DE2107440B2 - Anlage zum Temperieren eines Luftstroms - Google Patents

Description

Die Anmeldung betnfft eine Anlage zum Temperieren eines Luftstromes mit Hilfe eines geschlossenen Wasser-Kreislaufs mit einer umschaltbaren Wärmepumpe, die dem Kreislaufwasser wahlweise entweder Wärme entzieht oder ihm Wärme zuführt, mit einem Luftkühler, einem ersten Lufterhitzer und einem Luftnacherhitzer und mit einer Kühlwasserversorgung für die als Kältemaschine betriebene Wärmepumpe.

Derartige Anlagen dienen zur Aufbereitung der Luft in Gebäuden aller Art, wobei unter Aufbereitung sowohi Zufuhr oder Entzug von Wärme zu verstehen ist als auch Erhöhung oder Minderung des Feuchtigkeitsgehaltes. Beim Kühlbetrieb im Sommer steigt die relative Feuchtigkeit der Luft leicht auf ein unzulässiges Maß. Deshalb wird die Luft in einem Luftkühler unter den Sättigungspunkt abgekühlt bis der erwünschte Absolutgehalt an Feuchtigkeit erreicht ist, und anschließend in einem Nacherhitzer auf die gewünschte Temperatur erwärmt. Im Winterbetrieb ist eine Unterkühlung zur Verringerung der Feuchtigkeit nicht nötig. In ersten Lufterhitzer und Nacherhitzer wird dann Wärme zugeführt, bis die gewünschte Temperatur erreicht ist.

Die im Sommerbetrieb der Luft entzogene Wärme wird in der Wärmepumpe auf Kühlwasser übertragen, das zwecks Erreichung der Auslegungsbedingungen in einem Kreislauf mit möglichst gleichbleibender Ablauftemperatur gehalten wird, so daß immer nur eine verhältnismäßig geringe Kühlwassermenge mit niedriger Temperatur zugeführt werden muß, während eine äquivalente Menge mit hoher Temperatur abgespeist wird.

Der Nacherhitzer wird so ausgelegt, daß er beim Kühlbetrieb die Wärmemenge übertragen kann, die zur Wiedererwärmung der Luft auf die gewünschte Eintrittstemperatur nötig ist, der erste Lufterhitzer so, daß er zusammen mit dem Nacherhitzer die im Winterbetrieb erforderliche Wärmemenge übertragen kann.

Anlagen dieser Art benötigen also Zufuhr großer Wärmeströme im Winterbetrieb, im Sommerbetrieb dagegen Wärmeentzug und gleichzeitig Zulieferung eines geringen Wärmestroms.

Im allgemeinen werden für den Wärmeentzug Kompressionskältemaschinen vorgesehen. Für die Wärmezufuhr den Kompressorbetrieb auf Wärmelieferung umzuschalten ist zwar theoretisch möglich, wegen der hohen Kosten der durch Kompression erzeugten Heizwärme jedoch praktisch nicht durchführbar. Es werden deshalb die üblichen Heizmittel wie Dampf, Heißwasser oder elektrischer Strom benutzt

Es sind auch Anlagen bekannt, bei· denen Wärme durch ein und dasselbe Aggregat wechselweise entweder entzogen oder geliefert wird, nämlich durch Absorptionskältemaschinen. Bei Kühlbetrieb im Sommer muß bei diesen Anlagen dem Nacherhitzer Wärme aus einer besonderen Quelle in einer der bekannten Energiefo/men zugeleitet werden. Das kann zu erheblichen Schwierigkeiten und zu großem Aufwand führea Wenn z. B. im Sommer aus den Betriebsanlagen kein Heizmittel zur Verfügung steht, muß zusätzlich zu den dampf- oder heißwasserbeheizten Erhitzern ein elektrisch beheizter Erhitzer bereitgestellt werden, oder es muß ein nur für diesen Zweck vorgehaltener Dampf- oder Heißwassererzeuger betrieben werden.

Nach der DT-PS 950 684 ist eine Raumtemperierungsanlage bekannt bei der der Luftkühler als Teil-

verdampfer einer Wärmepumpe vom Kältemittel durchströmt wird. Der dem Luftkühler luftseitig nachgeschaltete Luft-Nacherhitzer dient als Teilkondensator, in dem ein Teil des durch die Wärmepumpe komprimierten Dampfes kondensiert und die Luft erwärmt.

Diese Lüftungsanlage läßt sich nur zum Kühlen, nicht aber zum Heizen im Winterbetrieb benutzen, da die mit Hilfe von Kompression erzeugte Heizwärme unsinnige Kosten verursachen würde. Der Luftnacherhitzer ist als Bestandteil des Kältemittelkreislaufs mit Kältemittel oder dessen Dampf gefüllt und kann nicht beliebig auf Kühiwasserbeschickung umgestellt werden.

