DE2631485C3

DE2631485C3 - Vorrichtung zur Klimatisierung von Raumluft

Info

Publication number: DE2631485C3
Application number: DE2631485A
Authority: DE
Inventors: Per Lidingoe Norbaeck (Schweden)
Original assignee: Carl Munters AB
Current assignee: Carl Munters AB
Priority date: 1975-07-16
Filing date: 1976-07-13
Publication date: 1980-04-10
Also published as: FR2318389B1; SE7508165L; SE391975C; JPS5230961A; DE2631485B2; DE2631485A1; SE391975B; JPS6020656B2; FR2318389A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Klimatisierung von Raumluft auf vorgegebene Werte für Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt, mit einem umlaufenden regenerativen Wärme- und Feuchtigkeitsübertrager, dessen getrennte Zonen von der Zuluft und der Abluft durchströmt werden, und mit einem Luftbefeuchter.

Damit man einen gewünschten Zustand an Feuchtigkeit und Temperatur während des ganzen Jahres in Gebäuden aufrechterhalten kann, die Räume mit sehr ungleicher thermischer Belastung aufweisen, wobei es ii. a. vorkommt, daß gewisse Räumlichkeiten gekühlt werden müssen, während andere gleichzeitig Erwärmung verlangen, ist es bekannt, der Zuluft in zentralen Klimaanlagen eine niedrigere Temperatur als die niedrigste gewünschte Raumtemperatur, beispielsweise von 13-14° C zu geben, wenn die Raumtemperatur bei 22° C liegen soll. Die zentral behandelte Zuluft wird danach über Einblasevorrichtungen auf die Räumlichkeiten verteilt, wobei die Zuluft in die Räumlichkeiten, die einen hohen Kühlbed'vf haben, durch die Einblasevorrichtungen mit der niedrigen Temperatur eingeleitet wird, während man für die Räumlichkeiten, die einen geringeren Kühlbedarf oder sogar einen Erwärmungsbedarf haben, die Zuluft in örtlichen Heizkörpern, z. B. im Anschluß an die Einblasevorrichtungen, erwärmt.

Ein Austausch von Enthalpie zwischen Abluft und Zuluft in der Anlage kann hierbei über einen regenerativen Wärmeübertrager erfolgen, der abwechselnd von der Zuluft und der Abluft durchstrichen wird, z. B. in der Weise, daß ein umlaufender Übertrager zur Anwendung kommt.

Eine Befeuchtung der Zuiuft wird vorgenommen, wenn man in den klimatisierten Räumlichkeiten eine verhältnismäßig hohe relative Feuchtigkeit aufrechtzuhalten wünscht. Diese Befeuchtung erfolgt unmittelbar in der zentralen Klimaanlage durch einen Befeuchter. Der Befeuchter kann ein Verdunstungsbefeuchter oder ein Feuchtigkeit in der Form von Wasserdampf abgebender sog. Dampfbefeuchter sein. In Gebäuden wie Krankenhäusern bevorzugt man oft aus hygienischen Gründen Dampfbefeuchter. In den Verdunstungsbefeuchtern wird nämlich oft Wasser benutzt, das wiederholt über feuchte Oberflächen umgewälzt wird, und dabei liegt stets die Gefahr von Bakterienbefall und Bakterienentwicklung in dem in Umwälzung befindlichen Wasser vor. Aber auch Dampfbefeuchter sind mit hygienischen Unsicherheitsmomenten behaftet. Bei der Dampferzeugung müssen etwaige Wasserbehandlungszusätze vom toxikologischen Gesichtswinkel aus ecigfältig geprüft werden, damit der Zuluft keine unerwünschten Stoffe beigemischt werden. Außerdem liegt die Gefahr des Niederschlags von Kondensat an den Leitungswänden vor, wenn der warme Dampf auf sie auf triff t, und hierbei kann in dem Kondensat Ansteckung mit und Entwicklung von Bakterien stattfinden.

