DE2064834A1

DE2064834A1 - Klimaanlage

Info

Publication number: DE2064834A1
Application number: DE19702064834
Authority: DE
Inventors: John William La Crosse Wis Lorenz (V St A) F24fl3 08
Original assignee: Trane Co
Current assignee: Trane Co
Priority date: 1970-01-02
Filing date: 1970-12-22
Publication date: 1971-07-08
Also published as: FR2075170A5; US3590910A; GB1297570A

Description

DlPL-INQ. DIETER jANDER DR.-INQ. MANFRED BÖNINQ

Patentanwälte Zustelladresse:

reply to:

8MUNCHENSO(BOGENHAUsEN) 1 BERLIN 33 (DAHLEM)

KOLBERGER STRASSE 21 ' HOTTENWEG 15 Telefon: 08 11/48 27 04 Telefon: 03 11/76 13 03 Telegramme: Consideration Berlin

755/13 517 DE 22. Dezember 1970

Patentanmeldung

der Firma
TEE TRAEE COMPANY

La Grosse, Wisconsin 54601 -U.S.A.

" Klimaanlage "

Die Erfindung bezieht sich auf eine Klimaanlage zur Erwärmung bzw. Kühlung von Räumen.

Die erfindungsgemäße Klimaanlage ist gekennzeichnet durch einen ersten Wärmeaustauscher für ein kaltes und ein heißes Fluid, insbesondere Wasser, einen zweiten Wärmeaustauscher, eine Quelle

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Poslich.ckkonlo Berlin West 1743 84 Berliner Bank AG., DeposItenkaue 1

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PATENTANWÄLTE

für kaltes Fluid,; die mit dem ersten Wärmeaustauscher verbunden ist, eine Quelle für heißes Fluid, die mit dem ersten Wärmeaustauscher verbunden ist, eine Energiequelle, die mit dem zweiten Wärmeaustauscher verbunden ist, ein Ventil, mit dem der Fluidstrom durch den ersten Wärmeaustauscher unterbrochen■■ werden kann, ein erstes Organ, mit dem der Energiestrom durch den zweiten Wärmeaustauscher unterbrochen werden kann, einen Ventilator, der während des Betriebs Luft über den ersten und den zweiten-Wärmeaustauscher fördert, zweite Organe, durch die das erste Ventil offengehalten wird, wenn der zu klimatisierende Raum erwärmt werden soll und heißes Fluid durch den ersten Wärmeaustauscher strömt, dritte Organe, durch die das erste Ventil offen und das erste Organ in einem Zustand gehalten wird, in dem es den Energiestrom unterbricht, wenn der Raum gekühlt werden soll und kaltes Fluid durch den ersten .Wärmeaustauscher strömt, vierte Organe, durch die das erste Organ in einem unwirksamen Zustand und das erste Ventil geschlossen gehalten wird, wenn der Saum erwärmt werden soll und sich kaltes Fluid in dem Kreislauf befindet, in dem das erste Ventil liegt, und Organe, die nur dann den Ventilator anschalten, wenn der Raum erwärmt oder gekühlt werden soll.

Zweckmäßigerweise werden erfindungsgemäß Thermostäte vorgesehen, von denen der eine die Raumtemperatur und der andere die Temperatur des Fluids, welches durch den ersten Wärmeaustauscher strömen kann, erfühlt. Der zweite Thermostat steuert also sowohl den Erwärmungs- als auch den Abkühlungszyklus der Klimaanlage. Der die Raumtemperatur erfühlende Thermostat steuert beide Wärmeaustauscher und außerdem den Ventilator. Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, daß der Ventilator automatisch nur dann eingeschaltet wird, wenn entweder der eine oder der andere "Wärmeaustauscher in Betrieb ist.

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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anlage gegenüber bekannten Anlagen besteht darin, daß sie außerordentlich wirksam arbeitet und sich durch Einfachheit im Aufbau auszeichnet.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeich nung im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung, In der Zeichnung zeigen:

1 schematisch eine Klimaanlage gemäß der Erfindung und

2 einen elektrischen Steuerkreis zur Steuerung der Anlage gemäß Fig. 1.

