DE202018103180U1 - Kühlanordnung für die hybride Rückkühlung oder Verflüssigung eines Kühl- oder Kältemittels - Google Patents

Kühlanordnung für die hybride Rückkühlung oder Verflüssigung eines Kühl- oder Kältemittels Download PDF

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Abstract

Kühlanordnung für die hybride Rückkühlung oder Verflüssigung eines Kühl- oder Kältemittels, mit mindestens einem Enthitzer (1) und einem dem Enthitzer nachgeschalteten und mit einer Kühlflüssigkeit benetzbaren Wärmeübertrager (2) sowie mindestens einer oberhalb des Wärmeübertragers (2) angeordneten Ventilatoreinheit (7) mit einem Ventilator (3), wobei das Kühl- oder Kältemittel in dem Enthitzer (1) vorgekühlt und in dem Wärmeübertrager (2) durch Wärmeaustausch mit von dem Ventilator (3) angesaugter Luft gekühlt und/oder verflüssigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Enthitzer (1) oberhalb des oder jedes Wärmeübertragers (2) und zumindest im Wesentlichen auf Höhe der oder jeder Ventilatoreinheit (7) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung für die hybride Rückkühlung oder Verflüssigung eines Kühl- oder Kältemittels nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur hybriden Kühlung oder Verflüssigung eines in einem Wärmeübertrager geführten Kühl- oder Kältemittels nach dem Oberbegriff des Anspruchs 17.
  • Aus dem Stand der Technik sind Hybridkühlanordnungen bekannt, die beispielsweise für die Verflüssigung von Kältemitteln (wie z.B. Ammoniak oder Fluorkohlenwasserstoffen wie R-134) in Kälteanlagen oder als hybride Trockenkühler zur Rückkühlung eines Kühlmittels (beispielsweise Kaltwasser für die Klimatisierung von Gebäuden) eingesetzt werden. Hybridkühlanordnungen umfassen mindestens einen Wärmeübertrager, in dem das Kühl- oder Kältemittel geführt wird und der zum Wärmeaustausch mit dem Kühl- oder Kältemittel von Kühlluft durchströmt wird. Die Kühlluft wird dabei von einem oder mehreren Ventilatoren aus der Umgebung angesaugt.
  • Bei der Hybridkühlung kann bei hohen Umgebungslufttemperaturen durch Verdunstung oder durch Konvektion mit Luftbefeuchtung und bei tiefen Umgebungslufttemperaturen nur durch Konvektion gekühlt werden. Zur Erhöhung der Wärmeübertragungeffizienz wird bei hohen und mittleren Umgebungslufttemperaturen der Wärmeübertrager mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, benetzt. Aufgrund der hohen Temperaturen im stromaufwärtigen Bereich des Wärmeübertragers, die bspw. bei Beaufschlagung mit dem Heißgas eines Kältemittels über 100°C liegen können, verdampft die Flüssigkeit an der Oberfläche des Wärmeübertragers, wodurch die Kühlung des im Wärmeübertrager geführten Kühl- oder Kältemittels durch die Verdunstung der Flüssigkeit auf der Luftseite des Wärmeübertragers unterstützt wird. Durch die Berieselung des Wärmeübertragers mit einer Flüssigkeit wird daher neben dem Wärmeaustausch mit der Kühlluft ein zusätzlicher Kühleffekt durch die Verdampfungswärme erzielt, welche die verdampfende Flüssigkeit der Oberfläche des Wärmeübertragers entzieht. Dadurch ist es möglich, das zu kühlende Medium (Kühl- oder Kältemittel) unter die Umgebungslufttemperatur abzukühlen.
  • Hybridkühlanordnungen wie hybride Trockenkühler können dabei zur Kühlung des in dem Wärmeübertrager geführten Kühlmittels sowohl trocken (d.h. mit konvektiver Wärmeübertragung an die angesaugte Umgebungsluft ohne Benetzung des Wärmeübertragers mit einer Flüssigkeit) als auch nass (d.h. mit Unterstützung des Wärmeaustauschs durch Verdunstung einer Flüssigkeit, welche den Wärmeübertrager benetzt) betrieben werden. So kann beispielsweise ein hybrider Trockenkühler im Nassbetrieb betrieben werden, wenn die geforderte Kühltemperatur des Kühlmittels bei hohen Umgebungslufttemperaturen im Trockenbetrieb nicht mehr erreicht werden kann.
  • Hybridkühlanordnungen können weiterhin als Hybridverflüssiger zur Verflüssigung eines in dem Wärmeübertrager geführten Kältemittels verwendet werden. Wenn das Kältemittel dem Wärmeübertrager dabei als Heißgas unter hohen Temperaturen zugeführt wird, enthält ein Hybridverflüssiger in der Regel einen Vorkühler bzw. einen Enthitzer, der im Trockenbetrieb das als Heißgas einströmende Kältemittel vorkühlt, bevor dieses zur Verflüssigung durch Wärmeaustausch mit angesaugter Umgebungsluft in den Wärmeübertrager eingeleitet wird.
  • Ein solcher Hybridverflüssiger ist beispielsweise aus der EP 0943882 B1 bekannt, in der ein Trockenkühlturm für die hybride Verflüssigung eines Kältemittels beschrieben ist. Der Trockenkühlturm umfasst dabei einen Wärmeaustauscher, der als Enthitzer zur Enthitzung bzw. Vorkühlung des Heißgases des Kältemittels durch trockene Umgebungsluft eingesetzt wird, sowie einen dem Enthitzer nachgeschalteten Verflüssiger, der mit Wasser benetzbar ist. Sowohl der als Enthitzer eingesetzte Wärmeaustauscher als auch der Verflüssiger werden dabei von Kühlluft durchströmt, die von wenigstens einem Ventilator aus der Umgebung angesaugt wird. Der Enthitzer und der Verflüssiger sind dabei in einem gemeinsamen Gehäuse so angeordnet, dass der Enthitzer und der der Verflüssiger mit ihren Längsachsen jeweils zur Längsachse des Trockenkühlturms geneigt und zueinander versetzt angeordnet sind. Durch die versetze Anordnung bedeckt die untere Stirnseite des Enthitzers nur einen Teil der oberen Stirnseite des unterhalb des Enthitzers angeordneten Verflüssigers. Im Bereich des freibleibenden Teils der oberen Stirnseite des Verflüssigers ist eine Vorrichtung zur Aufgabe von Wasser vorgesehen, mit dem der Verflüssiger im Nassbetrieb des Trockenkühlturms benetzt wird. Oberhalb der Kühlanordnung bestehend aus dem Enthitzer und dem Verflüssiger ist in dem Gehäuse des Trockenkühlturms wenigstens ein Ventilator angeordnet, der Luft aus der Umgebung ansaugt. Die vom Ventilator angesaugt Luft wird sowohl durch den Enthitzer als auch durch den Verflüssiger geleitet, wodurch die Luft das in dem Enthitzer geführte Kältemittel durch Wärmeaustausch zunächst vorkühlt und in dem nachgeschalteten Verflüssiger zur Verflüssigung bringt.
