DE2432308A1

DE2432308A1 - Verfahren und vorrichtung zum kuehlen von luft

Info

Publication number: DE2432308A1
Application number: DE2432308A
Authority: DE
Inventors: Carl Munters; Per Norbaeck
Original assignee: Carl Munters AB
Current assignee: Carl Munters AB
Priority date: 1973-07-18
Filing date: 1974-07-05
Publication date: 1975-02-13
Also published as: IT1017190B; ZA744378B; BR7405914D0; SE383777B; NO144364B; DK384674A; SE7310061L; FR2238121A1; NO144364C; JPS5049752A; JPS5747399B2; CH596510A5; FI57478B; DE2432308C3; NO742617L; BE817796A; AU7130174A; FI57478C; ES428360A1; GB1471610A

Description

ρ_ί._:ν?

Dr. Ing. H. Negcpdank Dipl. hg. H. Heiuck - Dip S- Phys. V/ Schmitz Dip'.. Ing. E. Greaifs - Dipl.-Ing. V;. V/-nr,3rt

8 Müaclien 2, Mozartstraße 2Ϊ

Teielon 5380586

AKTiEBOLAGET carl munters

Industrivägen 1

S-191 if7 Sollentuna/Schweden 5. Juli 1974

Anwaltsakte M-3165

Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von Luft.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen eines ersten Luftstroms, im nachstehenden auch Nutzluftstrom genannt, mittels eines zweiten Luftstroms, im nachstehenden auch Hilfsluftstrom genannt, in einem Rekuperativwärmeaustauscher, der zwei voneinander getrennte Gruppen von Durchlässen oder Kanälen hat, durch deren Wände ein Wärmeaustausch zwischen den beiden Luftströmen stattfindet.

Die Erfindung bezweckt die. Schaffung eines hohen Kühlwirkungsgrades in dem Wärmeaustauscher, derart, dass sich die Klimatisierung der für eine Räumlichkeit bestimmten Nutzluft auf einen gewünschten Temperaturpegel ausschliesslich oder zu einem wesentlichen Teil mit Hilfe des Rekuperativwärmeaustauschers bewerkstelligen lässt. Dies gilt insbesondere für solche klimatischen Verhältnisse, wo warme atmosphärische Luft einen niedrigen relativen Feuchtigkeitsgehalt hat. Die Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Wände der Kanäle für den Hilfsluftstrom mit Wasser benetzt werden, das mittels dieses Luftstromes zum Verdampfen gebracht wird, während der Nutzluftstrom die dazwischenliegenden Kanäle mit im wesentlichen unverändertem Feuchtigkeitsgehalt durchstreicht,

Die Kühlwirkung wird weiterhin dadurch gesteigert, dass als Hilfsluftstrom ganz oder teilweise ein Luftstrom verwendet wird, der zuvor durch die mit benetzten Wänden versehenen

509807/0291

Kanäle des Wärmeaustauschers bzw, eines Hilfswärmeaustauschers hindurchgegangen ist. Die Erfindung umfasst auch eine für die Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung.

Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf einige in den anliegenden Zeichnungen beispielsweise gezeigte Ausführ ung sf ormen für die Durchführung des Verfahrens näher beschrieben werden, und dabei sollen auch weitere, die Erfindung kennzeichnende Eigenschaften angegeben werden. Es zeigen:

Fig. 1-5 schematisch fünf verschiedene Ausführungsformen der Erfindung;

Fig. 5A einen Teil des Wärmeaustauschers gemäss der Fig. 5 in Schnitt und grösserem Masstab;

Fig. 6 schaubildlich und aufgeschnitten einen Teil eines Wärmeaustauschers in vergrössertem Masstab; und

Fig. 7 und 8 zwei Wärmediagramme für feuchte Luft entsprechend den Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 2.

In den Zeichnungen ist mit 10 ein Wärmeaustauscher der Rekuperativbauart bezeichnet, d.h. ein Wärmeaustauscher mit zwei Gruppen von Durchlässen oder Kanälen, die voneinander so getrennt sind, dass die durch diese Gruppen hindurchstreichenden Luftströme nicht in unmittelbaren Kontakt miteinander kommen. Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 - H arbeitet der Wärmeaus- · tauscher nach dem QuerStromprinzip, d.h. die beiden Luftströme durchstreichen den Wärmeaustauscher in rechtem Winkel zueinander.