Die in der Zeichnung dargestellte Klimaanlage 10 weist einen ersten Wärmeaustauscher 12 und einen zweiten Wärmeaustauscher

zu
auf, die sich in einem/klimatisierenden Raum 16 befinden. Jeder Wärmeaustauscher besitzt Röhren, durch die eine Flüssigkeit strömt. Ein Ventilator 18 wird von einem' Motor 20 mit drei Geschwindigkeiten angetrieben. Der Ventilator 18 fördert die Luft über die Wärmeaustauscher 12 und 14, wobei ein Wärmeaustausch zwischen dieser Luft und der Flüssigkeit erfolgt, die in den Röhren der Wärmeaustauscher 12 und 14· strömt.

In dem Raum 16 befindet sich ferner eine Waschanlage 24-, die mit heißem Wasser versorgt wird. In der Zuleitung zu dieser befinden sich ein Warmwasserbereiter 26 und eine Pumpe 28, die in einem geschlossenen Kreis 30, bestehend aus einer Zuleitung 32 und einer Rückleitung 34,liegen. Dieser Kreis kann mehrere Räume 16 versorgen. Außerdem kann an den Kreis 30 ein Ausdehnungsgefäß 36 angeschlossen sein. Eine Zweigleitung 38 verbindet die Zuleitung 32 mit dem Eingang des Wärmeaustauschers 14, Ein Solenoidbetätigtes Ventil 40 liegt in der Zweigleitung 38. Mittels dieses Ventils kann der Heißwasserzustrom zum Wärmeaustauscher 14

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unterbrochen werden. Das Ventil 40 wird dadurch geöffnet, daß das Solenoid 4-1 mit Strom beaufschlagt wird. Aus dem Wärmeaustauscher 14 fließt das Wasser durch eine Zweigleitung 42 zurück in die Rüickleitung 34.

Der Wärmeaustauscher 12 ist über eine Eingangsleitung 44 und eine Ausgangsleitung 46 mit einem zweiten Kreis 48 verbunden, der eine Zuflußleitung 5° und eine Rückleitung 52 besitzt und der ebenfalls mehrere Räume 16 versorgen kann. Auch der Kreis 48 ist erforderlichenfalls mit einem Ausdehnungsgefäß 54 versehen.

Die Zuleitung 50 ist mit dem Ausgang eines Wasserkühlers 56 über ein Ventil 58 und mit dem Ausgang eines Wasserwärmers 60 über ein Ventil 62 verbunden. Das Wasser in dem Erwärmer 60 wird durch indirekten Wärmeaustausch mittels Dampf od.dgl.erhitzt, der durch eine Leitung 63 strömt. Die Rückleitung 52 ist mit dem Erwärmer 60 und dem Kühler 56 verbunden. Ferner ist ein Kühlsystem vorgesehen, das einen Kompressor 64 aufweist, welcher ein warmes Kühlgas zu einem Kondensor 61 fördert, wo dieses gekühlt wird und kondensiert. Das kondensierte Kühlmittel wird auf einen niedrigen Druck mittels eines Expansionsventils 66 gebracht und dann zu dem Kühler 56 geleitet, wo es durch indirekten Wärmeaustausch mit dem Wasser, das durch den Kühler 56 strömt, verdampft« Dabei wird das Wasser gekühlt. Das auf diese Weise verdampfte Kühlmittel strömt dann zu dem Kompressor und beginnt den erwähnten Kreislauf aufs neue.

Eine Pumpe 70 liegt in der Leitung 50 und fördert das Wasser durch den Kreis 48. Die Zweigleitung 44 weist ein Solenoid-betätigtes Ventil 68 auf, mit dem der Flüssigkeitsstrom von der Leitung 50 zu dem u/ärme aus tauscher 12 unterbrochen werden kann· Das Ventil 68 ist offen, wenn das Solenoid 69 strombeaufschlagt ist.

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Ein erster Thermostat 74 erfühlt die Temperatur in dem Raum 16. Ein zweiter Thermostat 76 erfühlt die Temperatur des Wassers, das in der Zuflußleitung 50 fließt. Wenn die Pumpe 70 arbeitet, strömt warmes Wasser durch den Kreis 48, wenn das Ventil 62 geöffnet ist und das Ventil 58 geschlossen ist. Durch den Kreis strömt kaltes V/asser, wenn das Ventil 58 offen und das Ventil 62 geschlossen ist. Durch das veranschaulichte System fließt kaltes Wasser durch den Kreis 48 in der warmen Jahreszeit und in den Übergangszeiten, während warmes Wasser durch den Kreis 48 im Winter strömt. Die Betätigung der Ventile 62 und 58 kann natürlich automatisch erfolgen.

