DE2131793A1

DE2131793A1 - Verfahren und Anlage zur Schaffung und Erhaltung angenehmer Aufenthaltsbedingungen in Gebaeuderaeumen

Info

Publication number: DE2131793A1
Application number: DE19712131793
Authority: DE
Inventors: Mcfarlan Alden Irving
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-06-29
Filing date: 1971-06-26
Publication date: 1972-01-13
Also published as: CH539247A; FR2098078A5; ZA714145B; US3670806A; GB1354742A; SE7108317L; US3842901A

Description

PATENTANWÄLTE

DR. HUGO WILCKEN ■ DIPL.-ING. THOMAS WILCKEN

D - 24 LÜBECK. BREITE STRASSE 52-54

25, Juni 1971

Anmelder: Alden Irving McFarlan, 691 Dorian Road, Westfield, New Jersey, United States of America

Verfahren und Anlage zur Schaffung und Erhaltung angenehmer Aufenthaltsbedingungen in Gebäuderäumen

Die Erfindung betrifft luftbehandlungsanlagen und- verfahren, insbesondere solche Anlagen, die verschiedene Zonen oder Räume eines Gesamtsprojektes, z.B. eines Gebäudes oder mehrerer Gebäude, heizenoder kühlen .Wie dargestellt sieht die Anlage getrennte Ströme gekühlten und heißen Wassers vor, die durch leitungen zu verschiedenen Einheiten gelangen, die die verschiedenen Zonen wie gewünscht heizen oder kühlen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, verbesserte luftbehandlungsanlagen und- verfahren vorzusehen. Eine weitere Aufgabe besteht in dem Vorsehen von Luftbehandlungseinheiten, die in einer wirksamen und zuverlässigen Weise über einen weiten Bereich der vorkommenden Bedingungen arbeiten. Diese und andere Aufgaben ergeben sich teilweise klar aus den nachstehenden Ausführungen und sind darin zum anderen teilweise erläutert.

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tS Lübeck (0451) 7 58 88, Privat! Dr. H. Wilcfcen, Curau (04505) 210 ■ Dipl.-Ing. Th. Wlldten, Lübeck (0451) 2 51 59 Bonki Commerzbank A. G., FiI. Lübeck, Kto.-Nr. 39 0187 Postscheck: Hamburg 1381 19

ORIGINAL INSPECTED

Bei Luftbehandlungsanlagen, die verschiedene Zonen eines Gesamtprojektes durch Übertragung von Wärme von einer Zone zu einer anderen heizen oder kühlen, ist es notwendig, Vorsorge zu treffen für kritische Wärmebelastungen und extreme Kühlbelastungen,wenn auch diese extremen Belastungsfälle nur selten vorkommen. Es ist ebenfalls notwendig, einen wirksamen und zuverlässigen Betrieb über den gesamten Bereich der dazwischen vorkommenden Heizungsund Kühlbelastungsbedingungen zu sichern, welche Bedingungen zeitlich gesehen in der überwiegenden Mehrheit besteht. Es ist wichtig, einen zufriedenstellenden Betrieb von allen Standpunkten bzw. Gesichtspunkten aus hinsichtlich der minimalen ersten Kosten und minimalen Betriebskosten zu sichern. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird die im Innern eines Gebäudes erzeugte Wärme benutzt, um die äußeren Zonen des Gebäudes zu heizen, wenn eine Heizung bzw. Erwärmung erforderlich ist. Ein Überschuß an Wärme wird einem Wärmekühler oder dgl. zugeführt, und zusätzliche Wärme wird zugeleitet, wenn ein Mangel an Wärme besteht. Die "Breakeven-Temperatür", im folgenden Bezugstemperatur genannt, ist diejenige Außenlufttemperatur, bei der der Gesamtverlust an Wärme vom Gesamtprojekt an die Außenluft exakt dem gesamten Wärmegewinn gleicht, der grundsätzlich im Innern des Gebäudes bzw. des Projektes erzeugt wird. Diese im Innern erzeugte Wärme schließt diejenige Wärme ein, die durch lampen, elektrische Ausrüstung, Benutzer des Raumes und Komponenten des Kältesystems erzeugt wird.