Gemäss der Fig. 6 ist der Wärmeaustauscher mit eine ersten Gruppe 12 von Kanälen ausgestaltet, in denen die Hauptströmungsrichtung der Luft waagerecht ist, wie mit den Pfeilen 14 angedeutet ist. Diese Kanäle sind von zueinander parallelen Wänden 16 begrenzt, die aus einem für Luft bzw. Dampf undurchlässigen Werkstoff, wie Kunststoff oder einem hochgradig wärmeleitenden

509807/0291

Metall, wie Aluminium oder Kupfer, bestehen. Für den Abstand zwischen ihnen sorgen querverlaufende Wandteile 18 aus demselben oder ähnlichem Werkstoff, die in den Figuren schematisch als flache, mit den Wänden 16 fest verbundene Streifen angedeutet sind, aber auch z.B. aus einer gewellten oder gefalteten Zwischenschicht mit waagerecht verlaufenden Wellungen oder Falten gebildet sein können.

Eine zweite Gruppe 20 von Kanälen erstreckt sich in lotrechter Richtung, wobei die Kanäle von einem Belag oder einer Schicht 22 eines Werkstoffes mit netzbaren, d.h. Wasser saugenden bzw. ausbreitenden Eigenschaften begrenzt sind. Die Schicht kann aus porigem Papier aus Zellstoff-, Asbest- oder Glasfasern gefertigt sein. Es kann auch eine geflockte oder veloutierte Kunststoffschicht zur Anwendung kommen. Die Kanäle sind auch in diesem Fall durch Viereckform schematisch angedeutet. Die netzbaren Schichten 22 liegen an den Wänden 16 bzw. den diese verbindenden Querwänden 24 aus zweckmässig demselben Werkstoff wie die Querwände 18 an. Die Strömungsrichtung für die Luft durch die zweite Gruppe von Kanälen ist lotrecht abwärts gerichtet, wie durch die Pfeile 26 angedeutet.

Der in der Fig. 6 gezeigte Aufbau des Wärmeaustauschers 10 ist, wie bereits erwähnt, lediglich schematisch. Wesentlich ist, dass die beiden Gruppen durch Trennwände 16 voneinander getrennt sind, die einen Austausch nur durch Wärmeleitung zwischen den beiden Gruppen von Kanälen gestatten* .Ferner sollen Abstandshalter oder Verbindungsquerwände so geformt bzw. beschaffen seini dass der bestmögliche Wärmeübergang zwischen den beiden Luftströmen stattfindet. Die Kanäle oder Durchlässe können zwischen den Trennwänden 16 in der ganzen Erstreckung der Wände zusammenhängend sein.

Bei der Ausführungsform nach der Fig. 1 wird atmosphärische Luft mittels eines Ziehers 28 eingespeist und in einen Nutzluftstrom 3 0 und einen Hilfsluftstrom 32 aufgeteilt. Der Nutz-

509807/0291

luftstrom 3 0 geht waagerecht durch die Kanalgruppe 12 des Wärmeaustauschers 10 hindurch. Ein Teilstrom oder Hilfsluftstrom strömt entlang der Linie 32 lotrecht abwärts durch die zweite Kanalgruppe 20 des Wärmeaustauschers. Die Wände 22 dieser Gruppe werden gleichzeitig dadurch benetzt, dass Wasser von oben zugeführt wird, wie durch einen Verteiler 34 angedeutet ist. Die Kanäle 12 sind an den oberen und unteren waagerechten Seitenflächen des Wärmeaustauschers geschlossen, während die Kanäle 20 an den beiden lotrechten Seitenflächen des Wärmeaustauschers enden. Die Zuführ von Wasser ist so begrenzt, dass die Schichten 22 benetzt gehalten werden, aber nicht mehr. Immerhin kann eine gewisse Umwälzung des Wassers zulässig sein, z.B. dadurch, dass sich der Verteiler 34 über die obere Gabelfläche des Wärmeaustauschers bewegt und dabei mit Unterbrechungen und nur kurzseitig einen Überschuss an Wasser zuführt, der sich dann unten unterhalb des Wärmeaustauschers ansammelt, um danach in an sich bekannter Weise zu dem Verteiler 34 zurückgeleitet zu werden. Dadurch, dass Luft und Wasser das Kanalsystem 20 in derselben Richtung durchstreichen, trägt die Luft dazu bei, einen Überschuss an zugeführtem Wasser schnell zu entfernen.