Arbeitsweise:

Die Arbeitsweise der Klimaanlage gemäß Figur 1 ergibt sich aus dem Schaltkreis gemäß Figur 2. Die Thermostaten 74 und 76 sind in einen elektrischen Kreis eingeschaltet, der einen Hauptschalter 78, ein Relais 80 und einen Drehschalter 82 zur Steuerung des Ventilators 20 aufweist. Es sei angenommen, daß die Pumpe 28 ständig warmes Wasser durch den Kreis 50 fördert. Das Ventil 62 ist offen, und das Ventil 58 ist geschlossen. Die Pumpe 70 fördert Wasser durch den Kreis 48, die Schalter 85 und 84 des Thermostaten 76 sind in einer solchen Lage, daß die Kontakte a angeschlossen sind (siehe Figur 2). Wird der Schalter 78 geschlossen, dann ist das System funktionsbereit. Fällt die Temperatur in dem Raum 16 unter einen bestimmten Wert, bewegen sich die Schalter 85 und 86 des Thermostaten 74 in die Stellung, die in Fig. 2 mit durchgezogenen Linien dargestellt ist, wobei ein erster Kreis zwischen der Linie L 1 und der Linie L 2 der Wechselstromquelle 9 geschlossen wird, welcher besteht aus dem Schalter 78» den Schaltern 86 und 85 des Thermostaten 74·» d.em Schalter 84 des Thermostaten 76» dem Schalter 87 des Relais 80, dem Schalter 88 des Schalters 82 und dem Ventilatormotor 20. Die Kontakte b,c,d

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des Schalters 82 entsprechen einer' niedrigen, einer mittleren und einer hohen Geschwindigkeit des Motors 20. Der Schalter kann per Hand entsprechend eingestellt werden. In Fig. 2 befindet sich der Schalter 88 in einer Stellung, die eine hohe Geschwindigkeit des Motors 20 bedingt. Ferner wird ein zweiter Kreis aufgebaut, der besteht aus dem Hauptschalter 78» den Schaltern 86 und 85 des Thermostaten 74, dem Schalter 84. des Thermostaten 76 und dem Solenoid 69 des Ventils 68. Das Ventil 68 öffnet sich infolgedessen. Das hat zur Folge, daß warmes Wasser aus der Leitung 50 durch die Leitung 44 in den Wärmeaustauscher 12 und von diesem über die Leitung 46 in die Rückleitung 52 strömt. Die Luft, die von dem Ventilator 18 durch den Wärmeaustauscher 12 gefördert wird, wird somit erwärmt und die Temperatur steigt in dem Raum 16. Wenn die Temperatur in diesem Raum über einen bestimmten Wert steigt, gelangt der Schalter des Thermostaten 74- in. die Stellung b (siehe die gestrichelte Linie in J^ig· 2). Das hat zur Folge, daß die oben erwähnten Kreise unterbrochen und der Ventilatormotor 20 und das Solenoid 69 stromlos werden. Das Ventil 68 schließt sich infolgedessen und der Strom heißen Wassers durch den Wärmeaustauscher 12 wird unterbrochen. Wird der Raum 16 wieder kalt, dann kehrt das System in seinen oben erwähnten Zustand zurück, bei dem der Motor 20 des Ventilators 18 strombeaufschlagt und das Ventil 68 geöffnet wird, was zur Folge hat, daß sich der Raum 16 abermals erwärmt. Wenn warmes Wasser durch den Kreis 48 zirkuliert, dann wird nicht der Kreis geschlossen, in dem sich das Solenoid 41 befindet. Das Ventil 40 wird also nicht geöffnet und der Wärmeaustauscher nicht in Tätigkeit gesetzt.

