperature drop in the environment of the exhaust air, so the secondary flow 12 on page a, and a temperature rise in the vicinity of the supply air, ie the primary stream 10 on page b.

Die beiden letzten Fälle mit Aufbau AUF in Umluft UML erreichen lediglich die Temperaturdifferenz aufgrund des Druckunterschieds. Da die Ströme 10, 12 sich im Wärmetauscher 14 gegenseitig wieder auf ihr Niveau zurückbringen, macht das Verfahren mit Wärmetauscher 14 keinen Sinn. Einfacher wäre es, direkt den Druck innerhalb der geschlossenen Umgebung zu manipulieren. The last two cases with setup UP in circulating air UML only reach the temperature difference due to the pressure difference. Because the streams 10 . 12 in the heat exchanger 14 bring each other back to their level, makes the process with heat exchanger 14 no sense. It would be simpler to directly manipulate the pressure within the closed environment.

Dies liegt daran, dass bei einer Platzierung PLA mit dem Aufbau AUF in Umluft UML die physikalischen Grenzen des Enthalpie-Tauschs mit dem Gegenstrom plus der Temperaturdifferenz erzeugt durch den Druckunterschied nicht überschritten werden kann. Wenn beispielsweise die Druckbeaufschlagung 10 K Temperatur erzeugt, dann werden auch beide Umgebungen nur um 10 K voneinander abweichen. Nachteilig kommt hinzu, dass ein reales System permanent Energie in das geschlossene System bringen wird, was zu einer Überhitzung führen würde. This is due to the fact that PLA placement with the AUF structure in recirculating air UML can not exceed the physical limits of the enthalpy exchange with the countercurrent plus the temperature difference generated by the pressure difference. For example, if the pressurization produces 10 K of temperature, then both environments will differ only by 10K. The disadvantage is that a real system will permanently bring energy into the closed system, which would lead to overheating.

Anders sieht die Situation des Aufbaus AUF in Austauschluft AUS aus. Da sich die Ströme 10, 12 im Wärmetauscher 14 an ihrem eigenen Gegenstrom aufheizen bzw. abkühlen, gehen die Temperaturen durch das Verfahren immer weiter auseinander. Die physikalische Grenze des Verfahrens liegt bei solchem Aufbau AUF an einem Punkt, bei dem die Temperaturdifferenz aus der Verlustleistung des Wärmetauschers 14 die Temperaturdifferenz aus der Druckmanipulation erreicht.

Figure DE202017105468U1_0004
Unlike the situation of construction looks up in exchange air OFF. As the currents 10 . 12 in the heat exchanger 14 Heat or cool down at their own countercurrent, the temperatures go further and further apart by the process. The physical limit of the method in such a construction is ON at a point where the temperature difference is from the power loss of the heat exchanger 14 reached the temperature difference from the pressure manipulation.
Figure DE202017105468U1_0004

Oder es wird ein Zustand der Verflüssigung durch Kälte erreicht. Dies ist mit der erfindungsgemäßen Wärmetauschvorrichtung ebenfalls möglich. Or a state of liquefaction by cold is achieved. This is also possible with the heat exchange device according to the invention.

Angenommen in beiden geschlossenen Umgebungen herrscht ein Anfangszustand von 20°C, der Wirkungsgrad des Wärmetauschers beträgt 90 % und das Verfahren kann im Sekundärstrom 12 ein ΔT von 10 K (Δp = 12.629 Pa) aufbauen, dann gehen die Temperaturen solange auseinander, bis der Wärmetauscher 14 die 10 K nicht mehr überwinden kann. Dies wäre in diesem Fall aber ein Temperaturunterschied von 100 K. Bei einer Effizienz von 95 % läge der Abstand bei 200 K. Bei Einsatz eines idealen Gases – schließlich handelt es sich bei der Platzierung PLA um eine geschlossene Umgebung – mit κ = 1,66, z.B. bei 20°C, einem Wärmetauscher 14 Wirkungsgrad von 90 % und einem Δp von 10 % der Atmosphäre, läge die Grenze des Abstands bei 113 K, d.h. auf einer Seite würden –36°C herrschen und auf der anderen Seite 76°C. Assumed in both closed environments is an initial state of 20 ° C, the efficiency of the heat exchanger is 90% and the method can be in secondary flow 12 establish a ΔT of 10 K (Δp = 12.629 Pa), then the temperatures diverge until the heat exchanger 14 the 10 K can not overcome. In this case, however, this would be a temperature difference of 100 K. With an efficiency of 95%, the distance would be 200 K. If an ideal gas is used - after all, PLA is a closed environment - with κ = 1.66 , eg at 20 ° C, a heat exchanger 14 Efficiency of 90% and a Δp of 10% of the atmosphere, the limit of the distance would be 113 K, ie on one side would prevail -36 ° C and on the other side 76 ° C.

Die Wärmetauschvorrichtung ermöglicht somit die Erzeugung extremer Temperaturen ohne großen Energieaufwand. Die einzige Energie, die das Verfahren benötigt, sind die Antriebe 16, 18 zum Transport der Strömungen 10, 12. Eventuell kann der Antrieb 16 für den Primärstrom 10 entfallen, da das System hier ohnehin über den Primärstrom 10 zu einem Druckausgleich kommt. Der Aufbau AUF ermöglicht daher die Produktion kalter Gase. The heat exchange device thus allows the generation of extreme temperatures without much energy. The only energy that the process needs is the drives 16 . 18 to transport the currents 10 . 12 , Maybe the drive can 16 for the primary stream 10 omitted, because the system here anyway on the primary stream 10 comes to a pressure equalization. The AUF structure therefore enables the production of cold gases.

Ein Aufbau AUF mit austauschender Strömung ist in 6 gezeigt. Dieser kann genutzt werden, um in einem Gas gelöste Flüssigkeiten zu transportieren und anschließend durch Kondensation oder Resublimation RE zu extrahieren. Beispielsweise kann auf der warmen Seite Wasser eingesprüht werden. Dieses kondensiert auf der kalten Seite und wird dort wieder entnommen. Auch zur Gewinnung von Wasser aus der Luft kann das Verfahren ohne großen Energieaufwand verwendet werden, z.B. mit Hilfe von Gewächshäusern. A construction UP with exchanging flow is in 6 shown. This can be used to transport dissolved liquids in a gas and then to extract RE by condensation or resublimation. For example, water can be sprayed on the warm side. This condenses on the cold side and is removed there again. Also, for the extraction of water from the air, the process can be used without much energy, for example, with the help of greenhouses.

Insbesondere kann gleichzeitig eine kalte und eine warme Umgebung erzeugt werden. So müssen beispielsweise Rechenzentren für eine bessere Rechnerleistung gekühlt werden, während umgebende Räumlichkeiten für Menschen und/oder Pflanzen besser geheizt werden sollen. In diesem Aufbau AUF kann ohne großen Energieaufwand dem Rechenzentrum Wärme entzogen und an einen habitablen Raum abgegeben werden. In particular, a cold and a warm environment can be generated at the same time. For example, data centers need to be cooled for better computer performance, while surrounding spaces for people and / or plants should be better heated. In this setup, heat can be extracted from the data center and released into a habitable room without much energy expenditure.

Da Pflanzen für besseres Wachstum CO2 benötigen, kann insbesondere auch ein Aufbau AUF zunächst in Umluft UML erfolgen und später, wenn Sauerstoff benötigt wird, auf eine Austauschluft AUS umschalten. Vorteil eines Aufbaus AUF in einer beidseitigen geschlossenen Platzierung PLA ist also auch, dass von der Umwelt getrennte Gase verwendet werden können. Since plants need CO2 for better growth, in particular a build-up AUF can first take place in recirculating air UML and later, when oxygen is needed, switch to an exchange air OFF. The advantage of a construction AUF in a two-sided closed placement PLA is therefore also that gases separated from the environment can be used.

Bei einem Aufbau AUF in Austauschluft AUS mit beidseitig geschlossener Platzierung PLA ist auch eine Anwendung als Energiespeicher denkbar. So ermöglicht das Verfahren, große Mengen an Wärmeenergie von einer Seite auf die andere zu pumpen. In a construction AUF in exchange air OFF with PLA closed on both sides and an application as energy storage is conceivable. This allows the process to pump large volumes of heat energy from one side to the other.

Durch die Wärmetauschvorrichtung kann auch ein Energietransfer zwischen zwei Strömen 10, 12 stattfinden, wobei eine Seite geschlossen ist und die andere Seite die offene Umgebung darstellt. Through the heat exchange device can also be an energy transfer between two streams 10 . 12 take place with one side closed and the other side representing the open environment.

Besonders vorteilhaft ist die Wärmetauschvorrichtung, welche derart platziert ist, dass eine Seite in eine offene Umgebung arbeitet und die andere Seite mit einer geschlossenen Umgebung arbeitet. Die offene Umgebung kann beispielsweise durch die erdnahe Atmosphäre gebildet sein. Particularly advantageous is the heat exchange device, which is placed such that one side works in an open environment and the other side works with a closed environment. The open environment can be formed, for example, by the near-Earth atmosphere.

