DE2440941A1 - Anlage zur klimatisierung von fertigungsraeumen - Google Patents

Description

PATE NTAN WALT- DR. H E RMAN N O. TH. D I EH L · D I P L O M P H Y S I K E R D-8000 MÖNCHEN 19 - F LD GG ENSTR ASSE 1 7 - T EL E!F O N ,. O 89 / 17 7 O

. KLG 1012 D 2U0941

Firma KLG Klima- und Lüftungstechnische Anlagen GmbH 8 München 60, Landsbergerstr. 495

Anlage zur Klimatisierung von Fertigungsräumen

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Klimatisierung von Fertigungsräumen, insbesondere in Verbindung mit einer Klimaanlage, bei der die Luft mittels eines Kühlungs-Wärmetauschers und mindestens eines Beheizungs-Wärmetauschers auf eine vorgegebene Temperatur gebracht wird, und ein Verdampfer von wenigstens einer Kältemaschine für den Sommerbetrieb in Wärmeaustausch mit dem Kreislauf des den Kühlungs-Wärme tauscher durchströenden Wärmeübertragungsmediums steht.

In Fabrikationsanlagen befinden sich vielfach Bearbeitungsund Fertigungsmaschinen, welche gekühlt werden müßen. Hierzu gehören beispielsweise Schweißgeräte, die eine Wasserkühlung enthalten. Das Kühlwasser wird hierbei aus dem öffentlichen Leitungsnetz genommen, oder aus Bächen, sowie aus eigenen Brunnen, Zisternen oder Sammelbehältern, in welchen Regenwasser gesammelt wird. Nachdem dieses Kühlwasser durch die zu kühlenden Geräte gelaufen ist, wird es im Regelfalle in die kommunale Entwässerung oder in einen nahegelegenen Bach geleitet. Im zuerst genannten Falle führt dies zu einer Aufheizung der kommunalen Entwässerung. Wenn dagegen das Kühlwasser in einen Bach geleitet wird, erfährt dieser eine

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thermische Belastung. Diese thermische Belastung stört das biologische Gleichgewicht und macht für viele Pischarten einen Aufenthalt unmöglich. Darüberhinaus kommt es bevorzugt zur Nebel- und Taubildung in der Umgebung der so aufgeheizten Bäche. Diese bei einer Durchlauf-Kühlung unvermeidlichen klimatologischen Beeinflussungen sind insbesondere dann sehr störend, wenn in einem Gebiet eine größere Zusammenballung von Industrien besteht. Auch im Hinblick auf die zunehmende Rohstoffverknappung auf dem Brennstoffsektor und die sich hieraus ergebenden steigenden Kosten ist es nachteilig, wenn bei einer derartigen Durchlauf-Kühlung die an das Kühlmedium abgegebene Wärme ungenutzt ins Freie gelangt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Klimatisierung für Fertigungsräume zu schaffen, bei der die ungenutzt ins Freie abgegebene Wärme zu Heizungszwecken herangezogen werden kann, und bei der die klimatologischen Beeinflussungen weitgehend vermieden sind. Diese Aufgabe wird bei einer Anlage der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Kühlkreislauf eines mit dem Verdampfer einer Kältemaschine in Wärmeaustausch stehenden Wärmeübertragunsmediums wenigstens ein weiterer Wärmetauscher eingeschaltet ist, der zur Wärmeabfuhr von mindestens einer bei ihrem Betrieb zu kühlenden Vorrichtung dient, und daß ein Beheizungs-Wärmetauscher in einen weiteren Kreislauf eines Wärmeübertragungsmediums einschaltbar ist, das mit dem Kondensator der Kältemaschine in Wärmeaustausch steht, so daß die Kältemaschine, indem sie als Wärmepumpe arbeitet, der zu kühlenden Vorrichtung Wärme entziehen und über den Beheizungs-Wärmetauscher den Fertigungsräumen zuführen kann. Die zu kühlende Vorrichtung ist hierbei vorzugsweise eine Fertigungsmaschine. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist in die Schleife des Kühlkreislaufes, welche den Wärmetauscher enthält,und stromab von diesem ein Heizungs-WärmetausGher einschaltbar, der zu einer weiteren Erwärmung der Fertigungsräume dient.

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Unter einer Klimatisierung von Fertigungsräumen ist hierbei eine Belüftung und Erwärmung der Fertigungsräume zu verstehen, zu der gegebenenfalls auch noch eine Kühlung hinzukommen kann, wobei jedoch die Ausgestaltung dieser Kühlung nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist. Wenn daher eine Kühlung erwünscht ist, wird dies in herkömmlicher Weise durchgeführt. Es wird daher auf die Kühlung nicht näher eingegangen.