Es sei nun angenommen, daß das Ventil 62 geschlossen, das Ventil 68 offen, die Pumpe 70 und der Kompressor 64 in Tätigkeit sind. Das hat zur Folge, daß das Wasser innerhalb des Kühlers56

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gekühlt wird. Es fließt somit gekühltes Wasser durch den Kreis Die Schalter 83 und 84 des Thermostaten 76 sollen sich in der Lage "befinden, die in Figur 2 mit gestrichelten Linien dargestellt ist. Ferner sei angenommen, daß der Schalter 78 geschlossen ist. Steigt die Temperatur in dem zu konditionierenden Raum über einen bestimmten Wert an, dann "berühren die Schalter 85 und 86 des Thermostaten 74- die Kontakte "b (siehe die gestrichelten Linien in Fig. 2). Auf diese Weise wird ein Kreis zwischen der Linie L 1 und L 2 gebildet, der besteht aus dem Hauptschalter 78» dem Schalter .86 des Thermostaten 74, dem Schalter 84 des Thermostaten 76, dem Schalter 87 des Relais 80, dem Schalter 88 des Ventilatorsteuerschalters82 und dem Yentilatormotor 20, was zur Folge hat, daß der Ventilator 18 rotiert. Ferner wird ein zweiter Kreis aufgebaut, der besteht aus dem Schalter 78, dem Schalter 86 des Thermostaten 74, dem Schalter 84 des Thermostaten und dem Solenoid 69 des Ventils 68, was zur Folge hat, daß das Ventil 68 geöffnet wir*d. Es strömt somit kaltes Wasser aus der Leitung 50 durch die Zweigleitung 44 zum Wärmeaustauscher 12 und von dort durch die Auslaßleitung 46 zu der Rückleitung 52. Die Luft innerhalb des zu klimatisierenden Raums 16 wird somit gekühlt. Ist der Raum 16 genügend gekühlt worden, bewegt sich der Schalter 86 des Thermostaten 74 in die Stellung, die mit durchgezogenen Linien dargestellt ist, was zur Folge hat, daß die oben beschriebenen Kreise unterbrochen werden und der Ventilator 18 aufhört zu rotieren und das Ventil 68 in seine Schließstellung gelangt.

Fällt die Temperatur in dem Raum 16 unter den vorbestimmten Wert, dann bewegt sich der Schalter 85 des Thermostaten 74 in die Stellung, die mit durchgezogenen Linien dargestellt ist, was zur Folge hat, daß ein Kreis aufgebaut wird, der besteht aus dem Hauptschalter 78, den Schaltern 86 und 85 des Thermostaten 74, dem Schalter 83 des Thermostaten 76 und dem Solenoid 41 des

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Ventils 40, was zur Folge hat, daß das Ventil 40 geöffnet wird und das ohnedies vorhandene warme Wasser aus der Leitung 32 durch die Zweigleitung 38 in den Wärmeaustauscher 14 strömt, diesen erwärmt und von dem Wärmeaustauscher 14 durch die Zweigleitung zurück zur Rückleitung 34 strömt. Ferner wird ein zweiter Kreis aufgebaut, der besteht aus dem Hauptschalter 78, den Schaltern 86 und 85 des Thermostaten 74» dem Schalter 83 des Thermostaten 76 und der Relaiswicklung 90 des Relais 80, was zur Folge hat, daß der Schalter 87 des Relais 80 in die mit einer gestrichelten Linie dargestellte Position gelangt. Das hat zur Folge, daß· ein dritter Kreis aufgebaut wird, der besteht aus dem Hauptschalter 78, den Schaltern 86 und 85 des Thermostaten 76, dem Schalter 83 des Thermostaten 76, dem Schalter 87 des Relais 80, dem Schalter 88 des Ventilatorsteuerorgans 82 und dem Motor 20, derart, daß der Ventilator 18 anfängt zu laufen. Der Raum 16 wird infolgesessen durch den Hilfswärmeaustauscher 14 erwärmt.

Der Ventilator 18 wird also automatisch nur dann in Tätigkeit gesetzt, wenn entweder der Wärmeaustauscher 12 oder der Wärmeaustauscher 14 mit Wasser beschickt wird. Natürlich ist es auch möglich, den Ventilator per Hand einzuschalten. Dazu muß der Schalter des Steueraggregats 82 mit dem Hol a verbunden werden. In diesem Falle wird ein Kreis zwischen der Linie L 1 und Ii 2 aufgebaut, der besteht aus dem Schalter 92 des Steueraggregats 82 und dem Ventilatormotor 20.