Es ist also nicht möglich in ihm die im Kühlwasser enthaltene warme zu nutzen. Außerdem ist der Anwendungsbereich dieser Anlage dadurch sehr eingeschränkt daß der Luft im Kühler höchstens soviel Wärme entzogen werden kann, wie die Verdampfung des vorher im Teilkondensator kondensierten Kältemittelstroms hergibt. Durchweg ist jedoch der Kältebedarf zum Entfeuchten der Luft wesentlich höher als der Wärmebedarf zum Nacherhitzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Anlage der eingangs genannten Art die im Sommerbetrieb benötigte Wärme zum Nachheizen der entfeuchteten Luft unter Ausnutzung der mit dem Kühlwasser sonst abfließenden Energie aus dem Prozeß selbst zu entnehmen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Nacherhitzer wahlweise entweder parallel zum ersten Lufterhitzer dem geschlossenen Wasser-Kreislauf zugeschaltet oder in den Kühlwasserstrom einbezogen werden kann und daß das Kühlwasser zur Regelung der Austrittstemperatur aus der Kältemaschine teilweise im Kreislauf geführt wird.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei den in Rede stehenden Anlagen zusätzliche, rnii anderer Energieart versorgte Erhitzer oder aber zusätzliche Dampf- oder Heißwasserbereiter nicht erforderlich sind. Des weiteren werden Energie und Kühlwasser eingespart, indem die mit dem Kühlwasser sonst abfließende Wärme genutzt wird. Damit wird die Wirtschaftlichkeit von Absorptionskältemaschinen wesentlich erhöht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Schema der Anlage im Sommerbetrieb,
F i g. 2 ein Schema der Anlage im Winterbetrieb.
In der Zeichnung sind die Vorlaufleitungen jeweils in

durchgezogenen Linien, die RückJaufleitungen in unterbrochenen Linien und die Kühlwasserleitungen mit Querstrichen versehen dargestellt Ferner sind in Betrieb befindliche Leitungen dick, abgesperrte Leitungen dünn gezeichnet

Im Sommerbetrieb nach Fi g. 1 wird in der Wärmppumpe 1 Wasser gekühlt durch die Pumpe 2 über Leitung 3 zum Luftkühler 4 und über Leitung 5 zur Wärmepumpe 1 zurück gefördert

Die Ventile 6 zum ersten Lufterhitzet 7 und 8 zum Nacherhitzer 9 sind geschlossen. Das vom Thermostaten 10 gesteuerte Regelventil 11 paßt den durch den Kühler 4 geleiteten Wasserstrom dem jeweiligen Bedarf an.

Das in der Wärmepumpe 1 erwärmte Kühlwasser wird durch die Pumpe 12 über Leitung 13 dem Nacherhitzer 9 zugeführt Der vom Thermostaten 14 gesteuerte Abfl_5regler 15 regelt den Heizmittelstrom durch den Nacherhitzer 9 mittels Rücklaufbeimischung über das Rückschlagventil 16 und die Pumpe 17.

In der Regel wird im Nacherhitzer 9 weniger Wärme gebraucht als die Wärmepumpe 3 liefert Der Überschuß wird über das Regulierventil 18 und dus vom Thermostaten 19 gesteuerte Dreiwegeventil 20 abgespeist während über den Zulpuf 21 die entsprechende Menge an frischem Kühlwassci zugegeben wird.

Im Winterbetrieb nach F i g. 2 ist der Kühlwasserstrom durch die Wärmepumpe 1 abgeschaltet Das im Austreiber verdampfte Kältemittel durchströmt unverändert den Kondensator und kondensiert jetzt unter Wärmeabgabe an das Heizmittel im ehemaligen Verdampfer. Das erwärmte Heizmittel wird durch die Pumpe 2 über die jetzt geöffneten Ventile 6 dem ersten Lufterhitzer 7 und 8 dem Nacherhitzer 9 zugeführt. Die durch die Thermostaten 22 und 14 gesteuerten Ablaufregler 23 und 26 regeln den Heizmittelstrom durch die Erhitzer 7 und 9 mittels Rücklaufbeimischung über die Rückschlagventile 24 und 16 und die Pumpen 25 und 17.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anlage zum Temperieren eines Luftstromes mit Hilfe eines geschlossenen Wasser-Kreislaufs mit einer umschaltbaren Wärmepumpe, die dem Kreislaufwasser wahlweise entweder Wärme entzieht oder ihm Wärme zuführt mit einem Luftkühler, einem ersten Lufterhitzer und einem Luftnacherhitzer und mit einer Kühlwasserversorgung für die als Kältemaschine betriebene Wärmepumpe, dadurch gekennzeichnet, daß der Nacherhitzer (9) wahlweise entweder parallel zum ersten Lufterhitzer (7) dem geschlossenen Wasser-Kreislauf zugeschaltet oder in den Kühlwasserstrom einbezogen werden kann und daß das Kühlwasser zur Regelung der Austrittstemperatar aus der Kältemaschine (1) teilweise im Kreislauf geführt wird.