Eine Zunahme an im Innern erzeugter Wärme bewirkt einen Abfall der Bezugstemperatur, weil die Bezugstemperatur nicht erreicht

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werden wird, bis die genannte Wärmezunahme durch eine Zunahme des Wärmeverlustes ausgeglichen wird. Umgekehrt bewirkt eine Abnahme der im Innern erzeugten Wärme eine Zunahme der Bezugstemperatur, Angenommen, eine Wärmebedingung für das Gesamtprojekt sei bei einer besonderen Bezugstemperatur ausgeglichen, dann wird, ungeachtet der Wärmeerfordernisse, eine Zunahme der Kühlbelastung oder eine Reduzierung der Wärmebelastung einen Überschuß an im Innern erzeugter Wärme ergeben, und dies führt zu einer reduzierten Bezugstemperatur und Zusatzwärme muß daher zugeführt werden. Ebenfalls muß jedoch auch die Temperatur des heizenden Wassers erhöht werden, um die erforderliche Heizung vorzusehen, weil die die Luft heizenden Warmeschlangen Heißwasser mit einer erhöhten Temperatur erhalten müssen, um so mehr Wärme an die Luft abgeben zu können.

Übereinstimmend mit dem Grundprinzip, daß oberhalb der Bezugstemperatur keine Wärme von einer externen Quelle zugeführt werden darf und daß von dem Kältesystem als einzige Wärmequelle ausgegangen werden muß, wird normalerweise bei Außentemperaturen innerhalb eines Bereiches gerade über der Bezugstemperatur eine reduzierte Kühlbelastung und Heißwasser mit einer relativ nied- : rigen Temperatur vom Kältesystem vorhanden sein. Wenn daher die i niedrigen Außentemperaturen eine Notwendigkeit für eine Zunahme der Temperatur des Heißwassers vom Kältesystem erzeugen, besteht normalerweise tatsächlich eine Abnahme in der Temperatur dieses heißen Wassers. Auf diese und andere Weise sind die verschiedenen Typen von Kältesystemen bei normalen Betrieb begrenzt}

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in bezug auf die Fähigkeit, die gewünschte Zunahme der Temperatur des Heißwassers bei niedrigen Außentemperaturen vorzusehen. Dies ist insbesondere klar, wenn ein extremer Abfall in der Bezugstemperatur besteht.

Ein Zentrifugalkompressor mit konstanter Geschwindigkeit verdrängt zwangsläufig genug Kältemittel, um seine volle Kapazität zu liefern, und bei verminderten Belastungen muß eine Vorrichtung vorhanden sein, um die entsprechende Verminderung der Kapazität vorzusehen. Im allgemeinen wird diese verminderte Kapazität durch Einlaßflügel oder dgl. erhalten, die eine Verminderung der Quantität des komprimierten Gases erzwingen. Jedoch neigen Zentrifugalkompressoren bei Teillast und hohen Verdichtungsverhältnissen zum Schwingen bzw. Vibrieren. Um dieses Schwingen zu vermeiden, ist es wichtig, die höchste Temperatur für das Wasser, das gekühlt werden soll, und die niedrigst mögliche Temperatur für das Wasser, das den Kondensator kühlt, zu benutzen. Wie erwähnt wurde, ist dies eine bedenkliche normale Betriebsweise, wenn es wünschenswert ist, daß bei niedrigen Außentemperaturen Heißwasser mit hoher Temperatur vorhanden ist.

Mit Zentrifugalkompressoren mit veränderbarer Drehzahl, wie es z.B. üblich ist bei dampfturbinengetriebenen Einheiten, kann das Problem des Schwingens reduziert werden, aber es bestehen dann noch die Probleme bezüglich des Verdichtungsverhältnisses und es bestehen weiter Begrenzungen in bezug auf die normale maximale Heißwassertemperatur. Bei Absorbtionssystemen besteht eine ^

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konstante oder feste Temperatur des heißen Wassers in bezug auf irgendeine spezifische Kaltwassertemperatur. Es ist daher bei einem Abfall der Außentemperatur, wie oben ausgeführt, möglich, die Temperatur des Kaltwassers zu erhöhen und dadurch Heißwasser mit erhöhter Temperatur vorzusehen. Dies ruft jedoch ernsthafte Steuerprobleme hervor. Kältesysteme mit positiven Verdrängungskompressoren sind ebenfalls mangelhaft vom Standpunkt der Heißwassererzeugung mit einer erhöhten Temperatur, wenn ein Abfall der Außenlufttemperatur gegeben ist. Die Leistung fällt ab wie das Verdichtungsverhältnis zunimmt, und in gewissem Ausmaß besteht eine Verminderung der Kapazität.