Mit der Erfindung gelingt eine wirtschaftliche Klimatisierung der Fertigungsräume unter Vermeidung der vorstehend genannten schädlichen Umweltbeeinflussungen.

Die Verwendung von Kältemaschinen zu Kühlzwecken ist seit langem bekannt. Man könnte daher daran denken, zwecks Vermeidung der bei einer Durchlauf-Kühlung auftretenden Probleme zur Kühlung einer Fertigungsmaschine eine Kälteanlage zu verwenden. Einer derartigen Anordnung müßte jedoch, da ein Einfrieren des Kühlturms im Winter, insbesondere bei dem Stillstand der Anlage während der Nacht vermieden werden muß, ein Sammelgefäß oder eine Trockenkondensation enthalten. Dies ist jedoch ausgesprochen teuer und macht eine derartige Anwendung außer in Sonderfällen unmöglich.

Wärmepumpen sind hinsichtlich ihres Aufbaues und ihrer Wirkungsweise ebenfalls seit vielen Jahrzehnten bekannt. In der Zeitschrift "Klimatechnik", 11. Jahrgang Nr. 9, September 1969, wird in einem auf Seite 5 ff· erschienenen Artikel von Alfred Miller "Die wirtschaftliche Ausnützung von Großkälteanlagen mit kurzer Jahresbetriebszeit" grundsätzlich auch auf die

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Möglichkeit der Verwendung einer Wärmepumpe für die Wärmerückgewinnung eingegangen. Ein Hinweis auf die erfindungsgemäße Lösung ist jedoch dort nicht gegeben.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung sind der in den Heizkreislauf angeordnete Beheizungs-Wärmetauscher und der in dem Kühlkreislauf angeordnete Heizungs-Wärmetauscher von der Zuluft der Fertigungsräume beaufschlagbar. Diese Anordnung erweist sich als besonders geeignet, wenn die Fertigungsräume in Nachbarschaft von Büro-, Verwaltungs- oder Wohngebäuden angeordnet sind, in denen von Haus aus eine Klimaanlage vorhanden ist oder geplant werden soll, da die Kältemaschine in diesen Klimaanlagen für die erfindungsgemäße Verwendung als Wärmepumpe herangezogen werden kann.

Bei derartigen Klimaanlagen ist die durch die Abluft ungenutzt ins Freie strömende Enthalpie sehr beträchtlich, auch wenn z. B. durch eine Ausbildung als Hochdurckinduktions-Anlage eine gewisse Energieeinsparung möglich ist. In dem vorstehend genannten Artikel wurde deshalb vorgeschlagen, den Wärmeinhalt der Fortluft von Klimaanlagen durch. Wärmerückgewinnung auszunutzen. Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird deshalb in den genannten Fällen eine Anordnung zur Wiedergewinnung der in der Abluft enthaltenen Wärme vorgesehen, sowie eine Einrichtung, um diese Wärme den Fertigungsräumen zuzuführen.

Dies kann in bekannter Weise zum einen dadurch geschehen, daß ein konventioneller Wärmetauscher, wie beispielsweise ein Lamellenheizkörper, zwischen dem Frisch- und dem Abluftkanal angeordnet wird. Falls eine wirksame Wärmeübertragung stattfinden soll, sind sehr große Austauschflächen notwendig, was ein

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hohes Investitionskapital bedingt. Abgesehen davon hat ein derartiger Wärmetauscher auch einen erhebliehen Platzbedarf. Eine weitere bekannte Möglichkeit, die Wärme- der Abluft zur Erwärmung der Außenluft im Winter zurückzugewinnen, besteht bei Verwendung von "Regenerativ-Wärmetauschern", die zwischen dem Zuluftkanal und dem Abluftkanal einer Klimaanlage eingebaut sind. Für die Anordnung dieser Wärmetauscher ist zum einen ein sehr hoher Raumbedarf notwendig. Zum anderen ist die Installation nur dann möglich, wenn Zuluft- und Abluftkanal dicht beeinander liegen. Bei vielen Bauvorhaben sind diese Voraussetzungen aus räumlichen Gründen nicht gegeben, insbesondere dann, wenn die Zuluftzentrale beispielsweise im zweiten Obergeschoß, die Abluftzentrale dagegen im 20. Obergeschoß liegen sollen. Die zu langen Luftwege und der hierfür notwendige Raum macht daher in vielen Fällen die Anwendung der Regenartiv-Wärmetauscher unmöglich. Ein weiterer Nachteil derselben liegt in ihren hohen Kosten.