Eine Platzierung PLA offen/geschlossen o/g ermöglicht einen Aufbau AUF des Verfahrens mit verschiedenen Möglichkeiten in Kombination von Strom, Druck und Kreislauf, die jeweils verschiedene Anwendungen möglich sind. Hier kann der Primärstrom 10 und/oder der Sekundärstrom 12 manipuliert werden, in Überdruck oder Unterdruck, bei Umluft UML oder Austauschluft AUS. Placement PLA open / closed o / g allows setup UP of the process with different possibilities in combination of power, pressure and circuit, which are each different applications possible. Here is the primary stream 10 and / or the secondary current 12 be manipulated, in overpressure or negative pressure, with circulating air UML or exchange air OFF.

Bei einer Platzierung PLA zwischen offener und geschlossener Umgebung ergeben sich somit acht Möglichkeiten für einen Aufbau AUF:
Erstens führt bei Austauschluft AUS die Expansion EX des Sekundärstroms 12 zu einem Temperaturabfall in der Zuluft, also dem Primärstrom 10 auf Seite b, und einem Temperaturanstieg in der Fortluft, also dem Sekundärstrom 12 auf Seite a.
With a placement PLA between open and closed environment, there are thus eight possibilities for a construction AUF:
First, with replacement air OFF, expansion EX of the secondary flow will occur 12 to a temperature drop in the supply air, ie the primary stream 10 on page b, and a temperature rise in the exhaust air, so the secondary flow 12 on page a.

Zweitens führt bei Austauschluft AUS die Kompression KO des Sekundärstroms 12 zu einem Temperaturanstieg in der Zuluft, also dem Primärstrom 10 auf Seite b, und einem Temperaturabfall in der Fortluft, also dem Sekundärstrom 12 auf Seite a. Secondly, with exchange air OFF, the compression KO of the secondary flow 12 to a temperature rise in the supply air, ie the primary stream 10 on page b, and a temperature drop in the exhaust air, so the secondary flow 12 on page a.

Drittens führt bei Umluft UML die Expansion EX des Sekundärstroms 12 zu einem Temperaturabfall in der geschlossenen Umgebung der Zuluft, also dem Primärstrom 10 auf Seite b, und einem Temperaturanstieg in der offenen Umgebung der Fortluft, also dem Sekundärstrom 12 auf Seite a. Third, in recirculating air UML, the expansion EX of the secondary current leads 12 to a temperature drop in the closed environment of the supply air, ie the primary stream 10 on page b, and a rise in temperature in the open environment of the exhaust air, so the secondary flow 12 on page a.

Viertens führt bei Umluft UML die Kompression KO des Sekundärstroms 12 zu einem Temperaturanstieg in der geschlossenen Umgebung der Zuluft, also dem Primärstrom 10 auf Seite b, und einem Temperaturabfall in der offenen Umgebung der Fortluft, also dem Sekundärstrom 12 auf Seite a. Fourth, with recirculation UML, the compression KO of the secondary flow 12 to a temperature increase in the closed environment of the supply air, ie the primary stream 10 on page b, and a temperature drop in the open environment of the exhaust air, so the secondary flow 12 on page a.

Fünftens führt bei Austauschluft AUS die Expansion EX des Primärstroms 10 zu einem Temperaturanstieg in der Zuluft, also dem Primärstrom 10 auf Seite b, und einem Temperaturabfall in der Fortluft, also dem Sekundärstrom 12 auf Seite a. Fifth, with replacement air OFF, expansion EX of the primary flow will result 10 to a temperature rise in the supply air, ie the primary stream 10 on page b, and a temperature drop in the exhaust air, so the secondary flow 12 on page a.

Sechstens führt bei Austauschluft AUS die Kompression KO des Primärstroms 10 zu einem Temperaturabfall in der Zuluft, also dem Primärstrom 10 auf Seite b, und einem Temperaturanstieg in der Fortluft, also dem Sekundärstrom 12 auf Seite a. Sixth, when exchange air OFF, the compression KO of the primary flow 10 to a temperature drop in the supply air, ie the primary stream 10 on page b, and a temperature rise in the exhaust air, so the secondary flow 12 on page a.

Siebtens führt bei Umluft UML die Expansion EX des Primärstroms 10 zu einem Temperaturanstieg in der geschlossenen Umgebung der Zuluft, also dem Primärstrom 10 auf Seite b, und einem Temperaturabfall in der offenen Umgebung der Fortluft, also dem Sekundärstrom 12 auf Seite a. Seventh, with circulating air UML, the expansion EX of the primary flow leads 10 to a temperature increase in the closed environment of the supply air, ie the primary stream 10 on page b, and a temperature drop in the open environment of the exhaust air, so the secondary flow 12 on page a.

Achtens führt bei Umluft UML die Kompression KO des Primärstroms 10 zu einem Temperaturabfall in der geschlossenen Umgebung der Zuluft, also dem Primärstrom 10 auf Seite b, und einem Temperaturanstieg in der offenen Umgebung der Fortluft, also dem Sekundärstrom 12 auf Seite a. Eighth leads in compression UML the compression KO of the primary flow 10 to a temperature drop in the closed environment of the supply air, ie the primary stream 10 on page b, and a rise in temperature in the open environment of the exhaust air, so the secondary flow 12 on page a.

Nachfolgend werden Beispiele von allen acht Aufbaumöglichkeiten beschrieben. Dabei beschränken sich die Erklärungen auf atmosphärische Luft als beispielhaftes Gasgemisch. Below are examples of all eight setup options. The explanations are limited to atmospheric air as an exemplary gas mixture.

Die Reihenfolge entspricht dabei nicht der obigen Auflistung. The order does not match the list above.

In Austauschluft AUS führt die Kompression KO des Sekundärstroms 12 zu einem Temperaturanstieg in der Zuluft und einem Temperaturabfall in der Fortluft, wobei b geschlossene warme Räumlichkeiten darstellt und a die kalte Außenatmosphäre. In exchange air OFF, the compression KO of the secondary flow leads 12 an increase in the temperature of the supply air and a drop in the temperature of the exhaust air, where b represents closed, warm rooms and a the cold outside atmosphere.

Dieser Aufbau ist z.B. typisch für eine Anwendung zur Beheizung von Räumlichkeiten. Die abströmende Abluft wird vor dem Wärmetauscher 14 komprimiert und übergibt die additive Wärme im Wärmetauscher 14 an die kältere Außenluft übergehend zur heizenden Zuluft. Hinter dem Wärmetauscher 14 entspannt die Fortluft und kühlt unter Außenluft ab. This structure is typical for example for an application for the heating of premises. The outgoing exhaust air is in front of the heat exchanger 14 compresses and transfers the additive heat in the heat exchanger 14 to the colder outside air passing to the heating supply air. Behind the heat exchanger 14 relaxes the exhaust air and cools down under outdoor air.

Ein Vorteil dieses Aufbaus ist, dass die kalte, trockene Außenluft im wärmeren Bereich der Zuluft mit Feuchtigkeit angereichert werden kann. An advantage of this design is that the cold, dry outside air in the warmer part of the supply air can be enriched with moisture.

In Austauschluft AUS führt die Expansion EX, also Dekompression des Primärstroms 10 zu einem Temperaturanstieg in der Zuluft und einem Temperaturabfall in der Fortluft, wobei b geschlossene warme Räumlichkeiten darstellt und a die kalte Außenatmosphäre. In exchange air OFF, the expansion EX, ie decompression of the primary current leads 10 an increase in the temperature of the supply air and a drop in the temperature of the exhaust air, where b represents closed, warm rooms and a the cold outside atmosphere.

Auch dieser Aufbau ermöglicht die Beheizung der Räumlichkeiten. Die Außenluft wird vor dem Wärmetauscher 14 entspannt, zum Beispiel mit Hilfe eines Filters, und dadurch nochmals abgekühlt, wärmt sich dann innerhalb des Wärmetauschers 14 an der entgegenkommenden Sekundärströmung 12 auf und erhitzt zusätzlich bei der Rekompression über das Raumniveau hinaus. This structure also allows the heating of the premises. The outside air is in front of the heat exchanger 14 relaxed, for example by means of a filter, and thereby cooled again, then warms up inside the heat exchanger 14 at the oncoming secondary flow 12 and additionally heats up beyond the room level during recompression.

Ein Vorteil dieses Aufbaus ist, dass die Entspannung der Außenluft zusätzlich abgekühlt wird und auf diesem Wege Feuchtigkeit abgeschieden werden kann, sobald die Temperatur unter die Kondensationsgrenze fällt. Eine Abtrocknung ist in Gebäuden im Winter nicht wünschenswert. Bei Fahrzeugen kann eine trockene Warmluft zum schnellen Entfernen von Beschlag jedoch sehr positiv genutzt werden. An advantage of this construction is that the relaxation of the outside air is additionally cooled and in this way moisture can be deposited as soon as the temperature falls below the condensation limit. Drying is not desirable in buildings in winter. In vehicles, however, a dry warm air for quick removal of fog can be used very positively.