Jedenfalls bringt die bisher übliche Befeuchtung den Nachteil eines zusätzlichen Energieverbrauchs mit sich, da bei Verwendung eines Dampfbefeuchters zusätzliche Energie in Form der Verdampfungswärme aufgewendet werden muß, während bei einem Verdunstungsbefeuchter, bei dem die Abkühlung adiabatis;h erfolgt, die Zuluft im Wärmeübertrager auf eine entsprechend höhere Temperatur erwärmt werden muß, um dann anschließend beim Befeuchten die vorgegebene Zustandsgröße erhalten zu können.

Wenn man beispielsweise in den zu klimatisierenden Räumlichkeiten einen Zustand von 22° C und 50% relativer Feuchtigkeit aufrechterhalten will, muß die Luft in dem zentralen Aggregat eine Feuchtigkeit von 8,0-8,5 g/kg und, wie oben bereits erwähnt, eine Temperatur von 13-14° C erhalten.

In einer solchen Anlage, bei der die Temperatur und der Feuchtigkeitsgehalt der Zuluft während des ganzen Jahres unabhängig von jahreszeitlich bedingten Schwankungen ziemlich gleichbleibende und im voraus bestimmte Werte aufweisen sollen, bringt die Anwendung des regenerativen Übertragers gewisse Regelprolileme mit sich. Der Übertrager hat seinen

höchsten Rückgewinnungsgrad, wenn die Außenluft am kältesten ist; dieser Zustand bestimmt den höchsten Wirkungsgrad, mit dem der Übertrager arbeitet.

Bei allmählich steigender Außenluft-Temperatur würde jedoch die Zuluft hinter dem Übertrager wärmer als der gewünschte Zustand werden, sofern man keine Möglichkeit hätte, den Ubertragungsgrad herunterzuregeln. Dies kann bei umlaufenden regenerativen Übertragern durch Herunterregeln der Drehzahl erfolgen. Wenn sich die Temperatur der Außenluft dem gewünschten Zustand der Zuluft nähert, muß die Drehzahl auf Null vermindert werden, und bei Außenluftteraperaturen über dem gewünschten Zustand der Zuluft muß der Übertrager stillstehen und zu Kühlung der Luft mittels eines im Behandlungsaggregat vorgesehenen Kühlers übergegangen werden.

Ein weiterer Nachteil der vorbeschriebenen Anlage besteht darin, daß sich beim Abschalten des Übertragers Staub auf dem Rotor absetzt, während dieser Nachteil vermieden wird, wenn der Rotor umläuft, da der Wechsel der Luftströmungsrichtung, die beim Übergang des Rotors aus dem einen Luftstrom in den anderen eintritt, eine ausgeprägte Reinblasevvirkung ausübt. Für regenerative Übertrager der hygroskopischen Art, wie sie beispielsweise dadurch hergestellt sind, daß der Austauscherwerkstoff mit einem hygroskopischen Salz durchtränkt ist, kann auch die allmähliche Herabsetzung der Drehzahl gewisse unwillkommene Auswirkungen auf den Zustand dor Luft dadurch haben, daß die thermodynamische Funktion des Austauschers ihren Charakter ändert.

Ausgehend von den bisher üblichen Klimaanlagen, bei denen zur Erwärmung der gegenüber der gewünschten Raumtemperatur kälteren Zuluft ein umlaufender Feuchte- und Wärmeübertrager vorgesehen ist, um die Zuluft auf die vorgegebene Zustandsgröße zu erwärmen, worauf dann anschließend die Zuluft in einem Befeuchter den vorgegebenen Wert für den Feuchtigkeitsgehalt erhält, wofür ein zusätzlicher Energiebedarf erforderlich ist, wie bereits gescnildert wurde, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Energie einzusparen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Luftbefeuchter ein stromauf des Übertragers im Abluftstrom angeordneter Verdunstungsluftbefeuchter verwendet wird und stromab des Übertragers zwei Meßgeräte im Zuluftstorm vorgesehen sind, von denen abhängig von zwei vorgegebenen zusammengehörigen Zustandsgrößen der Zuluft das eine die Drehzahl des Übertragen» und das andere gleichzeitig den Befeuchtungsgrad des Luftbefeuchters steuert, wobei jedes, der beiden Meßgeräte nur auf eine der beiden Zustandsgrößen anspricht.