Die vorliegende Erfindung beseitigt diese Schwierigkeiten, auf die vorstehend Bezug genommen ist, in bezug auf das Vorsehen von heißem Wasser mit erhöhten Temperaturen, wenn ein Abfall der Außentemperatur bei einer Bezugstemperatur besteht. Ebenfalls weist die Erfindung jedoch auch andere wichtige Vorteile auf, sogar in Systemen bzw. Anlagen,'die nicht das Prinzip einschließen, einen Wärmewiedergewinn zum Heizen von Außenzonen von Gebäuden zu benutzen. Gemäß der Erfindung ist die Temperatur des Heißwassers vom Kältesystem wesentlich über den normalerweise anerkannten Bereich bei niedrigen Bezugstemperaturen angehoben, ; so daß die Heißwassertemperatur ausreicht, eine zufriedenstellen* de Heizung bzw. Wärmung zu erhalten. Ebenso trägt bei hohen Außentemperaturen, wenn Wärme zu einem Kühlturm oder einem anderen Wärmekühler geleitet wird, das Heißwasser mit hoher Temperatur den gewünschten Überschußbetrag an Wärme fort und leitet es mit einer kleineren Menge an Wasser weiter, als es bei Heiß-

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wasser mit niedrigerer Temperatur erforderlich ist. Die Anlage benötigt daher kleinere Pumpen, kleinere Steuerventile, kleinere Wasserleitungen und weniger Isolierung wie auch kleinere Wärmeübertragungsschlangen, wenn es nötig ist, daß die Wärmeschlangen bei einer Bezugstemperatur mehr Oberfläche aufweisen, als es bei voller Kühlbelastung erforderlich ist. Ebenfalls wird auch der Kühlturm mit einem kleineren Strom heißen Wassers betrieben, so daß er eine kleinere horizontale Fläche aufweisen kann, wodurch weniger Dachabstand bzw. Dachraum eingenommen wird.

Die vorliegende Erfindung zieht auch in Betracht, daß die Temperaturen des Wassers, das durch die Kühler und durch die Kaltwasserleitungen fließt, höher sein kann als es erwartet wird bei üblichen Typen der bekannten Anlagen. Das erlaubt den Betrieb der Kältesysteme bei höheren Temperaturpegeln, um so die Temperatur des Heißwassers weiter zu erhöhen, wenn das erforderlich ist. Die Erfindung berücksichtigt weiter, daß größere Bereiche bei den Temperaturen des gekühlten Wassers des Kühlwassers und des Heißwassers gegeben sind, so daß eine größere Konstruktionsfreiheit und eine größere Freiheit in der Betriebsweise erhalten wird.

Es wurde anerkannt, daß die Luftkonditionierung in extrem hohen Gebäuden mit Kühlwasser und Heißwasser von einer Zentralstelle im Grundgeschoß aus ernsthafte Probleme beinhaltet. Wenn die Wasserleitungen sich direkt vom Grundgeschoß zum Turm bzw. Oberende des Gebäudes erstrecken, können die Kopfdrücke nicht tole-