Auch bei diesem Aufbau liegt die Vorrichtung zur Verdichtung der Luft auf der Innenseite des geschlossenen Raums. Für den Anwendungsfall, dass der Aufbau hier nur mit Stauluft betrieben wird, kann ein Unterdruck im Primärstrom 10 z.B. mit Hilfe einer Venturi-Anordnung erzeugt werden. Also in this structure, the device for compressing the air lies on the inside of the closed space. For the application that the structure is operated here only with ram air, a negative pressure in the primary stream 10 be generated for example by means of a Venturi arrangement.

In Austauschluft AUS führt die Expansion EX, also Dekompression des Sekundärstroms 12 zu einem Temperaturabfall in der Zuluft und einem Temperaturanstieg in der Fortluft, wobei b geschlossene kühle Räumlichkeiten darstellt und a die heiße Außenatmosphäre. In exchange air OFF, the expansion EX leads, ie decompression of the secondary flow 12 to a temperature drop in the supply air and a temperature increase in the exhaust air, where b is closed cool premises and a the hot outside atmosphere.

Ein solcher Aufbau ermöglicht die Kühlung von geschlossenen Räumen mit wärmerer Frischluft von außen. Die Raumluft respektive Abluft wird vor dem Eingang zum Wärmetauscher 14 entspannt und fällt damit in der Temperatur unter das Niveau der Raumluft. Der warme Gegenstrom kühlt entsprechend ab und erreicht als kalte Zuluft den Raum. Die Fortluft fällt hinter dem Verdichter auf atmosphärischen Außendruck zurück und erhitzt dabei. Such a construction allows the cooling of closed rooms with warmer fresh air from the outside. The room air or exhaust air is in front of the entrance to the heat exchanger 14 Relaxed and thus falls in the temperature below the level of indoor air. The warm countercurrent cools down accordingly and reaches the room as a cold supply air. The exhaust air falls behind the compressor back to atmospheric external pressure and heats up.

Da weltweit mehr Energie für das Kühlen aufgebracht wird als für das Heizen, stellt dieser Aufbau eine sehr nützliche Anwendung dar. As more energy is used for cooling worldwide than for heating, this design is a very useful application.

Der Verdichter ist dabei vorzugsweise auf der Außenseite des Aufbaus angeordnet. The compressor is preferably arranged on the outside of the structure.

Allerdings kann Feuchtigkeit auftreten. Feuchte, warme Außenluft beinhaltet eventuell mehr gasförmiges Wasser als die kalte Raumluft tragen kann. Wenn die relative Luftfeuchte während der Abkühlung im Wärmetauscher 14 die Kondensationsgrenze von 100 % Luftfeuchte erreicht, wird die übertragene Enthalpie fortan für die Bildung des Kondensats verschwendet. Die sensible Temperatur sinkt hingegen kaum noch. Wenn das Wasser kondensiert, gibt es seine Energie aus der Gasphase an die umgebende Luft ab und erwärmt die Luft zurück. However, moisture can occur. Moist, warm outside air may contain more gaseous water than the cold indoor air can carry. If the relative humidity during cooling in the heat exchanger 14 If the condensation limit of 100% humidity is reached, the enthalpy transferred is henceforth wasted for the formation of the condensate. By contrast, the sensitive temperature barely drops. When the water condenses, it releases its energy from the gas phase to the surrounding air and heats the air back.

Durch die erfindungsgemäße Wärmetauschvorrichtung können optimale Aufbauten für die verschiedenen Einsatzzwecke gefunden werden. The heat exchanger device according to the invention makes it possible to find optimal structures for the various purposes.

7 zeigt ein Phasendiagramm. Verschiedene Anwendungen sind abhängig von den Phasen fest fe, flüssig fl und gasförmig ga dargestellt. Der große Pfeil repräsentiert die Energie E. 7 shows a phase diagram. Different applications are shown depending on the phases solid fe, liquid fl and gas ga. The big arrow represents the energy E.

Immer wenn ein Stoff Teil einer Gasphase ist und in einer Atmosphäre gelöst ist, wie z.B. Wasser in der Luft, tauscht der entsprechende Stoff seine Energie E mit der umgebenden Atmosphäre aus. Verliert das Wasser an Energie E und wandert in einer energieärmere Phase, dann gibt es Energie E an die Luft ab und erwärmt diese und umgekehrt. Whenever a substance is part of a gas phase and is dissolved in an atmosphere, such as water in the air, the corresponding substance exchanges its energy E with the surrounding atmosphere. Lose that Water at energy E and migrates in a lower energy phase, then it releases energy E to the air and heats it and vice versa.

In Umluft UML führt die Expansion EX, also Dekompression des Sekundärstroms 12 zu einem Temperaturabfall in der geschlossenen Umgebung der Zuluft und einem Temperaturanstieg in der offenen Umgebung der Fortluft. In recirculation UML, expansion EX leads, ie decompression of the secondary flow 12 to a temperature drop in the closed environment of the supply air and a temperature increase in the open environment of the exhaust air.

Dieser Aufbau umgeht das Problem der Kondensatbildung bei der Kühlung geschlossener Räume in gewissem Rahmen. Die warme Außenluft wird eingangs des Wärmetauschers 14 soweit wie möglich dekomprimiert und abgekühlt. Dabei muss die Abkühlung durch Dekompression unter das Niveau der Raumluft gebracht werden. Im Wärmetauscher 14 nimmt die Primärluft 10 dann die entsprechende Temperatur an. This construction circumvents the problem of condensate formation when cooling closed rooms to a certain extent. The warm outside air is at the beginning of the heat exchanger 14 as far as possible decompressed and cooled. The cooling must be brought by decompression below the level of indoor air. In the heat exchanger 14 takes the primary air 10 then the corresponding temperature.

Die Luft im Primärstrom 10 kann als getrenntes Gas betrachtet werden. Beispielsweise entfällt damit der Nachteil feuchter Außenluft. The air in the primary stream 10 can be considered as a separate gas. For example, this eliminates the disadvantage of moist outside air.

Ein weiterer Vorteil ist, dass der Verdichter und der Entspanner auf der Außenseite angeordnet sind. Another advantage is that the compressor and the expander are located on the outside.

Dieser Aufbau eignet sich besonders für den Einsatz bei Fahrzeugen und/oder Flugkörpern, wenn ein hoher Staudruck zur Verfügung steht. Der Staudruck müsste dann gemäß der Gleichung von Bernoulli pstat = pa – pdyn in Unterdruck verwandelt werden, z.B. mit Hilfe einer Venturi-Vorrichtung. Dies ermöglicht eine Kühlung ohne atmosphärischen Ausgleich, da Umluft. This structure is particularly suitable for use in vehicles and / or missiles when a high back pressure is available. The dynamic pressure would have to be calculated according to Bernoulli's equation p stat = p a - p dyn be converted into negative pressure, for example by means of a Venturi device. This allows cooling without atmospheric compensation, since circulating air.

In Umluft UML führt die Kompression KO des Primärstroms 10 zu einem Temperaturabfall in der geschlossenen Umgebung der Zuluft und einem Temperaturanstieg in der offenen Umgebung der Fortluft. In recirculation UML the compression KO of the primary flow leads 10 to a temperature drop in the closed environment of the supply air and a temperature increase in the open environment of the exhaust air.

Dieser Aufbau ergibt eine Kühlung der geschlossenen Umgebung. Die durch die Kompression KO erhitze Luft wird an der Außenluft abgekühlt und kühlt dann weiter ab durch die Dekompression. Dieses Verfahren ist von der Temperatur der Außenluft abhängig. Innen kann die Temperatur nicht unter Außenluft abzüglich der Kompressionswärme sinken. Trotzdem bietet dieser Aufbau Vorteile, die bei bestimmten Anwendungen optimal sind. This structure results in a cooling of the closed environment. The air heated by the compression KO is cooled in the outside air and then further cooled by the decompression. This method depends on the temperature of the outside air. Inside, the temperature can not fall below the outside air minus the heat of compression. Nevertheless, this design offers advantages that are optimal in certain applications.

Dadurch, dass die Komponenten für Verdichtung und Entspannung im Inneren des geschlossenen Raums liegen, können diese gegen Umwelteinflüsse geschützt werden. Des Weiteren kann auch hier innen eine eigene Atmosphäre aufgebaut bzw. ein fremdes Gas verwendet werden. The fact that the components for compression and relaxation are inside the closed space, they can be protected against environmental influences. Furthermore, it is also possible to build up a unique atmosphere inside or to use a foreign gas.