Meßgeräte im Zuluftstrom sind selbstverständlich bekannt. Erfindungsgemäß steuert aber das eine Meßgerät die Drehzahl des Übertragers und das andere Meßgerät den Befeuchtungsgrad des Luftbefeuchters in der Weise, daß der Befeuchtungsgrad der Abluft so gewählt wird, daß durch die gleichzeitig erfolgende Drehzahlregelung des Übertragers die Zuluft auf den vorgegebenen Temperaturwert erwärmt wird und dabei auch unmittelbar den vorgegebenen Feuchtigkeitswert besitzt. Auf diese Weise wird der Zuluftstrom im Übertrager gleichzeitig erwärmt und erhält die erforderliche Feuchtigkeit, so daß die vorgegebenen Werte für die Raumluft unmittelbar ohne weitere Befeuchtung et I alten werden.

Dies bringt eine erhebliche Energieersparnis mit sich. Dabei ist natürlich Voraussetzung, daß die Befeuchtung der Abluft mit einem Verdunstungsbefeuchter und nicht mit einem Dampfbefeuchter erfolgt. Ein Befeuchter im Abluftstrom weist aber ferner den erheblichen Vorteil auf, daß die Klimaanlage nun unbedenklich auch für Krankenhäuser verwendet werden kann, da die erwähnten hygienischen Nachteile eines im Zuluftstrom angeordneten Befeuchters vermieden sind. Diesen Vorteil würde man auch mit einem Dampfbefeuchter im Abluftstrom erhalten.

Für die vorgegebenen Werte der Luft im Punkt A der beigefügten /^-Diagramme ist jeweils ein Wertepaar von Zustandsgrößen maßgebend. Hiernach bestimmt sich auch die Art der Meßgeräte, die im Zuluftstrom vorgesehen sind. Beispielsweise bestimmen folgende Wertepaare den Zustand der Luft, wobei die Drehzahl des Übertragers jeweils abhängig vom erstgenannten Wert und der Befeuchtungsgrad des Luftbefeuchters jeweils abhängig vom zweitgenannten Wert gesteuert wird: Feuchtkugf. 'ismperatur und Taupunkttemperaiur für die Lufttemperatur im Punkt A der beigefügten /^-Diagramme; Temperatur und Taupunkttemperatur oder Feuchtkugeltemperatur für A; Taupunkttemperatur und relative Feuchte im Punkt A. Entsprechend sind die Meßgeräte auszuwählen.

Zum Stand der Technik ist noch auf Anlagen hinzuweisen, bei denen bereits ein Befeuchter im Abluftstrom vorgesehen worden ist. So ist es bekannt (DE-AS 1195923) im Abluftstrom einen Luftbefeuchter, einen Wärmeübertrager, einen Heizkörper und einen Feuchtigkeitsübertrager in dieser Reihenfolge anzuordnen, während die Zuluft zunächst den Feuchtigkeitsübertrager und dann den Wärmeübertrager durchströmt. Der in der Abluft angeordnete Befeuchter dient aber im Zusammenhang mit dem Wärmeübertrager dazu, im Sommerbetrieb der Klimaanlage eine Abkühlung der Zuluft herbeizuführen. Im Winterbetrieb, für den ja die erfindungsgemäße Vorrichtung in erster Linie gedacht ist, wird jedoch der aus Befeuchter und Wärmeübertrager bestehende Anlagenteil bei der bekannten Vorrichtung ausgeschaltet. Ferner liegt bei der bekannten Vorrichtung eine andere Verknüpfung der Zustandsgrößen vor und ist auch der apparative Aufwand erheblich größer, da getrennte Übertrager für Wärme und Feuchtigkeit vorgesehen sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. So ist in einer vorzugsweisen Ausführungsform das Meßgerät zur Steuerung des Befeuchtungsgrades ein Thermostat.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Heizung vorgesehen, welche bei niedriger Außentemperatur die Temperatur der Zuluft vor Eintritt in den Übertrager erhöht. Bei sehr kalter Zulufttemperatur muß diese durch die Heizung so weit erwärmt werden, daß der Übertrager nicht in einem Bereich betrieben wird, in dem Nebe!bildung auftritt. Trotz des Energiebedarfs der Heizung ist aber insgesamt eine Energieersparnis feststellbar.