  • Bedingt durch die Anordnung des Ventilators oberhalb der sich aus dem Enthitzer und dem Verflüssiger zusammensetzenden Kühlanordnung ergibt sich bei dem Trockenkühlturm der EP 0943882 B1 ein hoher Aufbau. Dies ist nachteilig, wenn der Hybridverflüssiger auf einem Gebäudedach angeordnet werden soll, weil der hohe Aufbau des Hybridverflüssigers den Transport und die Installation auf dem Gebäudedach erschwert. In der Regel ist für den Transport des Hybridverflüssigers ein Tieflader und für die Installation auf einem Gebäudedach der Einsatz eines Krans erforderlich.
  • Aus der DE 20 2016 105 392 UA ist eine weitere Hybridkühlanordnung für die Verflüssigung eines Kältemittels mit einem Enthitzer, mindestens zwei auf der luftseitigen Wärmeübertragerfläche mit einer Flüssigkeit benetzbare Kondensatoren (Verflüssiger) und einem Mittel zur Erzeugung einer Strömung von Kühlluft durch die Kondensatoren hindurch bekannt, wobei die beiden Kondensatoren V-förmig zueinander und mit ihrer Längsachse geneigt zur Längsachse der Hybridkühlanordnung angeordnet sind und der Enthitzer oberhalb und zwischen den beiden Kondensatoren derart positioniert ist, dass die Kühlluft zuerst einen Kondensator und anschließend den Enthitzer durchströmt. Im Nassbetrieb der Hybridkühlanordnung werden die beiden Kondensatoren mittels einer Kühlmittelbenetzungsvorrichtung mit einer Flüssigkeit benetzt, um den Wärmeaustausch zwischen der durch die Kondensatoren strömenden Kühlluft und dem in den Kondensatoren geführten Kältemittel durch Verdunstung der Benetzungsflüssigkeit zu unterstützen. Die Kühlluft wird dabei beim Durchströmen durch die mit der der Flüssigkeit benetzten Kondensatoren befeuchtet und durchströmt den Enthitzer als feuchte Luft. Dabei wird das im Enthitzer als Heißgas geführte Kältemittel durch Wärmeaustausch mit der durchströmenden Kühlluft vorgekühlt, bevor das Kältemittel vom Enthitzer in die beiden Kondensatoren zur Verflüssigung geleitet wird. Die Mittel zur Erzeugung einer Strömung von Kühlluft sind in einem Ausführungsbeispiel als Axialventilatoren ausgebildet, die auf der Hybridkühlanordnung angeordnet sind. Diese Anordnung bedingt ebenfalls eine große Bauhöhe, da der Enthitzer oberhalb der Kondensatoren und die Axialventilatoren auf der Hybridkühlanordnung angeordnet sind. Darüber hinaus weist die Hybridkühlanordnung der DE 20 2016 105 392 U1 den Nachteil auf, dass am Enthitzer keine definierten und gleichmäßigen Anströmverhältnisse vorliegen. Die von den Axialventilatoren angesaugte Umgebungsluft strömt nämlich zunächst von außen durch die Kondensatoren hindurch in einen sich durch die V-förmige Anordnung der Kondensatoren ergebenden Zwischenraum und von dort nach oben durch den oberhalb der Kondensatoren angeordneten Enthitzer. Beim Einströmen der angesaugten Luft in den Zwischenraum zwischen den beiden Kondensatoren kann es zu Verwirbelungen der angesaugten Kühlluft kommen, wodurch ein undefiniertes und ungleichmäßiges Strömungsprofil der in den Enthitzer einströmenden Kühlluft entsteht. Weiterhin ist es nachteilig, wenn der Enthitzer von feuchter Kühlluft durchströmt wird, weil der Wärmeaustauscher des Enthitzers dadurch anfällig für Korrosion wird. Um Korrosion am Enthitzer zu vermeiden, wird in der DE 20 2016 105 392 U1 die Anordnung eines Tropfenabscheiders am oder vor dem Enthitzer vorgeschlagen. Diese Tropfenabscheider, die beispielsweise durch Schikanen oder Lamellen ausgebildet sein können, beeinflussen jedoch wiederum die Anströmung der Kühlluft auf den Enthitzer und reduzieren insbesondere die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft. Dadurch wird die Effizienz der Wärmeübertragung im Enthitzer und im Ergebnis die Effizienz der gesamten Hybridkühlanordnung erniedrigt.
  • Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Kühlanordnung bzw. eine Vorrichtung für die hybride Rückkühlung oder Verflüssigung eines Kühl- oder Kältemittels aufzuzeigen, mit denen bei möglichst niedriger Bauhöhe der Kühlanordnung die Kühl- bzw. Verflüssigungseffizienz verbessert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch die Kühlanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch die Vorrichtung mit den Merkmalen der Anspruchs 17 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Kühlanordnung und der Vorrichtung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
  • Die erfindungsgemäße Kühlanordnung umfasst mindestens einen Enthitzer und einen dem Enthitzer nachgeschalteten und mit einer Kühlflüssigkeit benetzbaren Wärmeübertrager sowie mindestens einen oberhalb des Wärmeübertragers angeordneten Ventilator, wobei ein zu kühlendes Kühlmittel oder ein zu verflüssigendes Kältemittel in dem Enthitzer vorgekühlt und in dem Wärmeübertrager durch Wärmeaustausch mit von dem Ventilator angesaugter Luft gekühlt bzw. verflüssigt wird. Gemäß der Erfindung ist zur Erzielung einer kompakten Bauweise und insbesondere einer niedrigen Bauhöhe der oder jeder Enthitzter oberhalb des oder jedes Wärmeübertragers und zumindest im Wesentlichen auf Höhe des oder jedes Ventilators angeordnet.
  • Durch diese Anordnung ergibt sich eine im Vergleich zu den bekannten Hybridverflüssigern wesentlich niedrigere Bauhöhe bei gleicher Leistung, weil der oder die Enthitzer auf gleicher Höhe wie der Ventilator bzw. die Ventilatoreinheiten angeordnet sind. Darüber hinaus wird in dieser Anordnung die Durchströmung der vom Ventilator angesaugten Luft durch den Enthitzer und durch den Wärmeübertrager entkoppelt. Dadurch bedingt strömt trockene Umgebungsluft, die von einem Ventilator angesaugt wird, durch den Enthitzer, weshalb im Enthitzer keine Korrosionsprobleme entstehen und daher keine Maßnahmen zur Vermeidung einer Korrosion des Enthitzers (wie z.B. Tropfenabscheider oder Korrosionsschutzbeschichtungen) erforderlich sind.