Diese Schwierigkeiten einer praktischen Durchführbarkeit in der Ausnutzung der in der Abluft enthaltenen Wärme wird gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Äusführungsform der Erfindung dadurch vermieden, daß wenigstens ein zusätzlicher Wärmetauscher in dem Abluftstrom angeordnet ist, der in den Kühlkreislauf des mit dem Verdampfer der Kältemaschine in Wärmeaustausch stehenden Wärmeübertragungsmediums einschaltbar ist. Vorzugsweise ist der zusätzliche Wärmetauscher hierbei parallel zu den in den zu kühlenden Geräten befindlichen Wärmetauschern in den Kühlkreislauf einschaltbar.

In dem vorstehend genannten Artikel wird es zwar im Zusammenhang mit dem Betrieb mehrerer Eisbahnen als vorstellbar erachtet, bei tiefen Außentemperaturen, wenn nicht alle

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Kompressoren der Eisbahnen in Betrieb sind, den Wärmeinhalt der Portluft über eine Wärmepumpenschaltung für die Erwärmung der Außenluft zurückzugewinnen, wobei in diesem Falle an den Einbau eines zusätzlichen Verdampfers in den Portluftkanal gedacht ist, welcher die Fortluft abkühlt. Im Hinblick auf den permanenten Kraftverbrauch wird jedoch einer derartigen Anordnung im Vergleich zu Regenerativ-Wärmetauschern nur eine begrenzte Verwendbarkeit eingeräumt.

Wenn das Gebäude mit der Klimaanlage und die Fabrikationsräume nahe beisammen angeordnet sind, kann gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform die Abluft des mit der Klimaanlage versehenen Gebäudes, zu welcher die Kältemaschine gehört, unter Zumischung von Frischluft durch den Beheizungs-Wärmetauscher im Heizkreislauf und den Heizungs-Wärmetauscher im Kühlkreislauf geschickt und anschließendin Fertigungsräumen als Zuluft zugeführt werden.

Es ist besonders günstig, wenn der Beheizungs-Wärmetauscher so angeschlossen ist, daß mit der weitere mit dem Kondensator der Kältemaschine in Wärmeaustausch stehende Kreislauf zwischen dem Kondensator und einem Rückkühlwerk zur Bildung eines Heizkreislaufes kurzgeschlossen werden kann, da hiermit ein einfacher Übergang vom Winter- zum Sommerbetrieb und umgekehrt möglich ist.

Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn eine Umgehungsleitung parallel zu dem Heizungs - Wärmetauscher anliegt und im Sommerbetrieb das Wärmeübertragungsmedium an diesem vorbeiführt. Hiermit läßt sich in der warmen Jahreszeit eine unerwünschte zusätzliche Erwärmung der Zuluft vermeiden.

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Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, einen Bypass vorzusehen, der den Vorlauf des Kühlkreislaufes mit dessen Rücklauf über ein Rücklaufbeimischventil kurzschließt. Diese Maßnahme ermöglicht es, die Menge des in dem Verdampferkreislauf umlaufenden Wärmeübertragungsmediums konstant zu halten, unabhängig von der Anzahl der in Betrieb befindlichen Fertigungsmaschinen, d. h. unabhängig von der Durchflußmenge in dem Wärmetauscher· Eine einfache Regelung ergibt sich, wenn das Rücklaufbeimischventil als Überströmventil ausgebildet ist. Eine etwas aufwendigere, jedoch genaue.-Regelung ergibt sich dann, wenn ein Regler in . Abhängigkeit von der Rücklauftemperatur, die stromab von

der Einmündung des Beipasses über einen Fühler festgestellt wird, die Öffnung des Rücklaufbeimischventiles steuert. Insbesondere bei größeren Anlagen ist es vorteilhaft, wenn bei einer Umschaltung vom Winter- und Übergangsbetrieb auf einen Sommerbetrieb zumindest eine zweite Kältemaschine zu der im Winterbetrieb als Wärmepumpe betriebenen Kältemaschine zuschaltbar ist, oder wenn die Kältemaschine mehrstufig ausgebildet ist, so daß im Sommerbetrieb weitere Stufen zuschaltbar sind.

Im Hinblick auf einen rationellen Betrieb ist es ferner günstig, wenn der Kühlkreislauf von den Verdampfern der Kältemaschine oder Kältemaschinen bis zu einem Rohrverteiler für den Vorlauf, in welchem die Vorlaufleitungen zu den Kälteverbrauchern und dem Wärmetauscher, sowie der Bypass, münden, sowie von einem Rohrverteiler für den Rücklauf, in welchem die Rücklaufleitungen von den Kälteverbrauchern und von dem Wärmetauscher münden, mit einer doppelten Verrohrung ausgeführt sind.

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Es ist ferner zweckmäßig, wenn in der durch den Wärmetauscher der zu kühlenden Vorrichtung und den Heizungs-Wärmetauscher führenden Schleife des Kühlkreislaufes ein Mengenbegrenzer enthalten ist. Die Anlage ist aus praktischen Gründen so ausgelegt, daß Wasser das Wärmeübertragungsmedium in den einzelnen Kreisen ist. Undichte Stellen in den Leitungen können daher keine Gefährdungen hervorrufen.