Dieser Aufbau eignet sich daher z.B. für die Kühlung von abgeschlossenen elektronischen Gehäusen, Schaltschränken und/oder Bremsgehäusen. This structure is therefore suitable e.g. for the cooling of closed electronic housings, control cabinets and / or brake housings.

Die Manipulation innerhalb des geschlossenen Raums erlaubt weitere Anwendungen, wie z.B. Befeuchtung BF, Resublimation RE oder Vereisung VE, also Anwendungen bei Energieverlust durch das Entspannen im Primärstrom 10. The manipulation within the closed space allows further applications, such as humidification BF, resublimation RE or icing VE, ie applications for energy loss by relaxing in the primary stream 10 ,

In Austauschluft AUS führt die Kompression des Primärstroms 10 zu einem Temperaturabfall in der Zuluft und einem Temperaturanstieg in der Fortluft. In exchange air OFF performs the compression of the primary flow 10 to a temperature drop in the supply air and a temperature increase in the exhaust air.

Ein komprimierter Strom kühlt ab, wenn er aus dem Überdruck entlassen wird. Somit eignet sich auch dieser Aufbau für Kühlung. Dabei wird warme Außenluft zum Eingang am Wärmetauscher 14 verdichtet und zusätzlich aufgeheizt. Die relative Luftfeuchte sinkt dabei. Im Wärmetauscher 14 kühlt der Primärstrom 10 nun an dem Sekundärstrom 12 ab. Nach Verlassen des Wärmetauschers 14 wird die kühle Zuluft entspannt und zusätzlich abgekühlt. A compressed stream cools when released from the overpressure. Thus, this structure is also suitable for cooling. Warm outside air becomes the entrance to the heat exchanger 14 compressed and additionally heated. The relative humidity drops. In the heat exchanger 14 cools the primary stream 10 now on the secondary stream 12 from. After leaving the heat exchanger 14 the cool supply air is released and additionally cooled.

Ein Vorteil dieses Verfahrens gegenüber einer Dekompression des Sekundärstroms 12 ist es, dass das Problem der Kondensatbildung durch die Senkung der relativen Luftfeuchte auf den Teil der Entspannung im Prozess verschoben wird. An advantage of this method over decompression of the secondary flow 12 it is that the problem of condensate formation is shifted to the part of the expansion in the process by lowering the relative humidity.

Dadurch lassen sich mit dem gleichen absoluten Differenzdruck tiefere Temperaturen generieren. Der Prozess wird von der Kondensationsgrenze wegbewegt. Die Kondensation wird durch diesen Aufbau quasi verzögert. As a result, lower temperatures can be generated with the same absolute differential pressure. The process is moved away from the condensation boundary. The condensation is quasi delayed by this structure.

Eine weitere Umsetzung dieses Aufbaus ist die Möglichkeit, reinen Staudruck für die Kompression KO des Primärstroms 10 zu nutzen. Another implementation of this design is the ability to pure back pressure for the compression KO of the primary stream 10 to use.

Wird z.B. ein Wärmetauscher 14 mit einem Wirkungsgrad von 95% verwendet, dann würde ein Temperaturunterschied ΔT von 1 K eine maximale Temperaturspanne von 20 K erzeugen. Dies ist ausreichend, um ein Fahrzeug von 40°C auf 20°C Innenluft zu klimatisieren. Folgende Gleichung errechnet den Staudruck:

Figure DE202017105468U1_0005
If, for example, a heat exchanger 14 used with an efficiency of 95%, then a temperature difference ΔT of 1 K would produce a maximum temperature range of 20 K. This is sufficient to air-condition a vehicle from 40 ° C to 20 ° C inside air. The following equation calculates the dynamic pressure:
Figure DE202017105468U1_0005

Für die Erzeugung von 1 K ist ein Druckanstieg von 1.211 Pa bei 20°C erforderlich. Dieser Staudruck resultiert in einer Geschwindigkeit v von 44,5 m/s (160 km/h). Da die Geschwindigkeit quadratisch eingeht, wird bei 300 km/h bereits ein ΔT von ca. 3,5 K erreicht, was bei η = 90 % eine Spanne von 35 K ergibt. So ist bei einer Außentemperatur von 55°C eine Frischluft von 20°C möglich und das ohne Energieverbrauch. For the production of 1 K, a pressure increase of 1,211 Pa at 20 ° C is required. This back pressure results in a speed v of 44.5 m / s (160 km / h). Since the speed is quadratic, at 300 km / h already a ΔT of about 3.5 K is reached, which gives a range of 35 K at η = 90%. Thus, with an outside temperature of 55 ° C a fresh air of 20 ° C is possible and that without energy consumption.

Eine Vorrichtung für die Aufnahme des Staudrucks kann insbesondere als ein speziell gestalteter aerodynamischer Lufteinlass ausgebildet sein. A device for receiving the dynamic pressure can in particular be designed as a specially designed aerodynamic air inlet.

Insbesondere könnten Flugkörper mit noch höheren Geschwindigkeiten auf diese Art und Weise die Elektronik und/oder Sensorik kühlen. In particular, missiles with even higher speeds could cool the electronics and / or sensors in this way.

In Umluft UML führt die Expansion EX, also die Dekompression des Primärstroms 10 zu einem Temperaturanstieg in der geschlossenen Umgebung der Zuluft und einem Temperaturabfall in der offenen Umgebung der Fortluft. In recirculation UML, the expansion EX, that is, the decompression of the primary current 10 to a temperature increase in the closed environment of the supply air and a temperature drop in the open environment of the exhaust air.

Der Antriebsenergie aufnehmende Teil des Aufbaus liegt innerhalb der zu beheizenden, geschlossenen Umgebung. Dabei handelt es sich um die Vorrichtung zur Entspannung der Abluft bzw. Raumluft im Primärstrom 10, z.B. eine Turbine, eine Vorrichtung zum Antrieb des Sekundärstroms 12, z.B. ein Ventilator und hauptsächlich ein Verdichter zur Rekompression des Primärstroms 10 in die Zuluft, z.B. ein Axialverdichter, der gleichzeitig den Primärstrom 10 antreibt. The drive energy receiving part of the structure is within the heated, closed environment. It is the device for relaxing the exhaust air or room air in the primary stream 10 , For example, a turbine, a device for driving the secondary current 12 eg a fan and mainly a compressor for recompression of the primary flow 10 in the supply air, for example, an axial compressor, the same time the primary current 10 drives.

Trotz dieser zusätzlichen Energie kommt das Verfahren mit diesem Aufbau nicht über die Rekompressions-Temperatur hinaus, da die Raumluft am Wärmetauscher 14 abgekühlt wird. Dennoch eignet sich der Aufbau zur Beheizung von geschlossenen Räumen, wenn es erzielt wird, energiesparende und effiziente Antriebskomponenten zu verwenden. Despite this additional energy, the process with this construction does not exceed the recompression temperature, since the room air at the heat exchanger 14 is cooled. Nevertheless, the structure is suitable for heating closed rooms when it is achieved to use energy-saving and efficient drive components.

Insbesondere eignet sich das Verfahren zur Entfeuchtung EF, Sublimation SU und/oder Enteisung EE bei kritischen Anlagen. Vorteilhaft ist, dass die Antriebskomponenten im geschlossenen Raum liegen können, z.B. zur Kapselung des Schalls. In particular, the method is suitable for dehumidification EF, sublimation SU and / or de-icing EE in critical systems. It is advantageous that the drive components can be in the closed space, e.g. to encapsulate the sound.

In Umluft führt die Kompression des Sekundärstroms 12 zu einem Temperaturanstieg in der geschlossenen Umgebung der Zuluft und einem Temperaturabfall in der offenen Umgebung der Fortluft. In recirculation leads the compression of the secondary flow 12 to a temperature increase in the closed environment of the supply air and a temperature drop in the open environment of the exhaust air.

Wenn der Sekundärstrom 12 in Umluft verdichtet wird, so wird er mit Hilfe des Wärmetauschers 14 die resultierende Wärme an den Primärstrom 10 übergeben, in diesem Falle beheizen. Der Sekundärstrom 12 wird bei Umluft UML aber immer wieder von der Außentemperatur gespeist. Der Primärstrom 10 kann also nicht über die Außentemperatur zuzüglich der Temperatur der Druckerhöhung hinauswachsen. Damit ist das Verfahren auf eine geringe Manipulation der Temperatur beschränkt. Dennoch kann ein solcher Aufbau dazu verwendet werden, geschlossene Umgebungen, die keine Frischluft benötigen oder die kein Gas erzeugen, auf Temperatur zu halten oder zu beheizen, da kaum Energie für den Heizvorgang benötigt wird. When the secondary current 12 It is compressed in circulating air, so it is with the help of the heat exchanger 14 the resulting heat to the primary stream 10 pass, in this case heat. The secondary current 12 is fed with ambient air UML but again and again from the outside temperature. The primary stream 10 So it can not grow beyond the outside temperature plus the temperature of the pressure increase. Thus, the process is limited to a slight manipulation of the temperature. However, such a structure can be used to maintain or heat closed environments that do not require fresh air or that do not produce gas, since little energy is needed for the heating process.