Andererseits ist es bei höheren Außentemperaturen nicht möglich, im Übertrager den Temperatursollwert für die Raumluft unmittelbar anzufahren. In diesem Fall ist in der Zuluft stromab des Übertragers ein Kühler vorgesehen und ist in Weiterbildung der Erfindung der Taupunktfühler zur Steuerung der Drehzahl stromab des Kühlers angeordnet. Auf diese

Weise wird die Drehzahl des Übertragers, wobei in diesem Fall die Drehzahl sehr gering ist. so gesteuert, daß die Luft den vorgegebenen Wert für die Feuchtigkeit erhält, worauf dann im nachfolgenden Kühler die Temperatur erniedrigt wird.

In Weiterbildung der Erfindung ist in der Zuluft stromauf des Übertragersein zweiter Taupunktfühler vorgesehen, durch den bei Überschreiten einer vorbestimmten Taupunkttemperatur der Befeuchter abschaltbar ist. Die Anlage läßt sich somit auch bei hö- " hcrcn Zulufttemperaturcn betreiben, indem der Befeuchter abgeschaltet wird. In diesem Falle arbeitet dann die Vorrichtung in bekannter Weise.

Ferner kann ein Feuchttemperatiirfühlcr in der Zuluft stromauf des Übertragers vorgesehen sein, durch den die Drehzahl des Übertragers auf den Höchstwert einstellbar ist, sobald die Feuchttemperatur der Zuluft einen vorbestimmten Wert übersteigt. Dies gilt für hohe Außentemperaturen, wobei die Vorrichtung in an sich bekannter Weise betrieben wird.

F.in Ausfiihrungsbcispiel der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. I eine schematische Darstellung einer Klimaanlage,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der in der Klimaanlage verwendeten Apparate und Meßgeräte,

Fig. 3-6 Wärmediagramme für feuchte Luft bei verschiedenen Betriebszuständen, die bei der Behandlung der Luft auftreten können, wobei die Arbeitsweise bei herkömmlichen Anlagen mit gestri- ■ cheltcn Linien und die Arbeitsweise gemäß der Erfindung mit ausgezogenen Linien dargestellt ist.

Fig. 7 ein Wärmediagramm für feuchte Luft, das in drei Zonen aufgeteilt ist. für die verschiedenartige Regellingsmerkmale gelten, und

Fig. 8 ein Wärmediagramm für feuchte Luft bei zwei Betriebsfällen, die sich in anderen Zonen als den in den Fig. 3-6 veranschaulichten abspielen.

Die schematisch in Fig. 1 gezeigte Luftbehandlungs- oder Klimaanlage enthält ein Gebläse 10 zum ^1M Einblasen von Außenluft in die Anlage, wie durch

Pf(⁰Uf* anopHpntpt ict Γ)ϊρ T nft σρΜ Hnnn Hlirch pinpn

umlaufenden regenerativen Übertrager 11 hindurch und von dort im Zustand C in das Gebäude. Hinter dem Übertrager 11 können ein Heizkörper 12 und ^:< ein Kühlrohrsystem 13 für weiter unten zu beschreibende Zwecke vorgesehen sein. Nach Durchgang durch das zentrale Behandlungsaggregat hat die Zuluft den Zustand A. Die Abluft, die das Gebäude C im Zustand B verläßt, geht, wie ebenfalls durch Pfeile angedeutet, duidi einen Befeuchter 14 und danach durch den Übertrager 11 hindurch. Die Förderung der Abluft wird mit Hilfe eines weiteren Gebläses 15 vorgenommen. Die Kanäle für die Zuluft und die Abluft sind voneinander getrennt, wie sdhematisch durch "<· eine waagerechte Trennwand 16 angegeben ist. Der Übertrager 11 ist so eingerichtet, daß er Wärme und Feuchtigkeit von der Abluft zur Zuluft oder umgekehrt überträgt.