Die beiliegende Zeichnung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles dient der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Die einzige Figur zeigt ein Beispiel der erfindungsgemäßen Anlage, wobei durch eine Hervorhebung einzelner Kreise ein Betrieb in der Winter- oder Übergangszeit dargestellt ist.

In einer Fabrikhalle steht beispielsweise eine Anzahl von Schweißmaschinen, die während ihres Betriebes mit Wasser gekühlt werden müssen. Von diesen Maschinen sind in der Figur lediglich die zusammenfassend mit dem Bezugszeichen 1 belegten Wärmetauscher wiedergegeben. Die durch die Wärmetauscher 1 strömende Kühlflüssigkeit führt die Wärme von den Schweißgeräten ab. Die Wärmetauscher 1 sind parallel zueinander in den Kühlwasserkreislauf eingefügt. Nicht dargestellte Ventile ermöglichen es, jeden der Wärmetauscher einzeln aus dem Kühlmittelkreislauf herauszunehmen und wieder in diesen einzubringen. Die Wärmetauscher 1 liegen in einem Kreislauf von einem Wärmeübertragungsmedium, das in Wärmeaustausch mit einem Verdampfer 3b einer Kühlmaschine 2 steht. Dieser Kreislauf enthält eine Leitung 30b, welche aus dem Verdampfer 3b austritt. Die Leitung 30b geht in eine Leitung 31b über, welche in einen Rohrverteiler 8 mündet. Der Rohrverteiler 8 ist in einen Vorlaufrohrverteiler 8a und einen Rücklaufrohrverteiler 8b unterteilt. Aus dem Vorlaufrohrverteiler 8a

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führen im dargestellten Falle zwei Vorlauf leitungen 32 zu nicht dargestellten Kälteverbrauchern, wobei in jeder dieser Leitungen eine Pumpe 18 angebracht ist. Als Kälteverbraucher kommen beispielsweise Kühlungs-Wännetauscher in Betracht, welche die Primärluft oder die Sekundärluft einer Klimaanlage abkühlen. Aus dem Vorlauf-Rohrverteiler 8a führt des weiteren eine Zuleitung 37 heraus, welche zu den Wärmetauschern 1 führt. In der Leitung 37 ist eine Pumpe 16 angebracht. Von dem Wärmetauscher 1 strömt das in diesem erwärmte Wasser, welche als Wärmeubertragungsmedium dient, in aufeinanderfolgenden Leitungen 38 und 39 zu dem Rücklauf-Rohrverteiler 8b zurück. Die Leitung 39 führt durch einen Heizungs-Wärmetauscher 6, der in dem Zuluftkanal für die Werkhalle angebracht ist. Parallel zu dem Heizungs-Wärmetauscher 6 verläuft eine Umgehungsleitung 38a, welche "mit der Leitung 38 über ein Dreiwegeventil 14 in die Leitung 39 mündet In der Leitung 39-ist des weiteren kurz vor deren Einmündung in den Rücklauf-Rohrverteiler 8b ein Mengenbegrenzer 10 angebracht. Das Ventil 14 erlaubt in der Übergangszeit und insbesondere im Sommerbetrieb das gesamte von dem Wärmetauscher 1 erhitzte Wasser an dem Heizungs-Wärmetauscher 6 vorbeizuführen, so daß die der Werkhalle zugeführte Zuluft E hiervon nicht weiter aufgeheizt wird.

In den Rücklauf-Rohrverteiler 8b münden des weiteren die Rücklaufleitungen 33* die von den Kälteverbrauchern herkommen. Aus dem Rücklauf-Verteiler führt schließlich eine Leitung 34b, sowie daran anschließende Leitungen 35b und 36b zu dem Verdampfer 3b des Wärmetauschers 2 zurück. In dem Leitungsbereich 34b mündet über einen Mischtopf 52b ein aus Leitungsstücken 50 und 51b gebildeter Bypass, der den Kühlkreislauf zwischen dem Mischtopf 52b und dem Vorlauf-Rohrverteiler 8a kurzschließt. Die über den Bypass geführte Kühl-

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wassermenge wird von einem Rücklaufbeimischventil 11 gesteuert. Das Rücklaufbeimischventil 11 kann ein Überlaufventil sein. In dem dargestellten Beispiel ist es mit einem Stellmotor verbunden, der von einem Regler 13 entsprechend der stromab von dem Mischtopf 52b von einem Fühler festgestellten Temperatur des Kühlwassers gesteuert wird. In der Leitung 35b ist schließlich eine Winterpumpe 15b angebracht. Der Kühlkreislauf enthält des weiteren ein Rückschlagventil 21b.