Nach einer Ausführungsform können die Bauteile der Wärmetauschvorrichtung auch in unterschiedlichen Formen miteinander kombiniert werden. According to one embodiment, the components of the heat exchange device can also be combined with one another in different forms.

Wie bereits erwähnt ist es möglich, mehrere Anwendungen miteinander zu kombinieren. Weiterhin ist es möglich, den Aufbau zu kombinieren, beispielsweise indem das Verfahren von Umluft UML auf Austauschluft AUS geschaltet wird. Auch ist es möglich, dass das Verfahren auf beide Ströme 10, 12 angewendet wird. Alternativ oder zusätzlich kann ein Umschalten innerhalb eines Stroms zwischen Kompression KO und Dekompression erfolgen. As already mentioned, it is possible to combine several applications. Furthermore, it is possible to combine the structure, for example by the method of Umluft UML is switched to exchange air OFF. Also, it is possible that the procedure applies to both streams 10 . 12 is applied. Alternatively or additionally, a switching within a current between compression KO and decompression can take place.

Für letzteren Fall kann insbesondere eine Verdichter-Entspanner-Kombination von Überdruck auf eine Entspanner-Verdichter-Kombination mit Unterdruck reversiert werden. Eine solche Lösung ist relativ einfach zu bewerkstelligen, beispielsweise mit Hilfe von Axialrotoren mit verstellbaren Flügeln. Bei gleicher Drehzahl hat der Kompressor einen höheren Anstellwinkel als das nachfolgende Rad, welches mit geringerem Anstellwinkel als Turbine fungieren kann. For the latter case, in particular a compressor-expander combination of positive pressure can be reversed to a decompressor-compressor combination with negative pressure. Such a solution is relatively easy to accomplish, for example by means of axial rotors with adjustable wings. At the same speed, the compressor has a higher angle of attack than the subsequent wheel, which can act as a turbine with a lower angle of attack.

Für die Dekompression hat der vordere Rotor einen geringeren Anstellwinkel und verzögert die Strömung, während der hintere Rotor mit höherem Anstellwinkel sowohl Unterdruck als auch Transport der Strömung bewerkstelligt. Vorstellbar ist auch eine feste Verbindung beider Vorrichtungen auf einer Welle, sodass die Energieaufnahme der Turbine an den Propeller zurückgegeben werden kann. For decompression, the front rotor has a lower angle of attack and decelerates the flow, while the rear rotor with higher angle of attack accomplishes both vacuum and transport of the flow. It is also conceivable a firm connection of both devices on a shaft, so that the energy absorption of the turbine can be returned to the propeller.

Insbesondere über einen Riemen oder andere Übertragungsformen könnte auch der Propeller für den anderen Strom mit angetrieben werden. In particular, via a belt or other forms of transmission and the propeller for the other power could be driven with.

Rotoren mit verstellbarem Einstellwinkel haben jedoch auch einen anderen wichtigen Einfluss auf die Wärmetauschvorrichtung bzw. das Verfahren. Dieses erfordert von den Antrieben sowohl einen Massenstrom, als auch einen Druckunterschied. Während also mit der Drehzahl der Rotoren der Massenstrom variiert werden kann, ermöglicht der Einstellwinkel die Kontrolle des Druckunterschieds im Wärmetauscher 14 und damit die Beeinflussung der Temperatur. However, rotors with adjustable setting angle also have another important influence on the heat exchange device and the method. This requires from the drives both a mass flow, as well as a pressure difference. So while the mass flow can be varied with the speed of the rotors, the setting angle allows control of the pressure difference in the heat exchanger 14 and thus influencing the temperature.

Bestimmte Temperaturen können somit direkt angefahren werden. Es kann umgehend geheizt oder gekühlt werden und gewünschte Temperaturen anvisiert werden. Eine Vorlaufzeit ist nicht erforderlich. Unnötige Energie wird nicht verschwendet. Certain temperatures can thus be approached directly. It can be heated or cooled immediately and desired temperatures can be targeted. A lead time is not required. Unnecessary energy is not wasted.

Kombinationen von verschiedenen Aufbauten ermöglichen dem Verfahren hingegen, verschiedene Anwendungen gleichzeitig mit demselben Gasmassenstrom zu erfüllen. So kann z.B. ein Aufbau kühlen, während ein weiterer Aufbau entfeuchtet. Combinations of different constructions, on the other hand, allow the process to satisfy different applications simultaneously with the same gas mass flow. Thus, e.g. cool a build while dehumidifying another build.

Auch Kombinationen von Aufbauten in Umluft UML sind möglich, welche im Zusammenhang mit 8 beschrieben werden. Aufgabe des Aufbaus ist die Temperierung eines geschlossenen elektronischen Raums oder eines Schaltschranks. Der Raum soll von Witterungsbedingungen hermetisch abgeriegelt sein. Gewünschte Anwendung ist das Kühlen und/oder Heizen. Die beste Lösung ist eine Platzierung PLA geschlossen/offen g/o mit Aufbau in Umluft UML. It is also possible to combine UML recirculation constructions in connection with 8th to be discribed. The task of the construction is the tempering of a closed electronic room or a control cabinet. The room should be hermetically sealed off from weather conditions. Desired application is cooling and / or heating. The best solution is a placement PLA closed / open g / o with build-up in convection UML.

Eine Kombination von Aufbauten ermöglicht insbesondere zwei Lösungsansätze. Zum einen kann wie beschrieben eine Rotor-Kombination mit verstellbaren Flügeln auf der Innenseite des Verfahrens eingesetzt werden. Zum Heizen dekomprimiert die Kombination innerhalb des Wärmetauschers 14 und zum Kühlen komprimiert sie. A combination of structures allows in particular two approaches. On the one hand, as described, a rotor combination with adjustable wings can be used on the inside of the method. For heating, the combination decompresses inside the heat exchanger 14 and for cooling it compresses.

Eine zweite, kostengünstige Lösung ohne verstellbare Rotoren ist eine Kompression auf beiden Seiten des Wärmetauschers 14, je nach Anwendung. Um z.B. einen Elektronikraum 22 zu heizen, wird der in der offenen Atmosphäre liegende Sekundärstrom 12 komprimiert, der Primärstrom 10 verbleibt bei seinem atmosphärischen Druck und wird lediglich am Wärmetauscher 14 aufgeheizt und durch die Antriebsvorrichtung 16 transportiert. A second, cost-effective solution without adjustable rotors is a compression on both sides of the heat exchanger 14 , depending on the application. For example, an electronics room 22 to heat, is the lying in the open atmosphere secondary flow 12 compressed, the primary stream 10 remains at its atmospheric pressure and is only at the heat exchanger 14 heated and by the drive device 16 transported.

Zum Kühlen wird nun umgekehrt der Sekundärstrom 12 unter atmosphärischem Druck belassen und lediglich transportiert. Die zweite Druckveränderungsvorrichtung 20 dient dabei lediglich als Antrieb. For cooling, the secondary current is reversed 12 left under atmospheric pressure and merely transported. The second pressure change device 20 serves only as a drive.

Nun wird der Primärstrom 10 mit Hilfe von der ersten Primärdruckveränderungsvorrichtung 16 sowie der zweiten Primärdruckveränderungsvorrichtung 17 komprimiert, im Wärmetauscher 14 an der Außenluft abgekühlt und verliert nach der Entspannung weiter an Temperatur. Now the primary current 10 with the aid of the first primary pressure changing device 16 and the second primary pressure changing device 17 compressed, in the heat exchanger 14 cooled in the outside air and loses after the relaxation further to temperature.

Die Kühlleistung im Wärmetauscher 14 muss dabei der im Elektronikraum 22 entstehenden Wärmeleistung entsprechen. Diese ergibt sich aus der spezifischen Wärmekapazität multipliziert mit dem Massenstrom, wobei die Wärmekapazität wiederum von der Temperaturdifferenz bestimmt wird. The cooling capacity in the heat exchanger 14 must be in the electronics room 22 corresponding heat output correspond. This results from the specific heat capacity multiplied by the mass flow, the heat capacity in turn being determined by the temperature difference.

Mit der Erhöhung des Massenstroms lässt sich daher die Wärmeleistung erhöhen, aber auch mit der Temperaturdifferenz. Ist die Temperaturdifferenz und damit der Druckunterschied im Wärmetauscher 14 klein, dann kann dies durch einen großen Massenstrom ausgeglichen werden. Ein Optimum wäre hier der minimale Verlust an Energie. With the increase of the mass flow, therefore, the heat output can be increased, but also with the temperature difference. Is the temperature difference and thus the pressure difference in the heat exchanger 14 small, then this can be compensated by a large mass flow. An optimum here would be the minimal loss of energy.