  • Durch die Entkopplung der Durchströmung von Luft durch den Enthitzer und den Wärmeübertrager liegen weiterhin definierte Strömungsverhältnisse für das Durchströmen der Luft durch den Enthitzer vor. Der Enthitzer kann dadurch gleichmäßig und insbesondere mit gleichbleibender Strömungsgeschwindigkeit von Luft durchströmt werden, die von dem Ventilator aus der Umgebung angesaugt wird. Dabei ist es möglich, die Luft, die durch den Enthitzer strömt, durch den oberhalb des Wärmeübertragers angeordneten Ventilator anzusaugen. Alternativ oder Ergänzend hierzu können jedem Enthitzer auch Stützventilatoren zugeordnet sein, welche Luft aus der Umgebung ansaugen und - unabhängig von dem Ventilator - durch den zugeordneten Enthitzer leiten. Durch eine Steuerung der Drehzahl der Stützventilatoren kann dadurch die Strömungsgeschwindigkeit der durch den Enthitzer strömenden Luft unabhängig von dem Ventilator gesteuert werden, wodurch eine Steuerung der Vorkühlung in dem Enthitzer unabhängig von der Kühlung bzw. der Verflüssigung in dem zugeordneten Wärmeübertrager erfolgen kann. Dadurch wiederum kann die Vorkühlung (Enthitzung) des Kühl- bzw. Kältemittels in dem Enthitzer an die Umgebungsverhältnisse, insbesondere die Temperatur der Umgebungsluft, sowie an die Temperatur, mit der das Kälte- oder Kühlmittel in den Enthitzer eintritt, angepasst werden. Somit kann bspw. verhindert werden, dass ein als Heißgas in den Enthitzer eintretendes Kältemittel zu stark unterkühlt wird, was insbesondere im Winterbetrieb bei kühlen Umgebungslufttemperaturen vorkommen und zu einer zu hohen Ansammlung von verflüssigtem Kältemittel in der Kühlanordnung führen kann.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die erfindungsgemäße Kühlanordnung mehrere Wärmeübertrager und mehrere Enthitzer, die jeweils in einem Gehäuse der Kühlanordnung angeordnet sind, wobei jedem Wärmeübertrager ein Enthitzer zugeordnet ist und jeder Wärmeübertrager mit dem zugeordneten Enthitzer zur Zuleitung von vorgekühltem Kühl- oder Kältemittel verbunden ist. So können beispielsweise in dem Gehäuse der Kühlanordnung zwei Wärmeübertrager V-förmig zueinander und jeweils geneigt zur Mittellängsebene der Kühlanordnung angeordnet sein. Die Enthitzer sind dabei bevorzugt unmittelbar oberhalb des ihnen zugeordneten Wärmeübertragers angeordnet und verlaufen parallel zur Mittellängsebene der Kühlanordnung. Bevorzugt sind auch mehrere Ventilatoren vorgesehen, die entweder in einem oberen Gehäuseabschnitt des Gehäuses oder auf dem Gehäuse angeordnet sein können. Bei der Verwendung von mehreren Ventilatoren sind diese Zweckmäßig im Abstand zueinander und in Längsrichtung der Kühlanordnung hintereinander angeordnet.
  • Zur Einströmung von Luft, die von den Ventilatoren aus der Umgebung angesaugt wird, weist das Gehäuse Lufteinlassöffnungen auf. Zweckmäßig ist jedem Wärmeübertrager eine Lufteinlassöffnung zugeordnet, d.h. bei Verwendung von mehreren Wärmeübertragern ist eine entsprechende Mehrzahl von Lufteinlassöffnungen in dem Gehäuse vorgesehen. Zusätzlich ist wenigstens eine weitere Einlassöffnung in dem Gehäuse vorgesehen, in der ein Enthitzer angeordnet ist. Bei Verwendung von mehreren Enthitzern ist eine entsprechende Mehrzahl von weiteren Einlassöffnungen in dem Gehäuse vorgesehen.
  • Zum Austritt der angesaugten Luft aus dem Gehäuse weist dieses weiterhin mindestens eine Luftauslassöffnung auf. Zweckmäßig ist in jeder Luftauslassöffnung ein Ventilator angeordnet. Die oder jede Luftauslassöffnung ist dabei zweckmäßig in einem horizontal liegenden Gehäusedeckel des Gehäuses angeordnet.
  • Um einen modularen Aufbau der Kühlanordnung zu ermöglichen, welche den Transport und die Installation der erfindungsgemäßen Kühlanordnung vereinfacht, ist zweckmäßig ein Aufsatzgehäuse vorgesehen, welches auf das Gehäuse oder auf einem unteren Gehäusabschnitt aufgesetzt und an dem Gehäuse befestigt werden kann. Der oder jeder Enthitzer und die zugeordneten weiteren Einlassöffnungen sowie der oder jeder Ventilator sind dabei in dem Aufsatzgehäuse angeordnet. Die Anordnung des oder jedes Enthitzers und des oder jedes Ventilators in einem auf das Gehäuse aufsetzbaren Aufsatzgehäuse ermöglicht nicht nur eine leichtere Installation und einen einfacheren Transport der Kühlanordnung, sondern auch eine Nachrüstung von bestehenden Hybridkühlanordnungen mit einer Vorkühlungs- bzw. Enthitzereinheit, mit der das Kühl- oder Kältemittel vorgekühlt werden kann, bevor es im Wärmeübertrager (nach)gekühlt oder verflüssigt wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlanordnung weist das Gehäuse einen oberen Gehäuseabschnitt und einen unteren Gehäuseabschnitt auf, wobei der oder die Wärmeübertrager in dem unteren Gehäuseabschnitt und der oder die Enthitzer sowie der oder jeder Ventilator in dem oberen Gehäuseabschnitt untergebracht sind. Der obere und der untere Gehäuseabschnitt sind dabei durch eine Zwischendecke voneinander getrennt. In der Zwischendecke und in dem Gehäusedeckel des Gehäuses sind zueinander fluchtende Luftauslassöffnungen vorgesehen, die jeweils von einem Düsenring umgeben sind, der sich zwischen der Zwischendecke und dem Gehäusedeckel erstreckt. Innerhalb des Düsenrings ist jeweils ein Ventilator, bspw. ein Axialventilator, angeordnet. Dabei ist der oder jeder Enthitzer außerhalb und zumindest im Wesentlichen auf Höhe des Düsenrings und diesem gegenüberliegend angeordnet. Der oder jeder Enthitzer ist dabei wiederum in einer weiteren Einlassöffnung des Gehäuses oder des Aufsatzgehäuses angeordnet. Die vom Ventilator angesaugte Luft strömt dadurch zunächst durch die weitere Einlassöffnung in den jeweiligen Enthitzer und kühlt das darin geführte Kühl- oder Kältemittel durch Wärmeübertragung ab. In der Zwischendecke ist dabei neben der mindestens einen Luftauslassöffnung, welche mit einer Luftauslassöffnung im Gehäusedeckel fluchtet, noch mindestens eine Durchströmöffnung vorgesehen, durch welche die Luft strömen kann, die einen Enthitzer durchströmt hat. Dabei ist zweckmäßig jede Durchströmöffnung einem der Enthitzer zugeordnet. Die Luft, die einen Enthitzer durchströmt hat, strömt durch diese Durchströmöffnung in den unterhalb der Zwischendecke liegenden unteren Gehäuseabschnitt. Die durch die Durchströmöffnung in den unteren Gehäuseabschnitt einströmende Luft wird schließlich von einem der Ventilatoren angesaugt und durch Luftauslassöffnungen aus dem Gehäuse herausgeleitet.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann das Gehäuse einen horizontal liegenden Gehäusedeckel und eine den oberen und den unteren Gehäuseabschnitt trennende Zwischendecke aufweisen, wobei in dem Gehäusedeckel und in der Zwischendecke jeweils mindestens eine Luftauslassöffnung vorgesehen ist, zwischen denen ein Düsenring angeordnet ist, und wobei innerhalb des Düsenring jeweils ein Ventilator angeordnet ist. In dem Gehäusedeckel sind dabei neben der mindestens einen Luftauslassöffnung, welche von dem Düsenring umgeben ist, weitere Luftauslasöffnungen vorgesehen, durch die die Luftströmung, welche den Enthitzer durchströmt hat, als Ausgangsstrom aus dem oberen Gehäuseabschnitt ausströmt. Die Zwischendecke enthält dabei außer der mindestens einen Luftauslassöffnung, welche von dem Düsenring umgeben ist, keine (weiteren) Luftdurchgangsöffnungen.