Wenn die Kühlmaschine 2 lediglich zur Kühlung der Fertigungsmaschinen verwendet wird, erweist sich der vorstehend beschriebene Aufbau als ausreichend. Wenn jedoch die Kühlmaschine gleichzeitig eine Klimaanlage, beispielsweise von einem der Fabrikationsanlage angeschlossenen Verwaltungsgebäude versorgen soll, ist es zweckmäßig, diese mehrstufig auszubilden, oder mehrere Kältemaschinen vorzusehen, die parallel zueinander geschaltet werden. Im dargestellten Falle handelt es sich um eine zweistufige Maschine, bzw. um zwei parallel geschaltete Maschinen, deren Verdampfer mit 3a und 3b und deren Kondensator mit 4a und 4b bezeichnet sind. Im Winterbetrieb wird lediglich die eine Stufe oder eine Kältemaschine verwendet, wobei der vorstehend beschriebene Kreislauf gilt. Im Sommerbetrieb ist eine höhere Kälteleistung notwendig, da hierbei zu der von den Wärmetauschern 1 abzuführenden V/arme noch die von der Klimaanlage hinzukommt. Es ist deshalb eine derartige Verrohrung vorgesehen, daß bei einem Sommerbetrieb ein Übergang von der einen Kältemaschine auf beide bzw. von einer Stufe auf zwei Stufen möglich ist. Zu diesem Zwecke ist die von dem Verdampfer 3a, 3b zu dem Rohrverteller 8 führende Verrohrung zweifach ausgebildet, wobei die Durchmesser der beiden parallel zueinander verlaufenden Verrohrungen den unterschiedlichen Durchsatzmengen des Kühlwasses angepaßt sind. Aus dem Verdampfer J>a. führt somit eine

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weitere Leitung 30a, die über eine Leitung 31a in den Vorlauf-Rohrverteiler 8a mündet. Aus dem Rücklauf-Rohrverteiler 8b führt umgekehrt eine zweite Rücklaufleitung 3^a und daran anschließend Leitungen 35a und 36a zu dem Verdampfer 3a zurück. In der Leitung 35a sind eine Sommerpumpe 15a und ein Rückschlagventil 21a angebracht. In die Leitung 3^a mündet des weiteren über einen Mischtopf 52a ein Sommer-Bypass. Der Sommer-Bypass zweigt ebenfalls über das Rücklaufbeimischventil 11 aus dem Vorlauf-Rohrverteiler 8a ab. Er wird aus dem Leitungsstück 50, das gleichermaßen zu dem Winter-Bypass gehört und dem Leitungsstück 51a gebildet. Die Leitung 51a führt in den Sommermischtopf 52a hinein. Die Leitungen 3^a, 34b, 35a und 35b münden jeweils in einen Rohrverteiler 9* wobei in jeder dieser Leitungen ein entsprechendes Absperrventil 53a, 53t>, 5^a und 5kb angebracht ist.

Die Leitungen 31a und 31b sind des weiteren an ihrer Einmündung in die Leitungen 30a und 30b durch eine KurzSchlußstrekke 22 miteinander verbunden, in die ein Absperrventil 23 einge setzt ist. Die Leitungen 35a und 35b sind in ähnlicher Weise an ihren Einmündungen in die Leitungen 36a und 36b von einem Leitungsstück 24 kurzgeschlossen, in das ein Absperrventil 25 eingesetzt ist.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Winterbetrieb der Anlage ist vondder Kältemaschine 2 lediglich der Kondensator 4b in Betrieb. Aus ihm strömt das als Wärmeübertragungsmedium dienende Wasser über eine Leitung 40b und eine Leitung 4l in eine Leitung 45, in der eine Winterpumpe l6b und ein bei diesem Betrieb offenes Absperrventil 48 angeordnet sind. Die Leitung 45 führt zu dem Beheizungs-Wärmetauschef 5* der ebenfalls in dem Zuluftkanal für die Werkhalle angebracht ist. Von dem Beheizungs- Wärmetauscher 5 führt eine

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Leitung 46 und ein sich daran anschließendes Leitungsstück 44b zu dem Kondensator 4b zurück.