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riert werden. Kühlwasser und Heißwasser können daher zu den Wärmetauschern bei einer Zwischenniveauhöhe des Gebäudes geliefert werden, und die Luftkonditionierung von Räumen oberhalb dieser Niveauhöhe kann durch Wasserströme getragen werden, die durch diese Wärmetauscher gekühlt und geheizt werden, und die Rücklaufleitungen von oberhalb der genannten Niveauhöhe erstrecken sich zu diesen Wärmetauschern. Auf diese Weise können die Eopfdruckverhältnisse in annehmbaren Grenzen gehalten werden. Die gestufte Heizung und Kühlung der Ströme gekühlten und geheizten Wassers liefert diese Ströme den Wärmetauschern mit höherer Heißwassertemperatur und niedrigerer Kaltwassertemperatur, und zwar wirksamer als es normalerweise für Luftkonditionierzwecke benutzt wird. Ströme gekühlten Wassers und heißen Wassers werden dann in Zwischenstufen im Kältesystem abgezogen, um Wasserströme vorzusehen mit gewünschten Temperaturen für die Luftkonditionierung im unteren Teil des Gebäudes bzw. der Gebäude.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden drei gestufte Kälteeinheiten benutzt, die Kompressoren mit konstanter Drehzahl aufweisen. Der Strom gekühlten Wassers strömt durch gestufte Verdampferkühler der drei Kälteeinheiten, und zwar in Reihe, und der Strom heißen Wassers fließt durch ; die Kondensatoren der Kälteeinheiten, und zwar in entgegengesetzter Richtung. Die zwei Wasserströme fließen dann zu den !

Luftbehandlungseinheiten zum Heizen und Kühlen der Luft, und es j

I ist eine gemeinsame Rücklaufleitung vorhanden, durch die das | gesamte Wasser von den verschiedenen Luftbehandlungseinheiten ;

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zu den Kälteeinheiten zurückströmt, wo der Rückstrom geteilt wird, um einen Kühlwasserstrom und einen Heißwasserstrom zu bilden. Die Anlage ist so angeordnet, daß sie Heißwasser mit relativ hoher Temperatur und angemessen kaltes Kühlwasser vorsieht. Jedoch weist die Anlage auch das sehr wichtige Merkmal auf, daß sie wirksam und zuverlässig über den gesamten Bereich zwischen der maximalen Wärmebelastung und maximalen Kühlungsbelastung arbeitet.

Die Erfindung wird nachstehend an einem in der anliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen;

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Ausführungsbeipiels nach der Erfindung,

Fig. 2 eine etwas schematische, auseinander

gezogene perspektivische Ansicht eines Kondensators der Anlage nach Figur

Nach den Figuren schließt die Luftbehandlungsanlage 2 drei Kälteeinheiten 4,6 und 8 ein, die an einer Zentralstelle aufgebaut sind, ferner einen Kühlturm 10 und eine große Anzahl von Luftbehandlungseinheiten, die durch die Einheiten 12 und 14 dargestellt sind. Eine Kühlwasserleitung 16 und eine Heißwasserleitung 18 laufen von der Zentralstelle zu jeder Luftbehandlungseinheit, und das Wasser von den Luftbehandlungseinheiten strömt zur Zentralstelle durch eine gemeinsame Rücklaufleitung 19 zurück. Jede Kälteeinheit weist einen Zentrifugalkompressor 20 mit konstanter Drehzahl auf, der durch einen Elektromotor (nicht gezeigt) angetrieben wird, und ferner einen Verdampferkühler 22, einen

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Doppelkondensator 24 von solchem Typ, bei dem die Wasserrohre innerhalb eines Mantels gelagert sind, und ein Begrenzungsventil 21. Die Komponenten der entsprechenden Kälteeinheiten sind in den Figuren durch Bezugszeichen mit folgenden Nachzahlen 4,6 und 8 entsprechend bezeichnet. Das Wasser, das von den luftbehandlungseinheiten durch die Rücklaufleitung 19 zurückkehrt, strömt zu den Pumpen 30 und 32.