  • Zur Benetzung des oder jedes Wärmeübertragers im Nassbetrieb der Kühlanordnung mit einer Kühlflüssigkeit ist im unteren Gehäuseabschnitt eine Benetzungseinrichtung angeordnet, welche den oder jeden Wärmeübertrager mit der Kühlflüssigkeit, beispielsweise Wasser, berieseln kann. Zweckmäßig ist dabei jedem Wärmeübertrager eine gesonderte Benetzungseinrichtung zugeordnet, wobei jede Benetzungseinrichtung mit einem gemeinsamen Kühlflüssigkeitsreservoir in Verbindung steht. Dadurch wird eine gleichmäßige Benetzung jedes Wärmeübertragers mit der Kühlflüssigkeit ermöglicht.
  • In der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur hybriden Kühlung oder Verflüssigung eines in einem Wärmeübertrager (2) geführten Kühl- oder Kältemittels, ist vorgesehen, dass das Kühl- oder Kältemittel zunächst in einem dem Wärmeübertrager (2) vorgeschalteten Enthitzer (1) vorgekühlt und danach dem Wärmeübertrager (2) zugeführt wird und mit mindestens einem oberhalb des Wärmeübertragers (2) angeordneten Ventilator (3) ein erster Luftstrom (E1) angesaugt und durch den Wärmeübertrager (2) geleitet wird und der Wärmeübertrager (2) mittels einer Benetzungseinrichtung mit einer Kühlflüssigkeit benetzbar ist, so dass das in dem Wärmeübertrager (2) geführte Kühl- oder Kältemittel entweder im Trockenbetrieb ohne Benetzung des Wärmeübertragers (2) oder im Nassbetrieb unter Benetzung des Wärmeübertragers (2) mit der Kühlflüssigkeit durch Wärmeaustausch mit der angesaugten Luft gekühlt oder verflüssigt werden kann, wobei ein zweiter Luftstrom (E2), der verschieden von dem ersten Luftstrom (E1) ist, durch den oberhalb des Wärmeübertragers (2) und auf Höhe des Ventilators (3) angeordneten Enthitzer (1) geleitet wird.
  • Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher beschriebenen Ausführungsbeispiel. Die Zeichnungen zeigen:
    • 1: Perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung;
    • 2: Seitenansicht der Kühlanordnung von 1;
    • 3: Draufsicht auf die Kühlanordnung von 1 bei abgenommenem Gehäusedeckel;
    • 4: Perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung bei abgenommenem Gehäusedeckel;
    • 5: Querschnittsdarstellung der Kühlanordnung von 4;
    • 6: Draufsicht auf die Kühlanordnung von 4 bei abgenommenem Gehäusedeckel;
    • 7: Darstellung der Luftströmungen in der Kühlanordnung von 5.
  • Das in den 1 bis 3 gezeigte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung umfasst ein Gehäuse 4 mit einem oberen Gehäuseabschnitt 4' und einem unteren Gehäuseabschnitt 4". Der untere Gehäuseabschnitt 4" enthält ein Rahmengestell 13, welches zwei V-förmig und im Abstand zueinander angeordnete und sich in Längsrichtung L der Kühlanordnung erstreckende Wärmeübertrager 2a, 2b hält. Die im unteren Gehäuseabschnitt 4" angeordneten Wärmeübertrager 2a, 2b sind jeweils geneigt zur Mittellängsebene der Kühlanordnung angeordnet. Jeder Wärmeübertrager 2a, 2b ist dabei in einer zugeordneten Lufteinlassöffnung 5a, 5b im unteren Gehäuseabschnitt 4" des Gehäuses 4 angeordnet, wobei eine Lufteinlassöffnung 5a, 5b durch Vertikalstreben in mehrere in Längsrichtung L hintereinander angeordnete Abschnitte unterteilt sein kann. Die Lufteinlassöffnungen 5a, 5b sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils an den Längsseiten im Gehäuse 4 vorgesehen. Die Wärmeübertrager 2a, 2b enthalten jeweils eine Mehrzahl von sich in Längsrichtung L erstreckende und parallel zueinander verlaufende Rohrleitungen, durch die ein zu kühlendes Kühlmittel oder ein zu verflüssigendes Kältemittel geführt wird. Die Wärmeübertrager 2a, 2b können zur Erhöhung der Wärmeübertragungsfläche bspw. als Lamellen- bzw. Rippenrohr-Wärmetauscher ausgebildet sein.
  • Im oberen Gehäuseabschnitt 4' sind seitlich und jeweils oberhalb der Lufteinlassöffnungen 5a, 5b weitere Einlassöffnungen 8a, 8b vorgesehen. In jeder dieser Einlassöffnungen 8a, 8b ist ein als Enthitzer 1a, 1b ausgebildeter Wärmeübertragerblock angeordnet. Die Wärmeübertragerblöcke der Enthitzer 1a, 1b können zur Erhöhung der Wärmeübertragungsfläche ebenfalls als Lamellen- bzw. Rippenrohr-Wärmetauscher ausgebildet sein. Dabei ist jedem Wärmeübertrager 2a, 2b ein Enthitzer 1a, 1b zugeordnet und jeder Enthitzer 1a, 1b ist oberhalb des ihm zugeordneten Wärmeübertragers 2a, 2b angeordnet. Die Rohrleitungen jedes Enthitzers 1a, 1b sind dabei mit einem Verteiler 28 verbunden. In entsprechender Weise sind die Rohrleitungen jedes Wärmeübertragers 2a, 2b ebenfalls mit einem Verteiler 25 verbunden. Der Verteiler 28 eines Enthitzers 1a, 1b steht über eine Verbindungsleitung 26 mit dem Verteiler 25 des ihm zugeordneten Wärmeübertragers 2a bzw. 2b in Verbindung. Der Verteiler 28 der Enthitzer 1a, 1b enthält einen Zulauf 24, durch den ein zu kühlendes Kühlmittel oder ein zu verflüssigendes Kältemittel in den jeweiligen Enthitzer 1a, 1b eingeleitet werden kann. Der Verteiler 25 jedes Wärmeübertragers 2a, 2b enthält einen Ablauf 27, aus dem das gekühlte Kühlmittel bzw. das verflüssigte Kältemittel über eine hier nicht dargestellte Ablaufleitung abgeführt werden kann.
  • Der obere Gehäuseabschnitt 4' weist einen horizontal verlaufenden Gehäusedeckel 4a auf, in dem zwei Luftauslassöffnungen 6, 6' vorgesehen sind. In jeder Luftauslassöffnung 6, 6' ist dabei ein Ventilator 3, 3' angeordnet. Bei den Ventilatoren 3, 3' handelt es sich zweckmäßig um Axiallüfter. Die Enthitzer 1a, 1b und die Ventilatoren 3, 3' sind dabei in dem oberen Gehäuseabschnitt 4' so angeordnet, dass sie sich jeweils zumindest im Wesentlichen auf gleicher Höhe zueinander (in Bezug auf die Höhe H der Kühlanordnung, wie aus 2 ersichtlich) befinden, wobei die Enthitzer 1a, 1b und die Ventilatoren 3, 3' jeweils oberhalb der sich im unteren Gehäuseabschnitt 4" befindlichen Wärmeübertrager 2a, 2b platziert sind.