Im Sommerbetrieb, bei dem die Kältemaschine 2 nicht als Wärmepumpe arbeitet, gelangt das Wärmeübertragungsdmedium über die Leitung 40b, die Leitung 41 und eine Leitung 42 zu einem Rückkühlwerk 7· In der Leitung 42 ist ebenfalls ein Absperrventil 47 angebracht. Von dem Rückkühlwerk 7 führt eine Leitung 43, in der eine Sommerpumpe 16a und ein Rückschlagventil 27 angeordnet sind, zurück zu der Leitung 44b und zu dem Kondensator 4b. Im Sommerbetrieb kann des weiteren der Kondensator 4a der zweiten Stufe oder von der zweiten parallel geschalteten Kühlmaschine in diesen Kreislauf einbezogen werden. Hierzu ist es lediglich notwendig, Absperrventile 26 und 28 zu öffnen, die in Leitungen 44a und 45a angebracht sind, welche zum einen an dem Kondensator 4a, zum anderen an der Verbindungsstelle der Leitungen 43 und 44b, bzw. 41 und 40b abgeschlossen sind.

Die Anlage enthält des weiteren zwei Expansionsgefäße, ein Expansionsgefäß für den Winter, das mit dem Heizkreislauf verbunden ist und in die Leitung 45 mündet. Das zweite Expansionsgefäß 20, ist an den Rohrverteiler 9 in den Kühlkreislauf angeschlossen.

Bei dem dargestellten Beispiel wirüdie den Fertigungsräumen von einen Gebläse 17 zugeführte Zuluft E aus einem Prischluftanteil Ö und einem Abluftanteil A zusammengesetzt, Tiobei der letztere von der zugehörigen Klimaanlage herkommt.

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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Winterbetrieb, der auch in der Übergangszeit aufrecht erhalten werden kann, sind im Kondensatorkreislauf die Ventile 26,28 und .47 geschlossen. Die Sommerpumpe 16a ist abgeschaltet. Die Kältemaschine arbeitet als Wärmepumpe und führt das von dem Verdichter an den Kondensator abgegebene und um die Kompressorleisturig verstärkte Wärmeäquivalent dem Beheizungs-Wärmetauscher 5 über das in den Leitungen 4Ob,4l,45 und 46 strömende Wärmeübertragungsmedium zu. Das Ventil 48 ist hierbei geöffnet, die Pumpe 16 in Betrieb.

In dem Verdichterkreislauf sind die Ventile 23,25,53a und 5*ia geschlossen und das Dreiwegeventil 14 ist derart gesteuert, daß die Umgehungsleitung 38a abgesperrt ist.Das Kühlwasser strömt daher von dem Verdichter 3b über die Leitungen 3®b, 31b in den Vorlauf-Rohrverteiler 8a und von dort über die Leitung 32 zu dem Käiteverbraucher, bzw. über die Leitung 37 zu dem Wärmetauscher 1. Des weiteren fließt ein Teil des Wärmeübertragungsmediums durch das Rücklauf-Beimischventil 11 und den Winter-Bypass 50, 51b zu dem Wintermischtopf 52b. Das in dem Wärmetauscher 1 erhitzte Kühlwasser strömt über die Leitung 38 durch den Heizungs-Wärmetauscher 6 und über das Dreiwegeventil 14, die Leitung 39 und den Mengenbebrenzer 10 zu dem Rücklauf-Rohrverteiler 8b, in den über die Leitung 33 auch das von dem Kälteverbraucher kommende aufgewärmte Kühlwasser einströmt. Die Menge des vom Kälteverbraucher kommenden Kühlwassers ist beim Winterbetrieb minimal. Das gesamte in dem Rücklauf-Rohrverteiler 8b ankommende erwärmte Kühlwasser wird über die Leitung 34b zu dem Wintermischtopf 52b geführt, wo; es mit dem durch den Winter-Bypass 52b hindurchtretenden Kühlwasser gemischt wird und über das offene Ventil 53b in den Rohrverteiler 9 eintritt. Aus dem Rohrverteiler 9 strömt es über die Leitung 35b, die Winterpumpe 15b und das Rückschlagventil 21b sowie über die Leitung 36b zu dem Verdampfer 3b zurück, wo es abgekühlt wird.

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Die durch den Winter-Bypass 52b strömende Wassermenge wird in Abhängigkeit von der Rücklauftemperatur geregelt, die durch den Kühler 12 ermittelt wird. Die Regelung erfolgt derart, daß die Rücklauftemperatur möglichst konstant gehalten wird.