In dem in der Fig. 7 dargestellten Wärmediagramm für feuchte Luft bezeichnet die Ordinate den absoluten Dampfgehalt der Luft in g/kg Luft und die Abzisse die Temperatur der Luft in ⁰C. Die Kurve 42 bezeichnet den Zustand für feuchtigkextsgesättxgte Luft als sog. Sättigungskurve. Für den Zustand der atmosphäre · ischen oder Aussenluft wird angenommen, er entspreche dem Punkt 36 im Diagramm mit einer Temperatur von 3 0⁰C. Der relative Feuchtigkeitsgehalt dieser Luft wird als niedrig, wie 30 % angenommen. In den Kanälen 20 erfährt die Hilfsluft durch Verdunstung von Wasser aus den benetzten Schichten 22 eine Zustandsveränderung gemäss der Linie 48, d.h. eine Auffeuchtung unter gleichzeitiger Steigerung ihres Wärmegehalts oder ihrer Enthalpie zu dem Punkt 50, der in der Nähe der Kurve 42 für

509807/0291

gesättigte Luft liegt. Hierbei werden die Wände 22 gekühlt und kühlen ihrerseits den durch die Kanäle 12 hindurchstreichenden Nutzluftstrom bei unverändertem absoluten Feuchtigkeitsgehalt, d.h. entlang der Linie 43. In dem Diagramm ist angenommen worden, dass die Nutzluft auf die Temperatur von 20⁰C gemäss dem Punkt 44 gekühlt wird. Diesen Zustand hat der Nutzluftstrom also, wenn er für den vorgesehenen Zweck, z.B. die Kühlung von Räumen, eingesetzt wird. Der Hilfsluftstrom ist hinter dem Wärmeaustauscher verbraucht und wird in die Umgebung entweichen gelassen. Bei dieser Ausführung braucht die Menge an Hilfsluft nur einen kleineren Teil der Nutzluftmenge auszumachen. In dem in Rede stehenden Beispiel ist er als 30 % der Nutzluftmenge angenommen worden. Das herkömmliche Verfahren zum Kühlen von Luft durch Verdunsten von Wasser besteht darin, die Nutzluft durch eine Düsenkammer oder einen nassen Einsatzkörper hindurchgehen zu lassen, wobei die Nutzluft durch Verdunstung ihre Temperatur gesenkt erhält, während gleichzeitig ihr Feuchtigkeitsgehalt zunimmt. Die daraus sich ergebende ZuStandsveränderung folgt der Linie 3 8 (einer sog. t„ , . -Linie) und die äusserste Grenze für die mit diesem Verfahren erzielbare Kühlung wird von dem Punkt 40 auf der Sättigungskurve dargestellt. In der. Praxis kommt man jedoch nicht so weit, weil der Punkt 40 einem Wirkungsgrad von 100 % entspricht, vielmehr ist in der Fig. 7 der Punkt 46 bei 20° als praktisch erreichbares Bestergebnis anzusehen.

Vergleicht man nun den Zustand von durch herkömmliche Verdampfungskühlung (Punkt 46) gekühlter Luft mit durch mittelbare Verdampfungskühlung (Punkt 44) gemäss dem in den Fig. 1 und 7 veranschaulichten Verfahren gekühlter Luft, so ergibt sich, dass die mittelbar'gekühlte Luft einen bedeutend niedrigeren Feuchtigkeitsgehalt bei derselben Temperatur hat, was bei der nachfolgenden Verwendung der Luft von sehr grosser Bedeutung ist.

509807/0291

Gemäss der Erfindung wurde somit eine beträchtliche Temperatursenkung iia Nutzluftstrom, in veranschaulichtem Beispiel um 10 C, erzielt. Im Punkt 44 kann die Nutzluft noch einen verhältnismässig niedrigen Feuchtigkeitsgehalt, wie z.B. 45 %, haben. Eine weitere Senkung der Temperatur dieser Luft lässt sich somit entlang der Linie 51 erhalten, wenn man sie danach einen Auffeuchter bekannter Art durchstreichen lässt.