  • Zur Benetzung der Wärmeübertrager 2a, 2b mit einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, ist jedem Wärmeübertrager 2a, 2b mindestens eine Benetzungseinrichtung 11 zugeordnet. In dem in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist dabei jedem Wärmeübertrager 2a, 2b, eine eigene Benetzungseinrichtung 11a, 11b zugeordnet. Jede Benetzungseinrichtung 11a, 11b umfasst dabei ein Pumporgan und eine mit dem Pumporgan verbundene Leitung 10a, 10b. Die Leitung 10a, 10b enthält jeweils einen horizontal verlaufenden Leitungsabschnitt, der mit geringem Abstand zur oberen Stirnfläche des jeweils zugeordneten Wärmeübertragers 2a, bzw. 2b und mit dieser fluchtend verläuft. Der horizontale Leitungsabschnitt jeder Leitung 10a, 10b kann bspw. als Perlschlauch ausgebildet sein oder enthält eine Mehrzahl von Ausflussöffnungen, durch die eine Flüssigkeit, die der Leitung 10a, 10b mittels des Pumporgans zugeführt wird, auf die obere Stirnfläche des jeweils zugeordneten Wärmeübertragers 2a, 2b fließen kann. Dabei kann zwischen dem horizontalen Leitungsabschnitt jeder Leitung 10a, 10b und der oberen Stirnseite des jeweiligen Wärmeübertragers 2a, 2b zweckmäßig ein Verteilungsblech angeordnet sein, welches die Flüssigkeit gleichmäßig über die Fläche des Wärmeübertragers 2a, 2b verteilt. In einem Nassbetrieb der Kühlanordnung können die Wärmeübertrager 2a, 2b auf diese Weise mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, berieselt werden.
  • Wie aus 2 ersichtlich, ist jedem Enthitzer 1a, 1b ein Stützventilator 12 zugeordnet. Die Stützventilatoren 12 sind dabei im oberen Gehäuseabschnitt 4' an der Innenseite des ihnen zugeordneten Enthitzers 1a, 1b angeordnet. Im Nassbetrieb der Kühlanordnung saugen die Stützventilatoren 12 durch die weiteren Einlassöffnungen 8a, 8b Luft aus der Umgebung in den oberen Gehäuseabschnitt 4' an. Die angesaugte Luft strömt dabei durch den jeweiligen Enthitzer 1a, 1b und kühlt durch Wärmeaustausch das in den Wärmeübertragerblöcken der Enthitzer 1a, 1b geführte Kühl- oder Kältemittel ab. Das dadurch vorgekühlte Kühl- oder Kältemittel wird über den Verteiler 28 des jeweiligen Enthitzers 1a, 1b und das Verbindungsrohr 26 in den Verteiler 25 des zugeordneten Wärmeübertragers 2a, 2b geleitet und strömt von dort durch die Rohrleitungen des jeweiligen Wärmeübertragers 2a, 2b.
  • Die in den Luftauslassöffnungen 6, 6' des Gehäusedeckels 4a angeordneten Ventilatoren 3, 3' saugen ebenfalls Umgebungsluft in das Innere des Gehäuses 4 an. Die von den Ventilatoren 3, 3' angesaugte Luft strömt dabei durch die seitlichen Lufteinlassöffnungen 5a, 5b des unteren Gehäuseabschnitts 4" und durch die in diesen Lufteinlassöffnungen angeordneten Wärmeübertrager 2a, 2b. Das in den Rohrleitungen der Wärmeübertrager 2a, 2b geführte Kühl- oder Kältemittel, das durch die jeweils zugeordneten Enthitzer 1a, 1b bereits vorgekühlt ist, wird durch Wärmeaustausch mit der durch den jeweiligen Wärmeübertrager 2a, 2b strömenden Luft weiter abgekühlt und gegebenenfalls verflüssigt. Das gekühlte Kühlmittel bzw. das verflüssigte Kältemittel strömt aus den Rohrleitungen der Wärmeübertrager 2a, 2b in den Verteiler 25 und von dort durch den Ablauf 27 in die mit dem Ablauf 27 verbundene (und hier nicht dargestellte) Ablaufleitung.
  • Die in den 1 bis 3 gezeigte Anordnung der Enthitzer 1a, 1b und der zugeordneten Wärmeübertrager 2a, 2b ermöglicht eine funktionale Trennung der Wärmeübertrager 2a, 2b und der Enthitzer 1a, 1b. Die Menge sowie die Strömungsgeschwindigkeit der durch die Enthitzer 1a, 1b strömenden Luft kann dabei durch die Stützventilatoren 12 unabhängig von der Luftströmung gesteuert werden, die durch die Wärmeübertrager 2a, 2b strömt. Die Menge und die Strömungsgeschwindigkeit der durch die Wärmeübertrager 2a, 2b strömenden Luft wird nämlich unabhängig von den Stützventilatoren durch die Ventilatoren 3, 3' gesteuert, die in den Luftauslassöffnungen 6, 6' des Gehäusedeckels 4a angeordnet sind.
  • Die von den Stützventilatoren 12 angesaugte Luft strömt durch die Luftauslassöffnungen 6, 6' aus dem oberen Gehäuseabschnitt 4' aus, nachdem die von den Stützventilatoren 12 angesaugte Luft durch den jeweils zugeordneten Enthitzer 1a, 1b geströmt ist. Die durch die Ventilatoren 3, 3' angesaugte Luft, welche durch die Wärmeübertrager 2a, 2b geströmt ist, strömt zunächst in einen Zwischenraum in dem unteren Gehäuseabschnitt 4" zwischen den beiden V-förmig zueinander angeordneten Wärmeübertragern 2a, 2b und von dort vertikal nach oben in den oberen Gehäuseabschnitt 4' und schließlich ebenfalls durch die Luftauslassöffnungen 6, 6' aus dem Gehäuse 4 heraus. Die Luftströmung, welche von den Stützventilatoren 12 erzeugt wird, durchströmt die Enthitzer 1a, 1b daher unter definierten, gleichförmigen und gleichbleibenden Strömungsverhältnissen, unabhängig von der Luftströmung, die durch die Ventilatoren 3, 3' erzeugt wird und durch die Wärmeübertrager 2a, 2b strömt. Die Luftströmung, die die Enthitzer 1a, 1b durchströmt, wird dabei nicht durch die Luftströmung beeinflusst, die durch die Wärmeübertrager 2a, 2b strömt.
  • In den 4 bis 7 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung gezeigt. Dieses entspricht in seiner Grundanordnung dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 3, weshalb in den 4 bis 7 gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind, wie in den 1 bis 3.