Die Pumpe 32 leitet einen Wasserstrom in Reihe durch die Verdampferkühler 22-4, 22-6 und 22-8, und dann durch die Kühlwasser leitung 16. Die Pumpe 30 leitet einen Wasserstrom in Reihe durch die Kondensatoren 24-8, 24-6 und 24-4, und dann durch die Heißwasserleitung 18. Infolgedessen wird daher eine gestufte Heizung des Wassers durch die Kondensatoren und eine gestufte Kühlung des Wassers durch die Verdampferkühler erreicht. Die Stufung der Heizung in Reihe durch die Kälteeinheiten ist jedoch entgegengesetzt zur Stufung der in Reihe erfolgenden Kühlung, d.h. die Strömung durch die Kondensatoren in Reihe ist entgegengesetzt zur Strömung durch die in Reihe liegenden Verdampfer. Infolgedessen empfängt der Verdampferktihler 22-4 der Einheit 4 denjenigen Wasserstrom, der gekühlt werden soll, bei seiner höchsten Temperatur, und der zugehörige Kondensator 24-4 empfängt seinen Wasserstrom, der geheizt werden soll, nachdem er durch die Kondensatoren 24-8 und 24-6 geheizt worden und produziert somit die höchste Wassertemperatur und liefert diesen Strom heißen Wassers zur leitung 18. Der Kondensator 24-8 und der Verdampfer 22-8 empfangen ihre Wasserströme bei den entsprechend

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niedrigsten Temperaturen, und die entsprechenden Temperaturen der beiden Wasserströme, die durch den Kondensator 24-6 und den Verdampferkühler 22-6 strömen, liegen zwischen den entsprechenden höchsten und niedrigsten Temperaturen dieser Ströme. Wie nachstehend noch klarer erläutert wird, gibt diese umgekehrte Stufung des Heizens und Kühlens spezielle Vorteile und sichert eine wirksame und zuverlässige Betriebsweise bei Anlagen vom Typ des dargestellten Ausführungsbeispiels.

Eine ausgleichende Wasserleitung 34 verbindet die Ausgänge der Pumpen 30 und 32, so daß Wasser von der Pumpe 32 zum Kondensator 24-4 und zur Heißwasserleitung fließen kann, und ebenfalls kann Wasser von der Pumpe 30 zum Verdampferkühler 22-4 und zur Kühlwasserleitung fließen. Ein Dampfumformer 38 in der Wasserleitung 18 liefert zusätzliche Wärme zum Heißwasserstrom, wenn die Betriebsbedingungen die Temperatur des Heißwasserstromes veranlassen , unter ein vorbestimmtes Temperaturniveau abzusinken. Kühlwasser für die Kondensatoren fließt durch die Tätigkeit der Pumpe 41 zum und vom Kühlturm durch entsprechende leitungen 37 und 39, wobei dieser Wasserkreislauf durch den Doppelkondensatorenkreis der Kondensatoren 24-8, 24-6 und 24-4 in dieser genannten Reihenfolge geleitet wird, und dann zum Kühlturm. Eine Nebenleitung 43 und ein Ventil 45 sehen einen Strömungsweg zum Umgehen der Kondensatoren für das gesamte Wasser oder einen Teil des Wassers vom Kühlturm vor. Die Einheiten 12 und 14 besitzen Mischventile 40 bzw. 42, wobei Jedes Ventil einen Einlaß besitzt für die leitungen 16 und 18 und einen Auslaß zur Wärmetauscherschlange der

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Einheit. Jedes dieser Ventile ist in der Lage, gekühltes Wasser oder heißes Wasser oder ein Gemisch aus beidem zur Wärmetauscherschlange der Einheit zu liefern. Wie oben erwähnt, vereinigt sich

das gesamte Wasser, das durch alle diese Luftbehandlungseinheiten fließt, zu einem einzigen Rückstrom in der gemeinsamen Rücklaufleitung 19.

Der Doppelkondensator 24 ist von dem in Figur 2 gezeigten Typ, und zwar besitzt er einen Mantel 47, Endplatten 49 und 44 sowie Wasserrohre, die zwischen einem Paar Rohrplatten 46 an gegenüberliegenden Enden des Mantels montiert sind. Der Raum zwischen jeder Endplatte und ihrer Rohrplatte ist getrennt entlang den Ouadrantenlinien durch Leitrippen 51 und 53 auf den Endplatten 49 und 44, um zwei getrennte Wasserströmungswege zu bilden. Ein Weg verläuft von der Einlaßverbindung 50 in der Endplatte 49 durch einen Quadranten der Rohre zu einer Auslaßverbindung 52 in der Platte 44. Der andere Weg verläuft durch die anderen drei Ouadranten der Rohre von einer Einlaßverbindung 54 in der Platte 59 durch einen Ouadranten der Rohre zur Endplatte 44, dann zurück zur Endplatte 49 durch einen anderen Ouadranten der Rohre und danach durch einen weiteren Quadranten der Rohre zur Auslaßver- , bindung 56 in der Endplatte 44. Der einzelne Quadrantenkreislauf zwischen den Verbindungen 50 und 52 ist der Heißwasserkreislauf, und der drei Wege zurücklegende oder drei Quadranten umfassende Kreislauf ist der Kreislauf für dasjenige Wasser, das zum Kühl- I