In den klimatisierten Gebäuden oder Räumlichkei- «> ten wünscht man während des ganzen Jahres einen gleichbleibenden Zustand für Feuchtigkeit und Temperatur der Luft aufrechterhalten zu können. Die Gebäude C enthalten normalerweise Räumlichkeiten mit sehr ungleicher thermischer Belastung, und es >·-, kann vorkommen, daß gewisse Räumlichkeiten gekühlt werden müssen, während andere zu gleicher Zeit Erwärmung \erlangen. Mit Hinblick hierauf gibt man der Zuluft eine niedrigere Temperatur als die gewünschte Raumtemperatur, wie 13-14° C, wenn die Raumtemperatur bei 22° C liegen soll. In die Räumlichkeiten, die hohen Kiihlbedarf haben, wird dann diese kalte Luft durch ninblasevorrichHingen mit der niedrigen Temperatur eingeblasen, während man für die Räumlichkeiten, die geringeren Kühlbedarf oder sogar Bedarf an Erwärmung haben, die Zuluft in örtlichen Heizkörpern in Anschluß an die betreffenden Räumlichkeiten erwärmt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3-6 sollen nunmehr die Rcgclverläufe I i einer Anlage gemäß der Erfindung beschrieben werden, wobei die folgenden Bezeichnungen zur Anwendung kommen, die schematisch auch in der Fig. 1 gezeigt sind:
D = Zustand der Außenluft,
F = gewünschter Zustand der Zuluft hinter dem

Übertrager 11,
A = gewünschter Zustand tier Zuiufivcir Verieiiurig

auf die einzelnen Räumlichkeiten,
C = Zustand der Luft im Gebäude bzw. in dessen Räumlichkeiten,

B = Zustand der Abluft, die normalerweise einige Grade wärmer ist als die Raumluft, aber im großen und ganzen denselben Feuchtigkeitsgehalt hat.
Λ = Zustand der Abluft nach Durchgang durch den Liefcuchtcr 14.

Die Fig. 3-6 zeigen die Verläufe im Wärmediagramm für feuchte Luft, wobei vorausgestzt wird, daß der regenerative übertrager 11 hygroskopisch ist. Die gestrichelten Linien bezichen sich auf den Verlauf bei vorbekannten Betriebsarten, die ausgezogenen Linien auf den Betrieb unter Ausnutzung der Erfindung.

Ferner wird vorausgesetzt, daß die Punkte A, B und C in allen Beispielen bei konstanten Werten liegen, d. ti. einem Wassergehalt von 8,2 g/kg Luft und einer Temperatur von 13,5°, 23° bzw. 22° C.

Fig. 3 zeigt den Verlauf bei niedriger Außenlufttemperatur, nämlich — 10° C. Bei herkömmlicher Betriebsweise fällt der Zustand der Zuluft hinter dem

Ührrtraopril H h F auf rlir VprhinHiinoslinie 7wi-

sehen den Punkten D und B, und der Wirkungsgrad des Austauschers muß dann so eingestellt werden, daß Feiner Temperatur von 13,5° C entspricht, weil dies die angestrebte Temperatur der Zuluft ist. Dann ist weder nachträgliche Erwärmung noch Kühlung erforderlich, dagegen wird eine Dampfbefeuchtung benötigt, und zwar in solcher Größenordnung, daß der Feuchtigkeitsgehalt von F auf A und damit auf den angestrebten Wert von 8,2 g/kg ansteigt. Der Wärmeinhalt der Zuluft steigt dabei um den Wert Ai, der den Energiezusatz bezeichnet, der erforderlich ist, um den angestrebten Endzustand der Luft zu erhalten. Bei dem Verlauf gemäß der Erfindung wird dagegen der Zustand der Abluft vor ihrem Eintritt in den Übertrager 11 durch Befeuchtung in dem Befeuchter 14 zu dem mit E bezeichneten Zustand geändert. Ein unmittelbarer Austausch zwischen den Punkten E und D würde zwar bedeuten, daß die Verbindungslinie in das Nebelgebiet einschneidet, was eine Ansammlung von Wasser und gegebenenfalls sogar Eisbildung in dem Übertrager zur Folge haben würde. Diese Ungelegenheit läßt sich jedoch durch eine leichte Vorwärmung der Zuluft zu dem Punkt D' vor ihrem Eintritt in den Übertrager beseitigen. Die Übertragung geht nun längs der Verbindungslinie D'-E vonstatten, und der Übertragungsgrad des