Die Ausführungsform nach der Fig. 2 mit zugehörigem Wärmediagramm für feuchte Luft gemäss der Fig. 8 unterscheidet sich von der vorbeschriebenen dadurch, dass der ganze durch den Luftzieher 28 eingesogene Strom 3 0 von atmosphärischer oder Aussenluft zunächst das Kanalsystem' 12 des Wärmeaustauschers 10 zu durchstreichen hat. In der Strömungsrichtung gesehen _m hinter dem Wärmeaustauscher wird nun ein Hilfsluftstrom 52 entnommen, der in dem Kanalsystem 20 unter Kontakt mit den benetzten oder feuchten Schichten 22 abwärts strömt. Dies hat zur Folge, dass sich die Nutzluft noch niedriger kühlen lässt als in der Anlage nach Fig. 1, weil .die Eintrittstemperatur des Hilfsluftstromes und vor allem seine sog. nasse Temperatur niedriger ist als gemäss der Fig. 7. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist angenommen worden, dass eine Kühlung bis zu dem Punkt 53 auf der Linie 43, der einer Temperatur von 15 C entspricht,-erfolgt ist. Die Zustands veränderung des Hilfsluftstroms folgt der Linie 54, und zwar von dem Punkt 53 hinauf zu dem in dem Diagramm höher liegenden Punkt 55. Danach geht der Hilfsluftstrom in die Aussenatmosphäre zurück. /

Bei dieser Ausführungsform hat also der Hilfsluftstrom ausser der Nutzluft auch sich selbst zu kühlen. Deswegen ist in der Regel ein grösserer Hilfsluftstrom erforderlich als bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform. In dem Beispiel wurde das Verhältnis zwischen der Hilfsluftmenge und der Nutzluft-

509807/0291

menge als 1:2 angenommen. Dafür hat man eine stark erhöhte Kühlwirkung erhalten. Man hat sogar eine niedrigere Temperatur für die Nutzluft erreicht als überhaupt theoretisch mit herkömmlicher Verdunstungskühlung (Punkt 40) erreichbar ist.

Durch gegebenenfalls zusätzliche Auffeuchtung der Nutzluft in einer herkömmlichen Auffeuchtungsvorrxchtung kann man ihren Endzustand dahin bringen, dass er irgendwo auf der Linie liegt» die auf der Sättigungskurve in dem Punkt 58 endet, somit auf eine Temperatur bis herunter zu 12 C.

Bei der Ausführungsform nach der Fig. 3 ist der Hilfsluftstrom in zwei Teilströme aufgeteilt, nämlich einen ersten Teilstrom 60, der dem eintretenden Luftstrom 3 0 in der Strömungsrichtung vor dem Wärmeaustauscher entnommen wird, d.h. der keine Kühlung in dem Wärmeaustauscher unterworfen gewesen ist und somit dem Luftstrom 32 in der Fig. 1 entspricht. Der zweite Teilstrom wird in der Strömungsrichtung hinter dem Wärmeaustauscher dem gekühlten Nutzluftstrom 30, also nach dessen Durchgang durch diesen Wärmeaustauscher, entnommen. Der Nutzluftstrom 3 tauscht Wärme zunächst mit dem Teilstrom 6 0 und danach mit dem Teilstrom .62 aus. Die beiden Teilströme durchstreichen somit je einen zugehörigen Teil des Kanalsystems 20, das als ganzes mit Hilfe des Wasserverteilers 34 genetzt wird. Diese Ausführung kann denselben Endzustand ergeben wie gemäss der Fig. 8, aber mit einer kleineren durch das Kanalsystem 12 gewältzten Hilfsluftmenge.