Bei einer Umschaltung auf den Sommerbetrieb werden im Kondensatorkreislauf die Ventile 26,28 und 47 geöffnet und das Ventil 48 wird geschlossen. Die Sommerpumpe l6a wird eingeschaltet, die Winterpumpe 16b ausgeschaltet. Der Kondensatorkreislauf verläuft somit allein über das Rückkühlwerk 7, in welchem die Wärme abgeführt wird. Bei der Umschaltung auf den Sommerbetrieb werden in dem Verdampferkreislauf die Ventile 23,25,53a,54a geöffnet und die Ventile 53b. und 54b geschlossen. Gleichzeitig wird,die Winterpumpe 15b abgeschaltet, während die Sommerpumpe 15a in Betrieb genommen wird. Die Pumpen 16 und 18 sind ferner in Betrieb genommen. Falls bei einer kurzzeitigen Abkühlung eine geringfügige Erwärmung der Fabrikationsräume notwendig ist, kann dies über den Heizungs-Wärmetauscher 6 erfolgen. Das Dreiwegeventil 14 wird hierzu derart gesteuert, daß es einen Teil des von dem Wärmetauscher 1 erhitzten Kühlwassers durch den Heizungs-Wärmetauscher 6 hindurchleitet. Bei höheren Außentemperaturen wird das Dreiwegeventil 14 so geschaltet, daß lediglich die Umgehungsleitung 38a von dem erwärmten Kühlwasser durchflossen wird. Die Steuerung des Ventils 14 kann durch einen Außenfühler und/oder durch einen Raumthermostat in Verbindung mit einem geeigneten Regler erfolgen.

Im folgenden soll noch ein Zahlenbeispiel für die vorstehend beschriebene Anlage gegeben werden: Temperatur Abluft A + 22⁰C Temperatur Frischluft - l8°C, Mischtemperatur + 6°C, Temperatur

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der Zuluft-Werkhalle nach Hindurchtreten durch den Heizungs-Wärmetauscher 6 (13 000 kilocal./ h +) : + 12⁰C

Temperatur der Zuluft E für die Werkhalle nach Hindurchtreten durch den Beheizungs-Wärmetauscher 5 (37 000 kilocal/h+) +> 31 °C

Luftmenge für die Zuluft der Werkhalle 9300/6200 m^/h

Temperatur des Kühlwassers nach Austreten aus dem Verdampfer 3b : 6°C

durch-die Wärmetauscher 1 hindurchtretende Menge der Kühlflüssigkeit :1,30m⁵/ h

Temperatur des Kühlwassers nach Austritt aus den Wärmetauschern 1: + 30⁰C

Temperatur des Kühlwassers nach Austritt aus den Heizungs-Wärmetauschern 6 : 20 C

durch den Winter-Bypass 50, 51b geförderte Kühlwassermenge : 3,2 nrVh

Eintrittstemperatur des Kühlwassers in den Verdampfer 3b 12° C .

Förderleistung der Winterpumpe 15b : 4,5 r/h Förderleistung der Sommerpumpe 15a : 14,5 nr /h

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Claims (17)

Patentansprüche

1. J Anlage zur Klimatisierung von Fertigungsräumen, insbesondere in Verbindung mit einer Klimaanlage, bei der die Luft mittels mindestens eines Kühlungs-Wärmetauschers und mindestens eines Beheizungs-Wärmetauschers auf eine vorgegebene Temperatur gebracht wird und ein Verdampfer von wenigstens einer Kältemaschine für den Sommerbetrieb im Wärmeaustausch mit dem Kreislauf des den Kühlungs-Wärmetauscher durchströmenden Wärmeübertragungsmediums steht, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kühlkreislauf (30 - 36) eines mit dem Verdampfer (3) einer Kältemaschine (2) in Wärmeaustausch stehenden Wärmeübertragungsmediums wenigstens ein weiterer Wärmetauscher (l) einschaltbar ist, der zur Wärmeabfuhr von mindestens einer bei ihrem Betrieb zu kühlenden Vorrichtung dient, und daß ein Beheizungs-Wärmetauscher (5) in einem weiteren Kreislauf (40 - 44) eines Wärmeübertragungsmediums einschaltbar ist, das mit dem Kondensator (4) der Kältemaschine (2) in Wärmeaustausch steht, so daß

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die Kältemaschine (2), indem sie als Wärmepumpe arbeitet, der zu kühlenden Vorrichtung Wärme entziehen und über den Beheizungs- Wärmetauscher (5) den Fer.tigungsräumen zuführen kann.

2. Anlage zur Klimatisierung von Pertigungsraumen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu kühlende Vorrichtung eine Pertigungsmaschine ist.

3. Anlage zur Klimatisierung von Pertigungsraumen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Schleife (37 - 39) des Kühlkreislaufes (30 - 36), welche den Wärmetauscher (1) enthält, stromab von diesem ein Heizungs-Wärmetauscher (6) einschaltbar ist, der zur Erwärmung der Fertigungsräume dient.

4. Anlage zur Klimatisierung von Pertigungsraumen nach einem der vorstehenden Ansprüche., dadurch gekennzeichnet, daß der Beheizungs-Wärmetauscher (5) und der Heizungs-Wärmetauscher (6)

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von der Zuluft (E) der Fertigungsräume beaufschlagbar sind.