  • Wie in dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 umfasst die Kühlanordnung zwei Enthitzer 1a, 1b und zwei Wärmeübertrager 2a, 2b, wobei die Enthitzer 1a, 1b in einem oberen Gehäuseabschnitt 4' und die Wärmeübertrager 2a, 2b in einem unteren Gehäuseabschnitt 4" angeordnet sind. Weiterhin umfasst die Kühlanordnung der 1 bis 3 zwei in Längsrichtung hintereinander angeordnete Ventilatoreinheiten 7, 7', wobei jede Ventilatoreinheit 7, 7' einen Ventilator 3, 3' und einen diesen umgebenden Düsenring 18, 18' enthält. Die Ventilatoreinheiten 7, 7' mit den Ventilatoren 3, 3' und die Enthitzer 1a, 1b sind dabei im oberen Gehäuseabschnitt 4' so zueinander angeordnet, dass sich die Enthitzer 1a, 1b und die Ventilatoreinheiten 7, 7' jeweils zumindest im wesentlichen auf gleicher Höhe zueinander (in Bezug auf die Höhe H der Kühlanordnung, wie aus 5 ersichtlich) befinden.
  • In dem Ausführungsbeispiel der 4 bis 7 ist der obere Gehäuseabschnitt 4' durch ein Aufsatzgehäuse 17 gebildet. Das Aufsatzgehäuse 17 ist quaderförmig ausgebildet und umfasst zwei stirnseitige Seitenwände 27, einen Boden, der eine Zwischendecke 14 ausbildet, sowie einen in 4 aus Gründen der besseren Darstellung nicht gezeigten Gehäusedeckel. An den Längsseiten des Aufsatzgehäuses 17 sind seitliche Einlassöffnungen 8a, 8b vorgesehen. In den seitlichen Einlassöffnungen 8a, 8b des Aufsatzgehäuses 17 sind dabei Wärmeübertragerblöcke angeordnet, welche die Enthitzer 1a, 1b ausbilden, wie in dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 3. Im Gehäusedeckel des Aufsatzgehäuses 17 sind Luftauslassöffnungen 6, 6' vorgesehen, wobei in jeder Luftauslassöffnung ein Ventilator 3, 3' angeordnet ist.
  • Das Aufsatzgehäuse 17 ist modular auf das Rahmengestell 13 des Gehäuses aufgesetzt, welches den unteren Gehäuseabschnitt 4" umgibt. Das Aufsatzgehäuse 17 ist bevorzugt abnehmbar mit dem Rahmengestell 13 verbunden, beispielsweise durch Verschraubung. Dies ermöglicht einen modulartigen Aufbau der Kühlanordnung und vereinfacht deren Installation auf einen Gebäudedach, weil bei der Installation der Kühlanordnung zunächst das den unteren Gehäuseabschnitt 4" bildende Gehäuse mit dem Rahmengestell 13 und den darin angeordneten Wärmeübertragern 2a, 2b auf dem Gebäudedach aufgestellt und danach das Aufsatzgehäuse 17 auf dem Rahmengestell 13 platziert und an diesem befestigt werden kann.
  • Wenn das Aufsatzgehäuse 17 auf dem Rahmengestell 13 aufgesetzt ist, bildet der Boden des quaderförmigen Aufsatzgehäueses 17 eine Zwischendecke 14 aus. In der Zwischendecke 14 sind Luftauslassöffnungen 16, 16' vorgesehen. Die Luftauslassöffnungen 16, 16' in der Zwischendecke 14 fluchten dabei mit den dazu korrespondierenden Luftauslassöffnungen 6, 6' in dem Gehäusedeckel. Im Inneren des Aufsatzgehäuses 17 sind zwischen der Zwischendecke 14 und dem Gehäusedeckel Düsenringe 18, 18' vorgesehen, wobei jeder Düsenring 18, 18' um eine Luftauslassöffnung 16, 16' in der Zwischendecke 14 angeordnet ist und sich in der Höhe bis zur Unterseite des Gehäusedeckels erstreckt. Im Inneren jedes Düsenrings 18, 18' ist jeweils ein als Axiallüfter ausgebildeter Ventilator 3, 3' angeordnet. Ein Düsenring 18 bzw. 18' mit einem darin angeordneten Ventilator 3 bzw. 3' bildet dabei eine Ventilatoreinheit 7 bzw 7'.
  • Neben den Luftauslassöffnungen 16, 16' sind in der Zwischendecke 14 zusätzlich noch Durchströmöffnungen 9 vorgesehen. Dabei ist jede Durchströmöffnung 9 zweckmäßig einem der Enthitzer 1a, 1b zugeordnet. Die Durchströmöffnungen 9 erzeugen einen Druckausgleich zwischen dem unteren Gehäuseabschnitt 4" und dem Inneren des Aufsatzgehäuses 17. Ein sich im unteren Gehäuseabschnitt 4" in dem Zwischenraum zwischen den beiden V-förmig zueinander angeordneten Wärmeübertragern 2a, 2b erzeugter Unterdruck, der durch die Wirkung der Ventilatoren 3, 3' entsteht, führt dazu, dass über die Durchströmöffnungen 9 ein entsprechender Unterdruck im Inneren des Aufsatzgehäuses 17 entsteht und dadurch Umgebungsluft durch die seitlichen Einlassöffnungen 8a, 8b des Aufsatzgehäuses 17 in das Innere des Aufsatzgehäuses 17 angesaugt wird. Die durch die Einlassöffnungen 8a, 8b des Aufsatzgehäuses 17 angesaugte Luft strömt durch die in den Einlassöffnungen 8a, 8b angeordneten Wärmeübertragerblöcke der Enthitzer 1a, 1b zunächst in das Innere des Aufsatzgehäuses 17 und von dort durch die Durchströmöffnungen 9 in den unteren Gehäuseabschnitt 4".
  • Der Strömungsverlauf der Luftströmungen ist in 7 schematisch dargestellt. Dabei ist die Luftströmung, welche durch die Wärmeübertrager 2a, 2b strömt, mit E1 bezeichnet und die durch die Enthitzer 1a, 1b strömende Luftströmung ist mit E2 bezeichnet. Die von den Ventilatoren 3, 3' erzeugte Luftströmung E1 strömt zunächst durch die Lufteinlassöffnungen 5a, 5b in den unteren Gehäuseabschnitt 4" und durchströmt dabei die in den Lufteinlassöffnungen 5a, 5b angeordneten Wärmeübertrager 2a, 2b in den Zwischenraum zwischen den beiden Wärmeübertragern 2a, 2b. Von dort strömt die Luftströmung E1 vertikal nach oben durch die in der Zwischendecke 14 angeordneten Luftauslassöffnungen 16, 16', die jeweils von einem Düsenring 18, 18' umgeben sind. Die innerhalb der Düsenringe 18, 18' platzierten Ventilator 3, 3' fördern die Luftströmung E1 als Ausgangsstrom A1 schließlich durch die Luftauslassöffnungen 6, 6' im Gehäusedeckel aus dem Gehäuse 4.