I turm strömt. Daher wird während des Betriebes, wenn eine wesent- !

liehe Kühlbelastung besteht und der Kühlturm arbeitet, das Kälte-!

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mittel durch die Kühlwirkung der drei Quadranten Jedes der Kondensatoren kondensiert. Wenn jedoch eine wesentliche Heizungsbelastung besteht und der Kühlturm nicht arbeitet, wird das Ventil 45 verstellt, um das Wasser vom Kühlturm die Kondensatoren durch die Leitung 43 umgehen zu lassen. Das Kältemittel jedes Kondensators liefert dann seine Wärme nur an das Wasser in dem Heißwasser· kreislauf, und in dieser Weise wird das Wasser mit einem maximalen Betrag geheizt.

Mit der Anlage nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein sehr weiter Bereich der Belastungsbedingungen automatisch und in einer wirksamen und zuverlässigen Weise betrieben. Die Einheit 12 stellt Einheiten dar, die die Innenräume eines Gebäudes kühlen und heizen. Während der normalen Besetzung erfordern die Innenräume lediglich eine Kühlung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jedoch berücksichtigt, daß die Wärmebelastung in den innenräumen relativ klein sein kann und ein variabler Betrag heißen Wassers kann mit gekühltem Wasser gemischt werden, um ein Optimum an Temperaturbedingungen vorzusehen. Wenn das Gebäude während eines langen Wochenendes in der Heizungssaison unbesetzt gewesen ist, erfordern die Innenräume auch eine gewisse Heizung als Torbereitung für die Besetzung. Die Einheit 14 steht für diejenigen Einheiten, welche die Heizung und Kühlung der Umfangsräume des Gebäudes bewirken. Diese Räume benötigen Kühlwasser oder Heißwasser oder ein Gemisch aus beiden, was von den Außentemperaturen, der Sonneneinwirkung und anderen, normalerweise variablen Bedingungen abhängt, wie es bekannt ist.

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Es wurde vorstehend erwähnt, daß die vorliegende Erfindung spezielle Vorteile bei extrem hohen Gebäuden, z.B. Hochhäusern, aufweist. Demgemäß verlaufen die Kühlwasserleitung 16, die Heißwasserleitung 18 und die Rücklaufleitung 19 zu zwei Wärmetauschern 70 und 72. Ein Dreileitungskreis zum Heizen und Kühlen verläuft von den Wärmetauschern zu Einheiten 75 im oberen Teil des Gebäudes, und zwar sind eine Kühlwasserleitung 74, eine Heißwasserleitung 76 und eine Rücklaufleitung 78 vorhanden. Eine einzige Pumpe 80 setzt das Wasser in Umlauf, und die Temperaturen in den Leitungen 74 und 76 werden durch Steuerungen 81 und 82 reguliert, die Ventile betätigen, um den Wasserstrom von den Leitungen 16 und 18 entsprechend zu steuern.

Eine Kühlwasserleitung 84 verläuft von der Leitung 86 zwischen den Verdampferkühlern 22-6 und 22-8 zu einem Dreiwegeventil 88. Das Dreiwegeventil 88 ist in der Stellung gezeigt, in der Kühlwasser vom Verdampferkühler 22-8 zu den Einheiten 12 und 14 geleitet wird. Wenn sich das Ventil in dieser Stellung befindet, strömt der gesamte Strom des Kühlwassers durch den Verdampferkühler 22-8. Das Ventil 88 kann jedoch verstellt werden, um das Kühlwasser, daß zu den Einheiten 12 und 14 strömt, zu veranlassen, den Verdampferkühler 22-8 zu umgehen. Auf diese Weise befindet sich das Kühlwasser für die Einheiten 12 und 14 bei einer höheren Temperatur als dasjenige Wasser, das zum Wärmetauscher 70 strömt, wie oben auseinandergesetzt wurde.