Bei. der Ausführungsform nach Fig. 4 ist parallel .zu einem Wärmeaustauscher 10 und gegebenenfalls mit diesem zusammengebaut ein Hxlfswärmeaustauscher 64 vorgesehen, der dieselbe grundsätzliche Ausführung aufweist wie der Wärmeaustauscher 10, jedoch die einzige Aufgabe hat, den Hilfsluftstrom zu dem Wärmeaustauscher 10 zu erzeugen. Durch einen Luftzieher 66 wird ein Hilfsluftstrom 68 eingeführt, der das Kanal-

— 8 —

509807/0291

system 12 des Hilfsaustauschers 64 waagerecht durchstreicht, wobei in der Strömungsrichtung gesehen hinter diesem Hilfsluftstrom ein kleinerer Teilstrom 7 0 entnommen wird, der lotrecht durch das Kanalsystem 20 des Wärmeaustauschers hindurchgeht und in derselben Weise, wie oben beschrieben wurde, mit Hilfe von über eine Verteilvorrichtung 7 2 zugeführtes Wasser aufgefeuchtet wird. Der verbleibende, lediglich gekühlte Hilfsluftstrom 74- tritt in den Wärmeaustauscher 10 über und kühlt dort den Nutzluftstrom 3 0 in derselben Weise wie gemäss dem Wärmediagramm für feuchte Luft in der Fig. 8.

Die Temperatur des Hilfsluftstromes kann nach dieser Kühlung gesenkt werden, wenn man hierzu Luft mit niedrigerem Feuchtigkeitsgehalt als dem der Aussenluft, d.h. entfeuchtete Luft benutzt. Solche Luft kann aus den gekühlten Räumlichkeiten kommende Luft in solchen Fällen sein, wo der Feuchtigkeitsgehalt der Räumlichkeitsluft mit Hilfe einer Klimaanlage gesenkt worden ist. Man kann auch die Aussenluft vor ihrem Eintritt in den Austauscher entfeuchten. Eine derartige Einrichtung ist in der Fig. 4 angedeutet, wo der Hilfsluftstrom 68 zunächst dazu gebracht wird, einen regenerativen Feuchtigkeitsaustauscher 76 bekannter Art zu durchstreichen, dessen Rotor mittels eines Luftstroms 78 regeneriert wird, der seinerseits von einem Luftzieher 8 0 erzeugt und mittels eines Heizkörpers 82 auf Regeneriertemperatur erwärmt wird.

Bei Erzeugung eines Hilfsluftstroms in einem von dem Hauptwärmeaustauscher getrennten Wärmeaustauscher braucht das Luftziehersystem für den Hilfsluftstrom nur so bemessen zu werden, dass es den verhältnismässig niedrigen Widerstand überwindet, den die Wärmeaustauscher und deren Verbindungsleitungen bieten. Der Luftzieher 28 des.Nutzluftstromes 3 0 muss dagegen oft mit einem vielfach höheren Druck arbeiten, um den Widerstand in den Rohrleitungen zu überwinden, die den Wärmeaustauscher mit den verschiedenen, zu kühlenden

509807/0291

Räumlichkeiten verbinden, und dazu die Druckgefälle in Filter, Heiz- und Kühlkörpern und in Einblasgliedern. Durch die vorgeschlagene Ausführung gewinnt man also eine wesentliche Einsparung an benötigter Luftzieherleistung ο Ferner kann das Hilfsluftsystem zeitweilig ganz abgeschaltet werden, wenn nämlich eine Kühlung der Luft in den Räumlichkeiten nicht gewünscht wird, was die erforderliche Luftzieherleistung noch mehr verringert. Die Abschaltung kann ausserdem ohne Störung der Strömungsverhältnisse im Nutzluftkreis vorgenommen werden. Hinzu kommt noch, dass man grössere Möglichkeiten zu Abänderungen beim Einbau des Austauschers sowie bei Bestimmung seiner Abmessungen erhält. So kann man, wie in der Fig. 4 angedeutet, dem Hxlfsluftaustauscher 64 eine grössere_iDurchstreichtiefe geben, als dem Austauscher 10, was ermöglicht, den Hilfsluftstrom auf eine noch niedrigere Temperatur zu kühlen. Diese niedrigere Temperatur hat ihrerseits zur Folge, dass der Nutzluft die erforderliche Kühlung mit einer geringeren Durchstreichtiefe gegeben werden kann, was sich vorteilhaft auswirkt, um die erforderliche Luftzieherleistung des Nutζluftziehers 28 möglichst klein zu"halten.