  • Die ebenfalls von den Ventilatoren 3, 3' erzeugte Luftströmung E2 strömt zunächst durch die seitlichen Einlassöffnungen 8a, 8b in das Aufsatzgehäuse 17 und durchströmt dabei die in den Einlassöffnungen 8a, 8b angeordneten Enthitzer 1a, 1b. Nachdem die Luftströmung E2 einen Enthitzer 1a, 1b durchströmt hat, gelangt sie durch die Durchströmöffnungen 9 in den unteren Gehäuseabschnitt 4". Der Luftstrom E1 nimmt dort den Luftstrom E2 mit und führt daher auch die Luftströmung E2 durch die Luftauslassöffnungen 16, 16' in der Zwischendecke 14 aus dem unteren Gehäuseabschnitt 4" vertikal nach oben in das Innere eines Düsenrings 18, 18'. Von dort werden die Luftströmungen E1, E2 gemeinsam durch den im Inneren des jeweiligen Düsenrings 18, 18' angeordneten Ventilator 3, 3' durch die jeweils zugeordnete Luftauslassöffnung 6, 6' in dem Gehäusedeckel als Ausgangsstrom A1 bzw. A2 ausgeblasen.
  • Bei der Anordnung des Ausführungsbeispiels der 5 bis 7 ist ebenfalls eine funktionale Entkopplung der Wärmeübertrager 2a, 2b und der jeweils zugeordneten Enthitzer 1a, 1b verwirklicht. Insbesondere werden auch in diesem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung die Wärmeübertrager 2a, 2b und die jeweils zugeordneten Enthitzer 1a, 1b von unterschiedlichen Luftströmungen E1 bzw. E2 durchströmt. Anders als bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 ist die Menge und die Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung E2, die die Enthitzer 1a, 1b durchströmt, dabei nicht unabhängig von der Luftströmung E1, die durch die Wärmeübertrager 2a, 2b strömt, weil sowohl die Luftströmung E2 durch die Enthitzer 1a, 1b als auch die Luftströmung E1 durch die Wärmeübertrager 2a, 2b durch die Ventilatoren 3, 3', die sich jeweils in dem Aufsatzgehäuse 17 und dort auf gleicher Höhe mit den Enthitzern 1a, 1b befinden, erzeugt wird. Dennoch kann auch in diesem Ausführungsbeispiel ein definiertes Strömungsprofil der die Enthitzer 1a, 1b durchströmenden Luftströmung E2 erzeugt werden, da aufgrund der örtlichen und funktionalen Trennung dieser Luftströmung E2 von der die Wärmeübertrager 2a, 2b durchströmenden Luftströmung E1 ein definiertes Strömungsprofil der Luftströmung E2 erzeugt werden kann, das nicht von der Luftströmung E1 beeinflusst wird.
  • In beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung sind jeweils die Enthitzer oberhalb des ihnen zugeordneten Wärmeübertragers und zumindest im Wesentlichen auf Höhe eines der Ventilatoren angeordnet. Bei Verwendung von mehreren Ventilatoren und/oder mehreren Enthitzern befinden sich alle Ventilatoren und alle Enthitzer zweckmäßig auf gleicher Höhe. Durch diese Anordnung wird eine geringe Bauhöhe der erfindungsgemäßen Kühlanordnung und dadurch eine vereinfachte Installation ermöglicht.
  • Die Erfindung ist dabei nicht auf die beschriebenen und zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, die lediglich dazu dienen, die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Kühlanordnung im Einzelnen zu erläutern. So kann beispielsweise die Anzahl der verwendeten Wärmeübertrager 2a, 2b und der jeweils zugeordneten Enthitzer 1a, 1b und auch die Anzahl der verwendeten Ventilatoren 3, 3' an die benötigte Leistung der Kühlanordnung angepasst werden. Dabei können auch mehrere Ventilatoreinheiten 7 quer zur Längsrichtung nebeneinander angeordnet sein. Weiterhin ist eine modulartige Erweiterung der Kühlanordnung in Längsrichtung L durch HintereinandersSchaltung von mehreren Wärmeübertragern und Enthitzern möglich. Es ist jedoch auch möglich, nur einen Wärmeübertrager, einen zugeordneten Enthitzer sowie nur einen Ventilator in dem Gehäuse einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung vorzusehen. Wenn - wie in den zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen - zwei einander gegenüberliegende Enthitzer sowie zwei einander gegenüberliegende Wärmeübertrager verwendet werden, kann die Anzahl der verwendeten Ventilatoreinheiten bzw. der Ventilatoren an die erforderliche Kühlleistung der Kühlanordnung angepasst werden, wobei die Anzahl der verwendeten Ventilatoren unabhängig von der Anzahl der Wärmeübertrager und Enthitzer ist.
  • Weiterhin kann in Abwandlung des Ausführungsbeispiels der 4 bis 7 vorgesehen sein, dass die Zwischendecke 14 keine Durchströmöffnungen 9 enthält und statt dessen weitere Luftauslasöffnungen im Aufsatzgehäusedeckel vorgesehen sind, durch die die Luftströmung E2 als Ausgangsstrom A2 aus dem Aufsatzgehäuse 17 ausströmt, ohne in den unteren Gehäuseabschnitt zu gelangen.
  • Soweit in den Ansprüchen auf die Enthitzer 1a, 1b Bezug genommen wird, erfolgt dies einheitlich mit Bezugziffer 1, entsprechend werden die Wärmeübertrager 2a, 2b einheitlich in den Ansprüchen mit Bezugsziffer 2 und die Ventilatoren 3, 3' mit Bezugziffer 3 bezeichnet, wobei damit sowohl ein einziger oder mehrere Enthitzer bzw. Wärmeübertrager sowie ein einziger Ventilator oder auch mehrere Ventilatoren gemeint sein können. In entsprechender Weise wird auf die Lufteinlassungen 5a, 5b bzw. 8a, 8b einheitlich mit den Bezugszeichen 5 bzw. 8 Bezug genommen.
  • Die erfindungsgemäße Kühlanordnung kann sowohl im Nassbetrieb, in dem die Wärmeübertrager mittels der Benetzungseinrichtungen mit einer Flüssigkeit benetzt werden, als auch im Trockenbetrieb ohne Benetzung der Wärmeübertrager betrieben werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 0943882 B1 [0006, 0007]
    • DE 202016105392 [0008]
    • DE 202016105392 U1 [0008]

Claims (20)

  1. Kühlanordnung für die hybride Rückkühlung oder Verflüssigung eines Kühl- oder Kältemittels, mit mindestens einem Enthitzer (1) und einem dem Enthitzer nachgeschalteten und mit einer Kühlflüssigkeit benetzbaren Wärmeübertrager (2) sowie mindestens einer oberhalb des Wärmeübertragers (2) angeordneten Ventilatoreinheit (7) mit einem Ventilator (3), wobei das Kühl- oder Kältemittel in dem Enthitzer (1) vorgekühlt und in dem Wärmeübertrager (2) durch Wärmeaustausch mit von dem Ventilator (3) angesaugter Luft gekühlt und/oder verflüssigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Enthitzer (1) oberhalb des oder jedes Wärmeübertragers (2) und zumindest im Wesentlichen auf Höhe der oder jeder Ventilatoreinheit (7) angeordnet ist.
  2. Kühlanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Wärmeübertrager (2a, 2b) ein Enthitzer (1a, 1b) zugeordnet und jeder Wärmeübertrager (2a, 2b) mit dem zugeordneten Enthitzer (1a, 1b) zur Zuleitung von vorgekühltem Kühl- oder Kältemittel verbunden ist.