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Bei diesem Ausführungsbeispiel liegt die Temperatur des geheizten Wassers im Bereich von 32° C bis 57° C. Im allgemeinen wird diese Temperatur innerhalb dieses Bereiches erhöht, wenn eine Zunahme in der Heizungsbelastung besteht.

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Claims

PATENTANWÄLTE

DR. HUGO WILCKEN · DIPL.-ING. THOMAS WILCKEN -

D - 24 LÜBECK. BREITE STRASSE 52-54 i- I

Cz./Al.

Anmelder: Alden Irving McFarlan, 691 Dorian Road, Westfield, New Jersey, United States of America

Patentansprüche

.) Verfahren zur Schaffung und Erhaltung angenehmer Bedingungen in einer Vielzahl von Zonen oder Gebäuderäumen, wobei ein oder mehrere Zonen oder Räume eine Kühlung erfordern, wenn andere eine Heizung erfordern, dadurch gekennzeichnet, daß getrennte Ströme gekühlter und geheizter Flüssigkeit durch die Heizungsund Kühlungsschritte einer Vielzahl von Kälteeinheiten mit für diese Ströme in Reihe liegenden Strömungswegen erzeugt werden, wobei der Strömungsweg für die geheizte Flüssigkeit, entlang dem von der Kälteeinheit Wärme abgegeben wird, in entgegengesetzter Reihenschaltungsbeziehung steht zur Reihenschaltungsbeziehung des Strömungsweges für den Strom gekühlter Flüssigkeit durch dieselbe Einheit, wodurch eine der Kälteeinheiten die ihr.zufließende Flüssigkeit aufweist, um den Strom gekühlter Flüssigkeit zu bilden, tmd den von ihr wegfließenden Strom geheizter Flüssigkeit aufweist eil dem Ergebnis, daß die durch diese Kälteeinheit fließenden Ströme ihre höchsten entsprechenden Haupttemperaturen aufweisen, und wodurch eine andere Kälte·»

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•J» lüb'ck (0451) 7 5B88 T'Vof: Dr. H. Wilcken, Curau (04505) 210 · Dipl.-Inpj. Th. W r'*i, lobeck !0451] 2 51 59 Ejnki Ccrrr-^fcank A. G., FiI. Lübeck, K»o.-Nr. 39 0187 Fcüsoieck: Ho»·;..- ;ii '9

einheit die ihr zufließende Flüssigkeit aufweist, um den Strom geheizter Flüssigkeit zu bilden, und den von ihr wegfließenden Strom gekühlter Flüssigkeit aufweist mit dem Ergebnis, daß die durch diese andere Kälteeinheit fließenden Ströme ihre niedrigsten entsprechenden Temperaturen aufweisen, daß die Flüssigkeitsströme den zu behandelnden Zonen zugeleitet werden, um die Luft darin wie gewünscht zu heizen oder zu kühlen, daß die Flüssigkeit zu den Kälteeinheiten zurückgeleitet wird und daß eine vollständige Steuerung durchgeführt bzw. Kontrolle ausgeübt wird, um den Strom geheizter Flüssigkeit auf einer Temperatur im Bereich von 52° C bis 57° C zu halten, wenn eine Heizung in einer der Zonen oder Räume gewünscht wird, und um eine Erhöhung der Temperatur in Richtung auf die obere Grenze des genannten Bereichs zu erzeugen, wenn eine Zunahme in der Heizungsbelastung besteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit durch einen einzigen Flüssigkeitsstrom zu den Kälteeinheiten zurückgeleitet wird, der von jeder zu behandelnden Luftzone abfließt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernraum eines Gebäudes durch eine oder mehrere Zonen gebildet wird und während seiner normalen Besetzung und Benutzung eine Kühlungsbelastung hervorruft und daß Wärmeleitungsbelastungen an den Umfangswandungen eine getrennte Zone oder getrennte Zonen bilden.