Ein gemäss der Ausführungsform der Fig. 4 erzeugter Hilfs-Huftstrom 74 lässt sich auch in anderer Weise als in dem Austauscher 10 verwenden. So kann man den Hilfsluftstrom 71 einen Kühlturm durchstreichen und dort Wasser auf eine niedrigere Temperatur kühlen lassen, als mit unbehandelter Aussenluft möglich ist. Das gekühlte Wasser kann seinerseits dazu benutzt werden, in einem gebräuchlichen Kühlrohrsystem die Nutzluft 3 0 zu kühlen.

Die Ausführungsform nach der Fig. 5 unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen dadurch, dass die beiden Luftströme ihre Kanalsysteme in Gegenstrom oder zur Hauptsache Gegenstrom durchstreichen. Die in den Fig. 5 und 5A gezeigte Ausführungsform gleicht der in der Fig. 2 veranschaulichten insofern, als sowohl Nutz- als auch Hilfsluft gleichzeitig im trockenen

- 10 -

509807/0291

Teil des Austauschers gekühlt werden. Der unbehandelte Luftstrom wird wie zuvor z.B. der Aussenatmosphäre entnommen und verteilt sich dann von der Leitung 30 auf das Kanalsystem 12 über eine am Oberteil der lotrechten Seitenflächen des Wärmeaustauschers 10 vorgesehene Einlassöffnung 84« Von.dieser Einlassöffnung erstrecken sich die Kanäle 12 in dem Wärmeaustauscher zunächst waagerecht nach innen und dann lotrecht nach unten, derart_s dass der gekühlte Mutsluftstrom 86 an der Unterseite des Austauschers austritt₃ während der Hilfsluftstrom 88 unmittelbar in das daneben gelegene Kanalsystem 20 eintritt, das dieser Hilfsluftstrom dann in Gegenstrom zu der Luft in dem Kanalsystem 12 während des Hauptteils ihres Durchganges durch den Austauscher durchstreicht«» Die Fig«, 5 zeigt einen unteren Sammeltrog 90 für umgewälztes, von der Verteilvorrichtung 3*f herrührendes tlberschusswassei·^ das aus dem Trog durch eine Leitung 92 zu der Verteilvorrichtung zurückgepumpt wird.

Die Anwendung von Gegenstrom ermöglicht die vollständigste Ausnützung des verfügbaren Kühlpotentials der verwendeten Luftströme unter Beibehaltung niedriger Druckgefälle=, Die gezeigte Ausführungsform arbeitet mit Gegenstrom über den Hauptteil der Strömungstiefe und einem allmählichen Übergang zu Querstrom in dem Teil des Austauschers, wo der Luftstrom 30 in diesen eintritt. Von Bedeutung für das Endergebnis ist, dass man mit Gegenstrom während des Teils des Prozesses arbeitet, wo man normalerweise die kleinsten Treibkräfte für den Temperaturaustausch hat, d.h. im kältesten Teil des Austauschers. Die Ausführung mit Gegenstrom in gerade diesem Teil des Austauschers ergibt deswegen die bestmögliche Kühlwirkung. . '

Auch vom Gesichtspunkt des Raumbedarfs aus hat die beschriebene Ausführung mit Gegenstrom augenfällige Vorteile, und zwar dadurch, dass der Hilfs luft strom nach seiner» Kühlung unmittelbar

- 11 -

509807/0291

Ak

in den nassen Teil des Austauschers eintritt. Es sind deswegen keine zusätzlichen Verbindungsleitungen von der trockenen Seite zu der nassen erforderlich.

Von wesentlicher Bedeutung für die Arbeit der beschriebenen Vorrichtungen ist die Art, in der die Verdunstung von den nassen Oberflächen geordnet ist und aufrechterhalten wird. Man könnte sich vorstellen, die Verdunstung von Feuchtigkeit in den Hilfsluftstrom dadurch erfolgen zu lassen, dass man feine Wassertropfen in diesen Hilfsluftstrom einspritzt. Dann würde die Kühlung von der Oberfläche der Wassertropfen ausgehen, sich zu der Luft fortplanzen und von diese zu der Zwischenwand und schliesslich von dort in die Nutzluft. Nach dem Prinzip der Erfindung ist dagegen wesentlich, dass die Verdunstung zur Hauptsache unmittelbar von der Trennwand zwischen Hilfsluft und Nutzluft stattfindet, um auf diese Weise den höchstmöglichen Wirkungsgrad zu erreichen. Hierüber hinaus ist es gemäss der Erfindung von ausschlaggebender Bedeutung, dass die durchschnittlichen Wasserflüsse, die zur Anwendung kommen, um die Oberflächen, von denen die Verdunstung stattfindet, nass zu halten, so klein wie möglich sind. Grosse fliessende Wassermengen gleichen die in dem Austauscher entstehenden Temperaturgefälle aus und verringern dadurch erheblich die Kühlwirkung.