Das Verfahren in diesem Beispiel eignet sich insbesondere für sehr große Anwendungen wie z.B. Gewächshäuser und Rechenzentren, aber auch für sehr kleine elektronische Geräte wie z.B. Telefone oder tragbare Computer. The method in this example is particularly suitable for very large applications such as e.g. Greenhouses and data centers, but also for very small electronic devices such as Phones or portable computers.

Auch eine parallele Kombination mit Austauschluft AUS ist möglich. Die Situation stellt sich bei Atmosphären, die von Lebewesen oder Maschinen verbraucht werden und sich ändern, also belüftet werden müssen, jedoch komplexer dar. Menschen muss eine habitable Umgebung gewährleistet werden, deren Aufrechterhaltung als kritisch anzusehen ist. Während der Anteil bestimmter Gase gehalten werden muss, hat auch die habitable Temperatur ihre Grenzen. Ein weiterer Faktor ist die Feuchtigkeit, also die Gasphase von bestimmten Flüssigkeiten. A parallel combination with exchange air OFF is also possible. However, the situation is more complex in atmospheres that are consumed by living things or machines and that need to be changed, ie ventilated. Humans must be guaranteed a habitable environment, the maintenance of which is considered critical. While the proportion of certain gases must be kept, the habitable temperature has its limits. Another factor is the moisture, ie the gas phase of certain liquids.

In der Außenumwelt auf der Erde kann kein direkter Einfluss auf die Faktoren genommen werden. Innerhalb z.B. eines Gebäudes oder Gewächshaus muss jedoch hinsichtlich der Temperatur, der Feuchte und/oder des Gasanteils ein positiver Einfluss genommen werden. In the external environment on earth no direct influence on the factors can be taken. Within e.g. However, a building or greenhouse must have a positive influence on the temperature, humidity and / or gas content.

Gewünschte Anwendungen sind das Heizen HE, Befeuchten BF und Enteisen EE bei kalter Witterung sowie Kühlen KÜ mit Entfeuchten EF bei warmer Witterung. Desired applications are heating HE, humidifying BF and deicing iron EE in cold weather as well as cooling KÜ with dehumidifying EF in warm weather.

Dies wird durch eine Platzierung PLA geschlossen/offen g/o mit Aufbau AUF in Austauschluft AUS. This is done by placing PLA closed / open g / o with build UP in exchange air OFF.

Während des Winters trocknet Raumluft schnell aus und führt zur Verbreitung von Viren. Beheizung mittels Dekompression des Primärstroms 10 ist daher nur eine unzureichende Lösung, da die kalte Außenluft eventuell weiter entfeuchtet wird, was nicht gewünscht ist. Daher ist es vorteilhaft, den Sekundärstrom 12 zu komprimieren. Dies wirkt gleichzeitig einer Vereisung VE in der Außenluft entgegen. During the winter, room air dries quickly and leads to the spread of viruses. Heating by means of decompression of the primary stream 10 is therefore only an insufficient solution, since the cold outside air may be further dehumidified, which is not desirable. Therefore, it is advantageous to use the secondary flow 12 to compress. This simultaneously counteracts icing VE in the outside air.

Während des Sommers trägt die Atmosphäre aufgrund des Energiegehalts viel Wasser in sich. Dies muss noch nicht einmal hohe Luftfeuchtigkeit bedeuten, aber beim Eintritt in ein gekühltes Gebäude kann dies dann doch zu sehr hoher Luftfeuchtigkeit führen. Fällt die gekühlte Luft unter die Kondensationsgrenze, kann dies im Gebäude zu Beschlag auf Oberflächen wie z.B. Möbeln, Wänden und/oder Pflanzen kommen. Dies führt leicht zu Sporen, die die Gesundheit des Menschen aber auch der Pflanzen gefährden können. Wenn nun die Luft entsprechend abgekühlt wurde, kann diese häufig mit 100 % Luftfeuchtigkeit in der Zuluft im Raum ankommen. During the summer, the atmosphere carries a lot of water due to its energy content. This does not even mean high humidity, but when entering a refrigerated building this can lead to very high humidity. If the cooled air falls below the condensation limit, it may fog in the building on surfaces such as e.g. Furniture, walls and / or plants are coming. This easily leads to spores that can endanger the health of humans and plants. If the air has been cooled down accordingly, it can often reach the room with 100% humidity in the supply air.

Die Bildung von Kondensat während der Durchströmung des Wärmetauschers 14 bringt das Problem der Rückerwärmung durch die Energieabgabe an den Primärstrom 10 mit sich. Die Kondensatbildung verzehrt quasi die Enthalpie, die ansonsten der Temperatur entnommen würde. Dieses Problem der atmosphärischen Kühlung wird auch als feuchtadiabatische Temperaturänderung bezeichnet. The formation of condensate during the flow through the heat exchanger 14 brings the problem of rewarming through the energy delivery to the primary stream 10 with himself. The condensation essentially consumes the enthalpy that would otherwise be taken from the temperature. This problem of atmospheric cooling is also referred to as wet adiabatic temperature change.

Wenn ein Gas, das keine auskondensierende Flüssigkeit enthält, gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren abgekühlt wird, so ist es möglich, dieses bis auf die Temperaturspanne von ΔT/(1 – η) abzukühlen. Sobald aber entstehendes Kondensat durch eine Rückerwärmung verhindert, dass das Verfahren mit Hilfe der Manipulation des Drucks mit der Zuluft unter den Ausgangspunkt in der Abluft kommen kann, ist eine progressive Kühlung nicht mehr möglich. In dem Fall erzeugt die Druckmanipulation eine bestimmte Enthalpie, um die der Primärstrom 10 abgekühlt werden kann. Eine Unterstützung durch eine kühler werdende Abluft erfolgt hingegen nicht mehr. If a gas which does not contain a condensing out liquid is cooled according to the method according to the invention, it is possible to cool it down to the temperature range of ΔT / (1-η). However, as soon as condensate which has formed is prevented by reheating, the process can come under the starting point in the exhaust air with the aid of the manipulation of the pressure with the supply air, progressive cooling is no longer possible. In that case, the pressure manipulation produces a certain enthalpy, around which the primary flow 10 can be cooled. A support by a cooling exhaust air, however, is no longer.

Diese doppelte Problematik kann insbesondere dadurch gelöst werden, dass die Luft durch Dekompression soweit abgekühlt wird, dass diese eine absolute Feuchte in sich trägt, die einer relativen Feuchte von z.B. 50 % im Behaglichkeitsbereich entspricht. Dies wäre z.B. bei etwa 10°C und 100 % relativer Feuchte der Fall. This double problem can be solved in particular by cooling the air by decompression to such an extent that it carries an absolute humidity which corresponds to a relative humidity of e.g. 50% in the comfort area corresponds. This would be e.g. at about 10 ° C and 100% relative humidity of the case.

Ein solcher Unterdruck würde jedoch schon fast dem halben atmosphärischen Druck entsprechen und jeden Wärmetauscher 14 zum Versagen bringen, da der Differenzdruck zwischen beiden Strömen 10, 12 zu groß ist. However, such a negative pressure would already correspond to almost half the atmospheric pressure and each heat exchanger 14 to fail, as the differential pressure between the two streams 10 . 12 is too big.

Durch ein paralleles, simultan entspannendes Verfahren kann dieses Problem gelöst werden. Dabei wird das Verfahren parallel in beiden Strömen 10, 12 angewendet. Auf diese Weise kann der Differenzdruck weiterhin minimal oder sogar bei null gehalten werden. A parallel, simultaneously relaxing procedure can solve this problem. The process will be parallel in both streams 10 . 12 applied. In this way, the differential pressure can still be kept minimal or even zero.

9 zweigt eine parallele Dekompression bei Austauschluft AUS. 9 branches off a parallel decompression with exchange air OFF.

Mit einem solchen parallelen, simultan dekomprimierten Aufbau AUF in Austauschluft AUS und offen/geschlossener Platzierung PLA können gleichzeitig drei Anwendungen kontrolliert werden. Der Volumenstrom wird über den Druckunterschied zwischen Außen- a und Innenseite b kontrolliert. Die Entfeuchtung EF wird über den Druckunterschied im Wärmetauscher 14 im Primärstrom 10 kontrolliert und die Temperatur wird über den Druckunterschied im Wärmetauscher 14 im Sekundärstrom 12 kontrolliert. With such a parallel, simultaneously decompressed structure AUF in exchange air OFF and open / closed placement PLA, three applications can be simultaneously controlled. The volume flow is controlled by the pressure difference between the outside and inside b. Dehumidification EF is via the pressure difference in the heat exchanger 14 in the primary stream 10 controlled and the temperature is above the pressure difference in the heat exchanger 14 in the secondary current 12 controlled.

Die ausfallende Flüssigkeit hinter dem Entspanner muss noch vor dem Wärmetauscher 14 durch z.B. wenigstens ein Siphon und/oder Ventil abgeführt werden. Der Unterdruck im Wärmetauscher 14 soll dabei aufrecht gehalten werden. The precipitating liquid behind the expander must still before the heat exchanger 14 be removed by, for example, at least one siphon and / or valve. The negative pressure in the heat exchanger 14 should be kept upright.