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4. Anlage zur Schaffung und Erhaltung angenehmer Bedingungen in einer Vielzahl von Zonen oder Gebäuderäumen, wobei ein oder mehrere Zonen oder Räume eine Kühlung erfordern, wenn andere eine Heizung erfordern, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage in Kombination enthält eine Kälteanlage, die eine Anzahl von Kälteeinheiten umfaßt, um getrennte Ströme gekühlter und geheizter Flüssigkeit vorzusehen, durch Einrichtungen zum Liefern der getrennten Ströme zu Luftbehandlungseinheiten und zum Rückleiten der Flüssigkeit zur Kälteanlage, eine Vorrichtung zur Entnahme von Wärme aus der Kälteanlage, wenn ein Überschuß an Wärme vorhanden ist, wobei die Kälteeinheiten Verdampferkühler aufweisen, die einen in Reihe liegenden Strömungsweg für die gekühlte Flüssigkeit vorsehen, wodurch die Rücklaufflüssigkeit stufenweise gekühlt wird, und wobei die Kälteeinheiten Strömungswege für die geheizte Flüssigkeit aufweisen, wodurch die Wärme aus den Kälteeinheiten abgeleitet wird, und zwar in entgegengesetzter Reihenschaltungsbeziehung zur Reihenschaltungsbeziehung der Verdampferkühler,und daß die Anlage Steuereinrichtungen umfaßt, um eine vollständige Steuerung über die gesamte Anlage aus* zuüben, um den Strom der geheizten Flüssigkeit bei einer Temperatur innerhalb des Bereiches von 32° C bis 57° C zu halten, wenn eine Heizung in einer der Zonen oder Räume erforderlich ist, und um tätig zu sein, um die genannte Temperatur in Richtung auf die obere Grenze des genannten Bereichs zu erhöhen, wenn eine Zunahme in der Heizungsbelastung besteht.

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5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Rückleiten der Flüssigkeit zur Kälteanlage aus einer einzigen Leitung besteht, die von Jeder der Luftbehandlungseinheiten abgeht, und daß einer Zone oder einem Raum Wärme entzogen und über die Kälteanlage verwendet wird, eine äußere Zone oder einen äußeren Raum zu heizen.
6. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kälteeinheit einen Zentrifugalkompressor aufweist.
7. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kälteeinheit einen Kondensator mit zwei Sektionen aufweist, wobei eine Sektion den Strömungsweg für die geheizte Flüssigkeit und die andere Sektion den Strömungsweg für die Kühlungsflüssigkeit vorsieht, um Wärme aus der Anlage zu entfernen.
8. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Entnahme von Wärme aus der Anlage einen Kühlturm und eine Nebenleitungseinrichtung umfaßt, um einen Strömungsweg für die Kühlungsflüssigkeit zum Kühlturm vorzusehen, ohne daß dabei die Strömungswege durch die Kälteeinheiten für die geheizte Flüssigkeit passiert werden.
9. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Hilfsheizungseinrichtung für den Strom geheizter Flüssigkeit aufweist.

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10. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Sekundärsystem einschließt, welches umfaßt eine Hilfseinrichtung zum Liefern getrennter Ströme sekundärer gekühlter Flüssigkeit und sekundärer geheizter Flüssigkeit zu einer Anzahl sekundärer Zonen, sekundäre Luftbehandlungseinheiten für die sekundären Zonen, Steuereinrichtungen zum Steuern der Lieferung von Flüssigkeit von jedem der sekundären Ströme zu den sekundären Luftbehandlungseinheiten, zwei Wärmetauschereinheiten, durch die die sekundären Ströme entsprechend fließen, Einrichtungen zum Liefern eines Teils der gekühlten Flüssigkeit zu einem der Wärmetauschereinheiten, wodurch der sekundäre Strom gekühlter Flüssigkeit erzeugt wird, und zum Liefern eines Teils der geheizten Flüssigkeit zur anderen der Wärmetauschereinheiten, um den sekundären Strom geheizter Flüssigkeit zu erzeugen, und Einrichtungen zum Zirkulieren der Flüssigkeit von den sekundären Luftbehandlungseinheiten durch die Wärmetauschereinheiten.

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