Übertragers wird so gewählt, daß der Punkt A erreicht wird. Der hierfür erforderliche Energiezusatz besteht in der Vorwärmung D-D' und bedeutet einen Zusatz von Enthalpie oder Wärmeinhalt Ai₁₁. Wenn man nun Ai mit Ai₁₁ vergleicht, erkennt man sogleich, daß der letztere Energiezusatz erheblich kleiner ist als der erster/»- und daß man somit durch die Arbeitsweise nach der Erfindung die Betriebskosten hat erheblich senken können und überdies noch das Vorkommen von Befeuchtungselementen in dem Weg der Zuluft hat vermeiden können.

Bei dem in der Fig. 4 veranschaulichten Verlauf ist für die Außenluft eine Temperatur von 0° C und eine relative Feuchtigkeit von 80% angenommen. Der Verlauf im Übertrager folgt bei herkömmlichem Betrieb nicht langer der Verbindungslinie D-B. Die Umlaufzahl des Übertragers muß nämlich herabgeregelt werden uiT· zu verrneidsn dsß die Zu!u^ ι^^ϊ £* '■» warm wird, und die Senkung der Umlaufzahl bedeutet ein Abweichen von der Zustandslinie in der im Diagramm veranschaulichten Weise. Zwischen F und A muß Befeuchtung eingesetzt werden, und der hierfür erforderliche Zusatz an Energie wird von Ai dargestellt.

Bei dem ebenfalls in Fig. 4 gezeigten Verlauf gemäß der Erfindung ist eine erhöhte Befeuchtung vorausgesetzt, derart, daß die Abluft bei Punkt E 80% relative Feuchtigkeit statt 74% wie in der Fig. 3 erreicht. Eine gewisse Herabregelung der Umlaufzahl de Übertragers 11 ist ebenfalls erforderlich. Die Zuluft befindet sich dann hinter dem Übertrager 11 sogleich in dem angestrebten Zustand A, ohne daß man einen Zusatz an äußerer Energie benötigt.

in Fig. 5 ist ein Fall dargestellt, wo der Zustand der Außenluft bei + 10° C und 80% relativer Feuchtigkeit liegt. Wenn man in herkömmlicher Weise mit Befeuchtung unmittelbar in die Zuluft arbeitet, muß man die Umlaufzahl des Übertragers sehr stark herabsetzen. Dies führt dazu, daß seine Wirkungsweise der eines regenerativen Sorptionstrockners zu ähneln beginnt, d.h. daß die Zustandsveränderungen nahezu parallel zu den Enthalpielinien zu verlaufen anfangen. Wenn der Punkt F, d. h. der Zustand der Zuluft hinter dem Übertrager wie vorgesehen bei 13,5° C liegen soll, hat die Luft einen erheblich niedrigeren Feuchtigkeitsgehalt als die entsprechenden Werte in den Beispielen gemäß den Fig. 3 und 4, und mehr Feuchtigkeit muß zugeführt werden, damit die Zuluft den vorgesehenen Zustand A vor dem Einblasen in das zu klimatisierende Gebäude bzw. der Verteilung in dessen einzelne Räume haben soll. Hierfür ist ein Energiezuschuß erforderlich, der durch Ai dargestellt ist.