Der zweite Wärmeaustauscher 14 kann auch mit anderer Energie, z.B. elektrischem Strom,, beaufschlagt werden. In diesem Falle müßte anstelle des Ventils 40 ein Schalter vorgesehen sein.

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Claims

Patentanmeldung
der Firma
ΪΗΕ TEAKti, OOMPAUX
La Grosse, Wisconsin

U.S.A.

755/15 517 DE 22. Dezember 197Ο

Patentansprüche

/ XΛ Klimaanlage, gekennzeichnet durch einen ersten Wärmeaustauscher (12) für ein kaltes und ein heißes Fluid, insbesondere Wasser, einen zweiten Wärmeaustauscher (14), eine Quelle (56) für kaltes Fluid, die mit dem ersten Wärmeaustauscher (12) verbunden ist, eine Quelle (60) für heißes Fluid, die mit dem ersten Wärmeaustauscher (12) verbunden ist, eine Energiequelle (26), die mit dem zweiten Wärmeaustauscher (14) verbunden ist, ein Ventil (68), mit dem der Fluidstrom durch den ersten Wärmeaustauscher (12) unterbrochen werden kann, ein erstes Organ (40), mit dem der Energiestrom durch den zweiten Wärmeaustauscher (14) unterbrochen werden kann, einen Ventilator (18), der während des Betriebs Luft über den ersten und den zweiten Wärmeaustauscher (12,14) fördert, zweite Organe (74,76), durch die das erste Tent11(68) offengehalten wird, wenn der zu klimatisierende Raum (16)

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PATENTANWÄLTE £ U O H O O H

erwärmt werden soll und heißes Fluid durch den ersten ¥/ärmeaustauscher (12) strömt, dritte Organe (74, 76), durch die das erste Ventil (68) offen und das erste Organ (40) in einem Zustand gehalten wird, in dem es den Energiestrom unterbricht, wenn der Raum (16) gekühlt werden soll und kaltes Fluid durch •den ersten Wärmeaustauscher (12) strömt, vierte Organe (74,76), durch die das erste Organ (40) in einem unwirksamen Zustand und das erste Ventil (68) geschlossen gehalten wird, wenn der Kaum (16) erwärmt werden soll und sich kaltes Fluid in dem Kreislauf befindet, in dem das erste Ventil (68) liegt, und Organe, die nur dann den Ventilator (18) anschalten, wenn der Saum (16) erwärmt oder gekühlt werden soll.
2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch ge k e n'n ζ e i c h n e t , daß durch den zweiten Wärmeaustauscher (14) und das erste Organ (40) ein heißes Fluid, insbesondere Wasser, strömt»
3. Klimaanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Quellen (60, 26) zur Erzeugung des heißen Fluids für den ersten Wärmeaustauscher (12) und zur Erzeugung des heißen Fluids für den. zweiten Wärmeaustauscher (14) vorgesehen sind·
4. Klimaanlage nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle (26) zur Erzeugung des heißen. Fluids für den zweiten Wärmeaustauscher (14) identisch ist mit dem Warm-wasserzubereiter des Gebäudes, in dem sich der zu klimatisierende Raum (16) befindet.
5· Klimaanlage nach Anspruch 1 bis 4_f dadurch gekennzeichnet, daß ein Behälter (82,88) zur Auswahl einer bestimmten Geschwindigkeit des Ventilators (18) vorgesehen ist.

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PATENTANWÄLTE
6. Klimaanlage nach Anspruch 1 bis 5» gekennzeichnet durch einen ersten Schalter (76), der auf die Temperatur des Fluids in dem Kreis des ersten Wärmeaustauschers (12) anspricht ,einen zweiten Schalter (74·)» der auf die Temperatur des Raumes (16) anspricht, und ein Relais (80), mit dem der elektrische Strom für den Yentilatormotor (20) ein- "bzw. ausgeschaltet wird, wobei der erste Schalter (76), der zweite Schalter (74·) und eine Wicklung (90) des Relais (80) in Reihe liegen,
7. Klimaanlage nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wärmeaustauscher (12) und der zweite Wärmeaustauscher (14) in bezug auf den Luftstrom in Reihe liegen.

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