Um z.B. eine Vereisung im Sekundärstrom 12 zu vermeiden, sollte dieser nur bis minimal 0°C dekomprimiert werden, also etwa 20.000 Pa bei 20°C. For example, icing in the secondary stream 12 To avoid this, it should only be decompressed to a minimum of 0 ° C, ie about 20,000 Pa at 20 ° C.

Um den Druckunterschied zum Primärstrom 10 gering zu halten, angenommen 10.000 Pa, müsste der Primärstrom in diesem Fall zwischen 10.000 Pa und 30.000 Pa evakuiert werden. To the pressure difference to the primary flow 10 to be kept low, say 10,000 Pa, the primary flow in this case would have to be evacuated between 10,000 Pa and 30,000 Pa.

Zu bedenken ist, dass der Primärstrom 10 um den rekomprimierten Druck wieder in der Temperatur ansteigt. Es ist daher nach einem Kompromiss zwischen gewünschter Luftfeuchtigkeit und Temperatur zu suchen. Auch die Außenbedingungen haben darauf einen gewissen Einfluss. It should be remembered that the primary stream 10 to increase the recompressed pressure in temperature again. It is therefore to seek a compromise between desired humidity and temperature. The external conditions also have a certain influence on this.

Ferner ist auch eine serielle Kombination in Austauschluft AUS möglich, wie sie beispielhaft in 10 gezeigt ist. Furthermore, a serial combination in exchange air OFF is possible, as exemplified in 10 is shown.

Demnach kann eine Wärmetauschvorrichtung vorgesehen sein, bei der zunächst in einem ersten Aufbau die Feuchtigkeit abgebaut wird und dann in einem zweiten Aufbau die Temperatur abgesenkt wird. Verschiedene Bauteile werden demnach seriell kombiniert. Ein solcher Aufbau wird auch als serielles, simultan entspannendes Verfahren bezeichnet. Accordingly, a heat exchange device may be provided in which the moisture is first degraded in a first structure and then the temperature is lowered in a second structure. Different components are therefore combined serially. Such a construction is also referred to as a serial, simultaneously relaxing process.

Beispielsweise kann die Außenluft für eine Abkühlung genutzt werden, da davon genügend zur Verfügung steht. For example, the outside air can be used for cooling, since there is enough available.

Angenommen die Umweltsituation a besteht aus tropischem Wetter mit heißfeuchter Luft. Kurz vor tropischem Regen kann die Luft z.B. keine weitere Feuchtigkeit mehr aufnehmen. Kühlung würde in dem Fall fast alle Enthalpie an die Bildung von Regentropfen verschwenden. Suppose the environmental situation a consists of tropical weather with hot humid air. Just before tropical rain, the air may e.g. do not absorb any more moisture. Cooling in this case would waste almost all enthalpy on the formation of raindrops.

Um dies zu verhindern, kann in einem ersten Aufbau der Primärstrom 10 komprimiert werden, um von der Kondensatgrenze wegzukommen. Beim Durchwandern des Wärmetauschers 14 wird der Primärstrom 10 an der Außenluft a in einem dritten Gasmassenstrom 13, welcher auch Tertiärstrom genannt wird, wieder auf Außenluftniveau abgekühlt. In order to prevent this, in a first construction, the primary current 10 compressed to get away from the condensate limit. When walking through the heat exchanger 14 becomes the primary stream 10 on the outside air a in a third gas mass flow 13 , which is also called tertiary flow, cooled again to outside air level.

Bei der nachfolgenden Entspannung kühlt der Primärstrom 10 dann ab und scheidet in einem ersten Schritt Kondensat aus. Um nun weiter abzukühlen, wird der Primärstrom 10 anschließend in einen zweiten Aufbau geleitet, wo er an einem dekomprimierten Sekundärstrom 12 weiter abkühlt, aber aufgrund der nun sicheren Kondensatbildung nicht mehr so stark wie gewünscht. Daher sollte der Sekundärstrom 12 auf das Maximum entspannt werden, d.h. soviel, wie der Wärmetauscher 14 an Druckdifferenz aushält. Der Sekundärstrom 12 verdichtet sich nach der Rekompression zu heißer Fortluft, also dem Sekundärstrom 12 auf Seite a (mittig). During the subsequent expansion, the primary stream cools 10 then off and excretes condensate in a first step. Now to continue cooling, the primary current 10 then passed to a second setup, where it is at a decompressed secondary flow 12 continues to cool, but not as strong as desired due to the now safe condensation. Therefore, the secondary current should 12 be relaxed to the maximum, ie as much as the heat exchanger 14 withstand pressure difference. The secondary current 12 condenses after recompression to hot exhaust air, so the secondary flow 12 on page a (in the middle).

Mit diesem Verfahren im simultan entspannenden Aufbau sind beispielsweise 26°C bei 100 % Luftfeuchte erreichbar. Dabei ist zu bedenken, dass das Verfahren etwa 100 kJ pro m3 Luft entzieht, also Kühlenergie. With this method in a simultaneously relaxing structure, for example, 26 ° C at 100% humidity can be achieved. It should be remembered that the process extracts about 100 kJ per m 3 of air, ie cooling energy.

Denkbar ist ferner eine vereinigte Kombination obiger Aufbauten in Austauschluft AUS und Umluft UML. It is also conceivable a combined combination of above structures in exchange air OFF and recirculation UML.

Die Verfahren in Umluft UML unterliegen den Beschränkungen der Druckmanipulation. Andererseits sind sie aber gute Verfahren, um sich innerhalb der gegebenen Grenzen zu bewegen. The procedures in Umluft UML are subject to the limitations of pressure manipulation. On the other hand, they are good ways to move within the given limits.

Beispielsweise liegt bei der Wohnraumlüftung der Behaglichkeitsbereich zwischen 20°C und 26°C. Das Verfahren kann in Umluft zwischen 10°C und 36°C Außenluft funktionieren, wenn der definierte Druckunterschied beispielsweise bis zu 10 K Wärmeübergabe ermöglicht. For example, in the home ventilation, the comfort range is between 20 ° C and 26 ° C. The process can operate in circulating air between 10 ° C and 36 ° C outside air, if the defined pressure difference, for example, allows up to 10 K heat transfer.

Für eine gesunde Raumluft muss auch ein minimaler Frischluftanteil durch Austausch gewährleistet werden. Dieser kann aber auf den benötigten Sauerstoffverbrauch reduziert werden. Wenn aber die Außenatmosphäre in der Temperatur darüber hinaus abweicht, muss ebenfalls der Anteil an Austauschluft erhöht werden, um die Temperaturverluste aufzufangen. For a healthy indoor air, a minimum amount of fresh air must also be guaranteed through replacement. However, this can be reduced to the required oxygen consumption. If, however, the outside atmosphere also deviates in temperature, the proportion of replacement air must also be increased in order to absorb the temperature losses.

Eine Kombination zwischen Austauschlust AUS und Umluft UML wird als vereinigte Kombination von Aufbauten bezeichnet. A combination between exchange desire AUS and circulating air UML is called unified combination of superstructures.

Um das Verfahren für mehrere Anwendungen gleichzeitig zu nutzen, können Kombinationen in parallelem, seriellem und/oder schleifenförmigen Aufbau vorgesehen sein. Multiple Anwendungen können neben Heizen HE, Kühlen KÜ, Befeuchten BF, Entfeuchten EF auch Sublimation SU, Resublimation RE, Vereisen VE und Enteisen EE sein. In order to use the method for several applications at the same time, combinations in parallel, serial and / or loop-shaped construction can be provided. In addition to heating HE, cooling KÜ, humidifying BF, dehumidifying EF, sublimation SU, resublimation RE, icing VE and deicing EE can also be multiple applications.