Bei dem Verlauf gemäß der Erfindung, wie er durch die ausgezogenen Linien dargestellt ist, ist die Abluft im Befeuchter 14 so weit befeuchtet worden, daß sie bei E einen relativen Feuchtigkeitsgehalt von 85% hat. Mit diesem Wert und mit einer Senkung der Umlaufzahl des Übertragers 11 erreicht die Zuluft unmittelbar, wie mit den ausgezogenen Linien gezeigt, den Punkt A, d. h. den für sie angestrebten Zustand, ohne daß auch bei diesem Betriebsfall ein äußerer Energiezusatz erforderlich wäre.

Die Fig. 6 veranschaulicht einen Fall, wo die Temperatur und der Feuchtegehalt der AuSenluft im Punkt D bei 20° C bzw. 49% liegen. Bei diesem Zustand muß im herkömmlichen Betrieb der Klimaanlage der Übertrager 11 stillstehen und eine Befeuch-

tu ng der Zuluft bis zu einem Punkt K stattfinden, worauf eine Kühlung der Zuluft von K nach A mit Hilfe eines im Einlaß vorgesehenen Kühlers stattfindet. Die Energiezufuhr von außen, die zum Zustandebringen dieser ganzen, mit gestrichelten Linien dargestellten Zustandsveränderung erforderlich ist, besteht aus der Summe von Ai₁ (Dampf) und Ai₂ (Kühlung).

Bei dem Behandlungsverlauf gemäß der Erfindung läuft der Übertrager 11 mit verminderter Drehzahl um, und die Zustandsveränderung verläuft entlang der Enthalpielinie bis zu Punkt F, d. h. bis die Zuluft den gleichen absoluten Feuchtegehalt hat wie im angestrebten Zustand A. Bei diesem Betriebsfall ist die Richtung dieses Verlaufs der des in der Fig. 5 mit gestrichelten Linien gezeigten Falles entgegengesetzt, nämlich zu zunehmender relativer Feuchtigkeit und abnehmender Temneralur hin. weil der Punkt E. der die Richtung des Verlaufs bestimmt, eine höhere relative Feuchtigkeit bedeutet als der Punkt D. Man erhält somit in dem Übertrager 11 eine Verdunstungskühlung der Zuluft durch Ausnutzen des Zustandes hinter dem Verdunstungsbefeuchter 14, was den Kühlbedarf stark herabsetzt. Von F zu A muß gekühlt werden, und der hierfür erforderliche Energiezuschuß von außen entspricht dem Enthalpieunterschied Ai₁₁. Man ersieht sofort, daß auch in diesem Fall erheblich weniger Energie eingesetzt zu werden braucht, um von D zu A tu kommen. Dazu ist noch zu beachten, daß der Austauscher 11 fortdauernd in Umlauf bleibt, wenn auch mit niedriger Drehzahl, so daß die Selbstreinigungswirkung beibehalten wird.

Fig. 2 zeigt schematisch die für die Regelung vorgesehene Ausrüstung einer Anlage gemäß Fig. 1. Die Pfeile 17 und 18 bezeichnen die Strömungsrichtung der Zuluft bzw. Abluft in das bzw. aus dem Gebäude beidseitig der Trennwand 16. Der regenerative Übertrager 11 wird durch einen bei 19 schematisch angedeuteten Motor angetrieben, und hinter dem Übertrager sitzt der Kühler 13. Der besseren Übersichtlichkeit halber ist in der Fig. 2 der Heizkörper 12 weggelassen, in der Bahn der Abluft ist der Befeuchter 14 mit zugehöriger Pumpe 20 angeordnet und dahinter der in die Abluftbahn hineinragende Teil des Übertragers 11. 21 bezeichnet einen Feuchttemperatur-Fühler in der Außenluft, der den Antriebsmotor 19 des Übertragers steuert. Mit 22 ist ein Taupunktfühler bezeichnet, der den Befeuchter 14 bei gewissen, weiter unten genauer zu beschreibenden Betriebsfällen abzustellen vermag. Ein Thermostat 23 befindet ;ich in der Bahn der Zuluft hinter dem Austauscher und steuert den Wirkungsgrad des Befeuchters 14, beispielsweise dessen Pumpmotor für die Umwälzung des Wassers. Ein Taupunktfühler 24 befindet sich in der Bahn der Zuluft hinter dem Kühlrohrsystem 13. In bestimmten Betriebsfällen steuert er den Antriebsmotor 19 und in bestimmten anderen den Befeuchter 14, wie weiter unten näher beschrieben werden wird.