5. Anlage zur Klimatisierung von Fertigungsräumen nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Anordnung zur Wiedergewinnung der in der Abluft enthaltenen Wärme und durch eine Einrichtung, um diese den Fertigungsräumen zuzuführen.

6. Anlage zur Klimatisierung von Fertigungsräumen nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein zusätzlicher Wärmetauscher in dem Abluftstrom (A) angeordnet ist, der in den Kühlkreislauf (33 - 36) des mit dem Verdampfer (3) der Kältemaschine (2) in Wärmeaustausch stehenden Wärmeübertragungsmediums einschaltbar ist.

7. Anlage zur Klimatisierung von Fertigungsräumen nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der zusätzliche Wärmetauscher parallel zu den Wärmetauschern (l) in der zu kühlenden Vorrichtungen, in den Kühlkreislauf (30 - 36) einschal tbar ist.

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8. Anlage zur Klimatisierung von Fertigungsräumen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft (A) des mit einer Klimaanlage versehenen Gebäudes, zu welchem die Kältemaschine (2) gehört, unter Zumischung von Frischluft (B) durch den Beheizungs-Wärmetauscher (5) und/oder den Heizungs-Wärmetauscher (6) geschickt und anschließend den Fertigungsräumen als Zuluft (E) zugeführt wird.

9. Anlage zur Klimatisierung von Fertigungsräumen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Beheizungs-Wärmetauscher (5) so angeschlossen ist, daß mit ihm der weitere mit dem Kondensator (4) der Kältemaschine (2) in Wärmeaustausch stehende Kreislauf (40-44) zwischen dem Kondensator (4) und einem Rückkühlwerk (7) zur Bildung eines Heizkreislaufes (40, 41, 45, 46, 44) kurz- ■ schließbar ist.

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10. Anlage zur Klimatisierung von Fertigungsräumen nach einem der Ansprüche 3-9, gekennzeichnet durch eine Umgehungsleitung (58a), welche parallel zu dem Heizungswärmetauscher (6) anliegt und im Sommerbetrieb das Wärmeübertragungsmedium an diesem vorbeiführt.

11. Anlage zur Klimatisierung von Fertigungsräumen nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Bypass (50, 51), der den Vorlauf des Kühlkreislaufes (50 - 36) über ein Rücklaufbeimischventil (11) mit dessen Rücklauf kurzschließt.

12. Anlage zur Klimatisierung von Fertigungsräumen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Rücklaufbeimischventil (11) ein Überströmventil ist.

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13. Anlage zur Klimatisierung von Fertigungsräumen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regler (13) in Abhängigkeit von der Rücklauftemperatür, die stromab von der Einmündung des Beipasses (50,51) über einen Fühler (12) festgestellt wird, die Öffnung des Rücklaufbeimischventiles (11) steuert .

. Anlage zur Klimatisierung von Fertigungsräumen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei eines Umschaltung votti Winter- und Übergangsbetrieb auf einen Sommerbetrieb zumindest eine zweite Kältemaschine (3a, 4 a) neben der im Winterbetrieb als Wärmepumpe betriebenen Kältemaschine (3t>, 4b) zuschaltbar ist.

15. Anlage zur Klimatisierung von Fertigungsräumen nach einem der Ansprüche 1-13* dadurch gekennzeichnet, daß die Kältemaschine mehrstufig ausgebildet ist, so daß bei einer Um-

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Umschaltung von einem Winter- und Übergangsbetrieb auf einen Sommerbetrieb weitere Stufen zuschaltbar sind.

l6_e Anlage zur Klimatisierung von Fertigungsräumen nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkreislauf (30 - 36) von dem Verdampfer (3a, 3b) der Kältemaschine (2) oder Kältemaschinen bis zu einem Rohrverteiler (8a) für den Vorlauf, in welchem die Vorlaufleitungen (33* 37) zu den Kälteverbrauchern und dem Wärmetauscher (1), sowie der Bypass (50) münden»sowie von eine™ Rohrverteiler (8b) für den Rücklauf, in welchem die Rücklaufleitungen (31, 39) von den Kälteverbrauchern und von dem Wärmetauscher (1) münden,, bis zu den Verdampfern (3a,3b) mit einer doppelten Verrohrung (3pa,3Ob; 31a,31b; 34a,3^b; 35a,35; 36a,36b; 51a,51b) angeführt ist.

17. Anlage zur Klimatisierung von Fertigungsräumen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in

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der durch die Wärmetauscher (l) und den Heizungs-Wärmetauscher (6) führenden Schleife (37, 38, 39) des Kühlkreislaufes (30 - 36) ein Mengenbegrenzer (10) angebracht ist.

l8. Anlage zur Klimatisierung von Fertigungsräumen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeübertragungsmedium in den einzelnen Kreisen Wasser ist.

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