Gemäss der Erfindung wird ein im wesentlichen stationärer Flüssigkeitsfilm dadurch aufrechterhalten, dass die Trennwände zwischen den Luftströmen auf der nassen Seite mit einer wassersaugenden bzw. wasserabsorbierenden Schicht versehen sind, wodurch die gegenseitige Beeinflussung der strömenden Mittel in wünschenswerter Weise erfolgt, d.h. ohne nennenswerte Einwirkung in temperaturausgleichender Richtung auf die Wärmekapazität von strömendem Wasser. Die saugenden bzw. absorbierenden Schichten beseitigen somit den Bedarf an grossen und ständig über jeden einzelnen Teil der nassen Flächen strömenden

- 12 -

509807/0291

Wassermengen. Die Verdunstungsflächen können stattdessen m zeitlichen Abständen benetzt werden und halten sich dann über einen Zeitraum hinaus nass, der sich über viele Minuten erstrecken lässt, bevor die nächste Nässung erforderlich wird. Vorteilhaft' ist es, während eines_ kurzen Nässungszeitraums eine intensive Bespülung vorzusehen, so dass Staubteilchen und aus dem Wasser herrührende Minei'alablagerungen weggespült werden. Eine solche Nässung kann dadurch erfolgen, dass über die ganze oder einen grossen Teil der mit Wasser zu bespritzenden Fläche die Oberflächen kurzseitig und intensiv geduscht werden. Man kann sich auch einer Verteilervorrichtung bedienen, die sich mit einem ununterbrochenen Wasserfluss langsam über die zu bewässernde Fläche bewegt und zu gleicher Zeit einen starken Wasserstrom nur einem Kanal oder einigen wenigen Kanälen oder Spalten zuführt. Durch die übrigen Kanäle oder Spalten strömt inzwischen der Hilfsluftstrom weiter unbehindert hindurch. Der Überschuss an Wasser, der in dieser Weise zugeführt wird, sammelt sich in einem Trog unter dem Austauscher und wird zu dem Wasserverteiler zurückgeführt. Man führt dem System so'viel Wasser zu, wie erforderlich ist, um das verdunstete Wasser zu ersetzen, und ausserdem eine zusätzliche Menge, um den Gehalt an Mineralien in dem umgewälzten . Wasser niedrig zu halten. Bei einer Wasserzufuhr in der vorbeschriebenen Weise hält man die Länge der Wasserzufuhrzeit erheblich kürzer als die dazwischenliegende Verdunstungszeit.

Bei den in den Zeichnungsfiguren als Beispiele gezeigten Ausführungsformen befinden sich die Luftzieher von den Austauschern. Dies ist von Bedeutung für die Erzielung der höchsten Kühlwirkung. Während des Durchgangs durch die Luftzieher wird nämlich die Luft in gewissem Ausmass erwärmt» Da nun die Luft nach dieser Erwärmung aber in dem Austauscher wieder gekühlt wird, wird diese Wärmemenge mit der Hilfsluft weggeleitet, statt in die zu kühlende Räumlichkeit eingeführt zu werden.

- 13 -

509807/0291

γ/

Die Wässerungs- oder Benetzungsvorrichtungen in den Zeichnungsfiguren lassen erkennen, dass der Wasserfilm" dadurch aufrechterhalten wird, dass man Wasser mit einer Strömungsrichtung zuführt, die mit der Strömungsrichtung der Hilfsluft zusammenfällt oder ihr genau entgegengesetzt gerichtet ist. Man kann aber auch die Wasserzufuhr so einrichten, dass sie in lotrechter Richtung vor sich geht, während sich der Hilfsluftstrom in waagerechter Richtung durch den Austauscher bewegt.