  3. Kühlanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Wärmeübertrager (2) in einem Gehäuse (4) angeordnet ist und dass der oder jeder Ventilator (3) in einem oberen Gehäuseabschnitt (4') des Gehäuses (4) oder in einem auf dem Gehäuse (4) platzierten Aufsatzgehäuse (17) angeordnet ist.
  4. Kühlanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Wärmeübertrager (2) und der ihm zugeordnete Enthitzer (1) funktional getrennt sind.
  5. Kühlanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) mindestens eine Lufteinlassöffnung (5) und mindestens eine Luftauslassöffnung (6) aufweist, wobei dem oder jedem Wärmeübertrager (2) eine Lufteinlassöffnung (5) zugeordnet und der oder jeder Ventilator (3) in einer Luftauslassöffnung (6) angeordnet ist.
  6. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) einen unteren und einen oberen Gehäuseabschnitt (4", 4') oder ein auf einem unteren Gehäuseabschnitt (4") aufgesetztes Aufsatzgehäuse (17) aufweist, wobei der oder jeder Enthitzer (1) und der oder jeder Ventilator (3) in dem oberen Gehäuseabschnitt (4') oder in dem Aufsatzgehäuse (17) angeordnet sind.
  7. Kühlanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem oberen Gehäuseabschnitt (4') oder in dem Aufsatzgehäuse (17) mindestens eine weitere Einlassöffnung (8) vorgesehen ist, wobei in jeder weiteren Einlassöffnung (8) ein Enthitzer (1) angeordnet ist.
  8. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) einen horizontal liegenden Gehäusedeckel (4a) und/oder eine horizontal liegende Zwischendecke (14) aufweist und dass die oder jede Ventilatoreinheit (7) einen Düsenring (18) umfasst, in dem der Ventilator (3) angeordnet ist, wobei in dem Gehäusedeckel (4a) und/oder in der Zwischendecke (14) mindestens eine Luftauslassöffnung (6, 16) vorgesehen ist, welche von einem Düsenring (18) einer Ventilatoreinheit (7) umgeben ist.
  9. Kühlanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Enthitzer (1) außerhalb und zumindest im Wesentlichen auf Höhe des Düsenrings (18) angeordnet ist und mindestens einer der Enthitzer (1) dem Düsenring (18) gegenüberliegt.
  10. Kühlanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Enthitzer (1) sowie der oder jeder Ventilator (3) zwischen der Zwischendecke (14) und dem Gehäusedeckel (4a) angeordnet sind.
  11. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zwischendecke (14) neben der mindestens einen Luftauslassöffnung (16) mindestens eine Durchströmöffnung (9) vorgesehen ist, wobei jede Durchströmöffnung (9) einem der Enthitzer (1) zugeordnet ist und das Durchströmen von Luft, welche durch den zugeordneten Enthitzer (1) geströmt ist, in einen unterhalb der Zwischendecke (14) liegenden unteren Gehäuseabschnitt (4") ermöglicht.
  12. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) einen horizontal liegenden Gehäusedeckel und eine den oberen und den unteren Gehäuseabschnitt (4', 4") trennende Zwischendecke (14) aufweist, wobei in dem Gehäusedeckel und in der Zwischendecke (14) jeweils mindestens eine Luftauslassöffnung (6, 16) vorgesehen ist, zwischen denen ein Düsenring (18) angeordnet ist, in dem ein Ventilator (3) angeordnet ist, und wobei in dem Gehäusedeckel weitere Luftauslasöffnungen vorgesehen sind, durch die die Luftströmung (E2), welche den Enthitzer (1) durchströmt hat, als Ausgangsstrom (A2) aus dem oberen Gehäuseabschnitt (4') ausströmt.
  13. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Wärmeübertrager (2) unterhalb der Zwischendecke (14) angeordnet ist.
  14. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem oder jedem Wärmeübertrager (2) eine unterhalb der Zwischendecke (14) angeordnete Benetzungseinrichtung (11) zugeordnet ist, welche bei Betrieb den Wärmeübertrager (2) mit einer Kühlflüssigkeit, insbesondere Wasser, benetzt.
  15. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Enthitzer (1) und der oder jeder Ventilator (3) in einem Aufsatzgehäuse (17) angeordnet sind, wobei das Aufsatzgehäuse (17) auf das Gehäuse (4) der Kühlanordnung modular und bevorzugt abnehmbar aufgesetzt ist.
  16. Kühlanordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen Stützventilator (12), welcher dem Enthitzer (1) zugeordnet ist und unabhängig von dem Ventilator (3) Luft ansaugt und durch den zugeordneten Enthitzer (1) leitet.
  17. Vorrichtung zur hybriden Kühlung oder Verflüssigung eines in einem Wärmeübertrager (2) geführten Kühl- oder Kältemittels, wobei das Kühl- oder Kältemittel zunächst in einem dem Wärmeübertrager (2) vorgeschalteten Enthitzer (1) vorgekühlt und danach dem Wärmeübertrager (2) zugeführt wird und mit mindestens einem oberhalb des Wärmeübertragers (2) angeordneten Ventilator (3) ein erster Luftstrom (E1) angesaugt und durch den Wärmeübertrager (2) geleitet wird und der Wärmeübertrager (2) mittels einer Benetzungseinrichtung mit einer Kühlflüssigkeit benetzbar ist, so dass das in dem Wärmeübertrager (2) geführte Kühl- oder Kältemittel entweder im Trockenbetrieb ohne Benetzung des Wärmeübertragers (2) oder im Nassbetrieb unter Benetzung des Wärmeübertragers (2) mit der Kühlflüssigkeit durch Wärmeaustausch mit der angesaugten Luft gekühlt oder verflüssigt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Luftstrom (E2), der verschieden von dem ersten Luftstrom (E1) ist, durch den oberhalb des Wärmeübertragers (2) und auf Höhe des Ventilators (3) angeordneten Enthitzer (1) geleitet wird.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens den Wärmeübertrager (2), den Enthitzer (1) und den Ventilator (3) sowie mindestens eine Lufteinlassöffnung (5), eine Luftauslassöffnung (6) und eine weitere Einlassöffnung (8) umfasst, wobei die weitere Einlassöffnung (8) von der Lufteinlassöffnung (5) getrennt ist und der erste Luftstrom (E1) durch die Lufteinlassöffnung (5) angesaugt und nach Durchströmen des Wärmeübertragers (2) durch die Luftauslassöffnung (6) aus der Kühlanordnung ausströmt und der zweite Luftstrom (E2) durch die weitere Einlassöffnung (8) angesaugt wird und nach Durchströmen des Enthitzers (1) durch die Luftauslassöffnung (6) aus der Kühlanordnung ausströmt, ohne den Wärmeübertrager (2) zu durchströmen.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Luftstrom (E2) von dem Ventilator (3) und/oder einem dem Enthitzer (1) zugeordneten Stützventilator (12) angesaugt wird.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsdichte bzw. -geschwindigkeit des zweiten Luftstroms (E2) unabhängig von dem ersten Luftstrom (E1) geregelt wird.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0943882B1 (de) 1998-03-20 2003-09-24 Jäggi/Güntner (Schweiz) AG Trockenkühlturm für die hybride Verflüssigung von Kältemitteln
DE202016105392U1 (de) 2016-09-28 2016-11-10 Thermofin Gmbh Hybridkühlanordnung

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