Durch eine entsprechende Kombination kann ein möglichst hoher Transfer an Energie erwirkt werden. Through an appropriate combination, the highest possible transfer of energy can be obtained.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10 10
erster Gasmassenstrom, Primärstrom first gas mass flow, primary flow
12 12
zweiter Gasmassenstrom, Sekundärstrom second gas mass flow, secondary flow
13 13
dritter Gasmassenstrom, Tertiärstrom third gas mass flow, tertiary flow
14 14
Wärmetauscher heat exchangers
16 16
Antriebsvorrichtung, erste PrimärdruckveränderungsvorrichtungDrive device, first primary pressure change device
17 17
zweite Primärdruckveränderungsvorrichtung second primary pressure changing device
18 18
erste Druckveränderungsvorrichtung, Kompressor first pressure changing device, compressor
20 20
zweite Druckveränderungsvorrichtung, Entspanner second pressure change device, expander
21 21
dritte Druckveränderungsvorrichtung third pressure-changing device
22 22
Elektronikraum electronics compartment
a a
Außenseite outside
b b
Innenseite, Abluftseite Inside, exhaust side
ANW ANW
Anwendung application
PLA PLA
Platzierung placement
AUF ON
Aufbau construction
HE HE
Heizen Heat
CT
Kühlen Cool
BF BF
Befeuchten moisten
EF EF
Entfeuchten dehumidify
VE VE
Vereisen ice up
EE EE
Enteisen de-ice
RE RE
Resublimation resublimation
SU SU
Sublimation sublimation
o/o o / o
offen/offen Open / Open
g/g g / g
geschlossen/geschlossen closed / closed
g/o g / o
geschlossen/offen closed open
AUS OUT
Austauschluft replacement air
UML UML
Umluft circulating air
KO KO
Kompression compression
EX EX
Expansion expansion
fe fe
fest firmly
fl fl
flüssig liquid
ga ga
gasförmig gaseous
E e
Energie energy

Claims (9)

Wärmetauschvorrichtung zum Austausch von Wärmeenergie zwischen einem ersten Gasmassenstrom (10) und einem zweiten Gasmassenstrom (12), umfassend einen hocheffizienten Wärmetauscher (14) mit einer Mindesteffizienz von 75 %, eine in Flussrichtung des zweiten Gasmassenstroms (12) vor dem Wärmetauscher (14) angeordnete Druckveränderungsvorrichtung (18), die dazu ausgebildet ist, den Druck des zweiten Gasmassenstroms (12) zu verändern, wobei der Druckunterschied zwischen dem ersten (10) und dem zweiten Gasmassenstrom (12) im Wärmetauscher (14) maximal 0,5 bar beträgt. Heat exchange device for exchanging heat energy between a first gas mass flow ( 10 ) and a second gas mass flow ( 12 ) comprising a high efficiency heat exchanger ( 14 ) with a minimum efficiency of 75%, one in the flow direction of the second gas mass flow ( 12 ) in front of the heat exchanger ( 14 ) arranged pressure change device ( 18 ), which is adapted to the pressure of the second gas mass flow ( 12 ), whereby the pressure difference between the first ( 10 ) and the second gas mass flow ( 12 ) in the heat exchanger ( 14 ) is a maximum of 0.5 bar. Wärmetauschvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Wärmetauscher (14) eine weitere Druckveränderungsvorrichtung (20) angeordnet ist, die dazu ausgebildet ist, den Druck des zweiten Gasmassenstroms (12) auf Umgebungsdruck zu verändern. Heat exchange device according to claim 1, characterized in that after the heat exchanger ( 14 ) a further pressure change device ( 20 ) is arranged, which is adapted to the pressure of the second gas mass flow ( 12 ) to change to ambient pressure. Wärmetauschvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Druckveränderungsvorrichtung (18, 20) als Kompressor, insbesondere Verdichter, und die andere Druckveränderungsvorrichtung (20, 18) als Entspanner, insbesondere Turbine, ausgebildet ist. Heat exchange device according to claim 2, characterized in that the one pressure change device ( 18 . 20 ) as the compressor, in particular compressor, and the other pressure-changing device ( 20 . 18 ) is designed as a decompressor, in particular turbine. Wärmetauschvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine in Flussrichtung des ersten Gasmassenstroms (10) vor und/oder nach dem Wärmetauscher (14) angeordnete Druckveränderungsvorrichtung (16, 17) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, den Druck des ersten Gasmassenstroms (10) zu verändern. Heat exchange device according to one of the preceding claims, characterized in that a flow direction of the first gas mass flow ( 10 ) before and / or after the heat exchanger ( 14 ) arranged pressure change device ( 16 . 17 ) is provided, which is adapted to the pressure of the first gas mass flow ( 10 ) to change. Wärmetauschvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckveränderungsvorrichtung (20) des zweiten Gasmassenstroms (12) mit der anderen Druckveränderungsvorrichtung (18) des zweiten Gasmassenstroms (12), einer Antriebsvorrichtung (16) des ersten Gasmassenstroms (10) und/oder einer vor oder nach dem Wärmetauscher (14) angeordneten Druckveränderungsvorrichtung (16, 17) des ersten Gasmassenstroms (10) gekoppelt ist. Heat exchange device according to one of the preceding claims, characterized in that a pressure change device ( 20 ) of the second gas mass flow ( 12 ) with the other pressure changing device ( 18 ) of the second gas mass flow ( 12 ), a drive device ( 16 ) of the first gas mass flow ( 10 ) and / or one before or after the heat exchanger ( 14 ) arranged pressure change device ( 16 . 17 ) of the first gas mass flow ( 10 ) is coupled. Wärmetauschvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entfeuchtungsvorrichtung zum Entfeuchten des ersten (10) und/oder zweiten Gasmassenstroms (12) vorgesehen ist. Heat exchange device according to one of the preceding claims, characterized in that a dehumidifying device for dehumidifying the first ( 10 ) and / or second gas mass flow ( 12 ) is provided. Wärmetauschvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Befeuchtungsvorrichtung zum Befeuchten des ersten (10) und/oder zweiten Gasmassenstroms (12) vorgesehen ist. Heat exchange device according to one of the preceding claims, characterized in that a moistening device for moistening the first ( 10 ) and / or second gas mass flow ( 12 ) is provided. Wärmetauschvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (14) als Gegenstrom-Wärmetauscher ausgebildet ist. Heat exchange device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger ( 14 ) is designed as a counterflow heat exchanger. Wärmetauschvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (14) als Gegenstrom-Kanal-Wärmetauscher ausgebildet ist. Heat exchange device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger ( 14 ) is designed as a countercurrent channel heat exchanger.
DE202017105468.3U 2017-09-08 2017-09-08 Heat exchange device Expired - Lifetime DE202017105468U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202017105468.3U DE202017105468U1 (en) 2017-09-08 2017-09-08 Heat exchange device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202017105468.3U DE202017105468U1 (en) 2017-09-08 2017-09-08 Heat exchange device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202017105468U1 true DE202017105468U1 (en) 2017-09-25

Family

ID=60082011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202017105468.3U Expired - Lifetime DE202017105468U1 (en) 2017-09-08 2017-09-08 Heat exchange device

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE202017105468U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021131043A1 (en) 2021-11-26 2023-06-01 Viessmann Climate Solutions Se Building technology system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021131043A1 (en) 2021-11-26 2023-06-01 Viessmann Climate Solutions Se Building technology system
WO2023093944A1 (en) 2021-11-26 2023-06-01 Viessmann Climate Solutions Se Building services system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60311090T2 (en) SORPTION HEAT EXCHANGERS AND A CORRESPONDING METHOD
DE102015222193A1 (en) Aircraft air conditioner with a cabin exhaust air turbine
DE69827521T2 (en) AIR CONDITIONING WITH AIR CIRCUIT
DE10350541A1 (en) Air conditioning system and method for treating air for air conditioning of a room
EP1386837A1 (en) Airconditioning system for aircraft
DE112016002761T5 (en) Vehicle air conditioning apparatus
DE102009018401A1 (en) System and method for cooling a room in a vehicle
DE102010064134A1 (en) An air conditioning device for a vehicle and method for controlling a climate in a passenger compartment of a vehicle
EP1910747A1 (en) Method for cooling an airflow
DE202005000560U1 (en) Device for cooling mobile housing and work spaces has equipment axle screen end arrangement in ring form essentially arranged with evaporator heat exchanger equipment axle which is separated from blowers by partition wall
DE102016223531A1 (en) Cabin exhaust supported operable aircraft air conditioning system with a pneumatically powered ambient air compressor
DE202017105468U1 (en) Heat exchange device
DE102016213679A1 (en) Heat pump system with input side and output side coupled heat pump assemblies
DE102015215955A1 (en) Air conditioning device for a motor vehicle and method for its operation
DE4224710C1 (en) Device for air conditioning rooms
WO2019048642A1 (en) Heat exchanger device
DE4423851C2 (en) Dehumidifier for difficult to ventilate or unheated interiors
DE10029543B4 (en) Air curtain
DE102015207447A1 (en) Operating phase-dependent controllable aircraft air conditioning system and method for operating such an aircraft air conditioning system
DE10027467A1 (en) Air conditioning in hot-and-humid and hot climatic regions involves using rapidly running absorption exchanger to reduce enthalpy and hence cooling and dehumidification of feed air
DE102015207436A1 (en) Aircraft air conditioning system with recirculation air cooling and method for operating such an aircraft air conditioning system
DE102015207439B4 (en) Electrically driven aircraft air conditioning system and method for operating such an aircraft air conditioning system
DE102004063840B3 (en) A method for air conditioning a room or motor vehicle interior has a heat pump in which the compressed or low pressure air is exhausted for cooling or heating
DE19548458A1 (en) Method for cooling and dehumidifying room air
DE3424278A1 (en) Process and apparatus for the dehumidifying and heating of rooms with large open water surfaces, especially swimming pool halls

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification
R150 Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years
R157 Lapse of ip right after 6 years