- Patentansprüche -

509807/0 291

Claims

Patentansprüche

/ 1·) Verfahren zum Kühlen eines ersten Luftstroms - Nutzluftvsxroms - mittels eines zweiten Luftstroms - Hilfsluftstroms in einem Rekuperativwärmeaustauscher, der zwei voneinander getrennte Gruppen von Durchlässen oder Kanälen hat, durch deren Wände ein Wärmeaustausch zwischen den beiden Luftströmen stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände der Kanäle für den Hilfsluftstrom mit Wasser benetzt gehalten werden₃ das mittels dieses Luftstroms zum Verdampfen gebracht wird» während der Nutzluftstrom seine Kanäle mit im wesentlichen unverändertem Feuchtigkeitsgehalt durchstreicht.
2. Verfahren nach Anspruch !^dadurch gekennzeichnet,, dass, nachdem der erste Luftstrom die eine Gruppe von Kanälen durchstrichen hat und in diesen gekühlt worden ist, ein Teil der in dieser Weise gekühlten Luft entnommen und durch die zweite Gruppe von Kanälen unter Kontakt mit dem deren Wände benetzendem Wasser geleit'et wird.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2₉dadureh gekennzeichnet, dass der erste Luftström seine Kanäle in dem ganzen Wärmeaustauscher durchstreicht und an der zweiten Gruppe von mit Wasser benetzten Kanalwänden in deren ganzen Erstreckung vorbeistreicht, während der zweite Luftstrom in einer ersten Zone aus einem in dem Wärmeaustauscher unbehandelten Luftstrom und in einer zweiten Zone aus einem Teilstrom besteht, der dem ersten Luftstrom entnommen wird, nachdem dieser in den beiden Zonen durch Wärmeaustausch mit den durch diese hindurchstreichenden Luftströmen gekühlt worden ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,dadurch gekennzeichne t, dass ein Hilfsluftstrom in einem gesonderten Wärmeaustauscher bzw. einem Teil des Wärmeaustauschers, der von dem Nutzluft erzeugenden Wärmeaustauscher getrennt ist, erzeugt wird (Fig. Ό.

- 15 -

509807/0291

as
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der erste als auch der zweite Luftstrom der Aussenatmosphäre entnommen werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Luftströme aus im voraus in einem Feuchtigkeitsaustauscher getrockneter Luft besteht.
7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Rekuperativwärmeaustauscher, der zwei voneinander getrennte Gruppen von Durchlässen aufweist, die von je einem Luftstrom, und zwar dem Nutzluftstrom bzw. dem Hilfsluftstrom, durchstrichen werden und über gemeinsame Wände der Durchlässe in wärmeleitender Verbindung miteinander stehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlässe (20) für den Hilfsluftstrom von Wänden aus netzbarem Werkstoff (2 2) begrenzt sind, und dass diesen Durchlässen Wasser in verhältnismässig langen Zeitabständen von einer Verteilvorrichtung (34) zugeführt wird, das in dem die Durchlässe durchstreichenden Hilfsluftstrom (32) verdunstet und dann seinerseits die die Durchlässe (12) der zweiten Gruppe durchstreichenden Nutzluftstrom (30) kühlt, ohne den absoluten Feuchtigkeitsgehalt dieses NutζluftStroms zu ändern.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,dadurch gekenn ze ichnet, dass die beiden Gruppen von Durchlässen (12, 20) ausserhalb des Wärmeaustauschers (10) durch eine Leitung miteinander in Verbindung sind, derart, dass der Hilfsluftstrom (52) in der Gruppe der benetzten Durchlässe (20) ganz oder teilweise aus bereits in der anderen Gruppe von Durchlässen (12) gekühlter Luft besteht.

- 16 -

509807/0291
9. Vorrichtung nach Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennz eichnet, dass ein erster Teil der Durchlässe für die Nutzluftstrom in wärmeleitender Verbindung mit den benetzten Durchlässen steht, denen Luft durch eine Leitung zugeführt ist, die in der Strömungsrichtung gesehen oberhalb des Wärmeaustauschers gelegen ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 -9, dadurch •gekennzeichnet, dass der Hilfsluftstrom (68) in einem gesonderten Rekuperativwärmeaustauscher (64) erzeugt und mittels eines eigenen Luftziehers (66) zu den benetzten Durchlässen in dem Wärmeaustauscher für den Nutzluftstrom gefördert wird.

5 0 9807/0291