In der Fig. 7 sind drei Zonen X, Y und Z in dem Wärmediagramm für feuchte Luft gezeigt, für die verschiedenartige Merkmale bestimmend sind. Die Grenze zwischen der Zone X und der Zone Y wird von der Taupunktlinie für die Zuluft gebildet. Die Grenze zwischen der Zone Z und den beiden übrigen Zonen ist die Linie für die feuchte Temperatur, die sog. k^-Temperatur, der Abluft.

Für ate Umlaufzahl des regenerativen Übertragers 11 in der Zone Xgilt, daß sie von dem Taupunktfühler

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24 derart geregelt werden soll, daß die absolute Feuchte der Zuluft hinter dem Übertrager 11 auf der gewünschten Taupunktlinie liegt. Für die Regelung des Verdunstungsbefeuchters 14 innerhalb der Zone Λ* gilt, daß dessen Befeuchtungsleistung von der Temperatur in der Zuluft hinter dem Übertrager 11 (Punkt F) durch den Thermostaten 23 derart gesteuert werden soll, daß sich diese Temperatur so nahe wie möglich auf die gewünschte Temperatur bei A einregelt.

Die Fig. 8 zeigt zwei BetriebsfäHe für den Betrieb der Vorrichtung innerhalb der Zonen Y und Ζς Der Außenluftzustand D' liegt mit 20° C und 62% relativer Feuchtigkeit innerhalb der Zone Y. Der Verdunstungsbefeuchter 14 soll in der Zone V abgestellt sein, und die Umlaufzahl des Übertragers 11 wird so weit erniedrigt, daß die Zustandsänderung der Zuluft längs der Enthalpielinie in Richtung auf den relativen feuchtigkeitsgehalt veriautt, der dem runia α tür aie Abluft entspricht. Die Zuluft soll jedoch in dem Austauscher nicht bis zu der gewünschten Taupunktlinie, die die Zonen X und Y voneinander trennt, getrokkent werden. Nach dem Durchgang durch den Übertrager 11 zu dem Punkt F ist nämlich eine Kühlstufe F-A eingeschaltet, und diese ist in der Regel mit einer gewissen Feuchtigkeitsentziehung verknüpft, während gleichzeitig die Temperatur gesenkt wird, weil nämlich die Kühlflächen in diesem Fall eine Temperatur haben können, die niedriger als die Taupunkttemperatur ist. Der Übertrager 11 kann daher weiterhin von einem Taupunktfühler gesteuert werden; in einem solchen Fall aber, wo der Taupunkt der Außenluft höher ist als der gewünschte Wert für die Zuluft, muß der Taupunktfiihler hinter dem Kühlrohrsystem 13 angeordnet sein und die Umlaufzahl des Übertragers so herabregeln, daß der Taupunkt hinter diesem Kühlrohrsystem mit dem gewünschten Taupunkt zusammenfällt. Dies wird durch den in der Fig. 2 gezeigten Taupunktfühler 24 bewirkt, der in diesem Fall also die Umlaufzahl des Übertragers 11 bestimmt. Bei dem zweiten in der Fig. 8 dargestellten Fall liegt die Außenluft D" innerhalb der Zone Z bei 25 ° C und 56% relativer Feuchtigkeit, hat also einen höheren Wärmeinhalt als die Abluft. In diesem Fall soll der Übertrager 11 mit höchster Drehzahl umlaufen, damit der Wärmeinhalt der Zuluft bei F" so niedrig wie möglich wird. Von F' bis A muß Kühlung hinzukommen. Bei diesem Verlauf D"-F'-A sol! der Verdunstungskühler 14 nicht eingeschaltet sein. Sollte jedoch der Funkt D" bei einem niedrigeren relativen Feuchtigkeitsgehalt liegen, daß F' einen allzu niedrigen Taupunkt erhalten kann, so daß die Zuluft hinter der Kühlstufe in dem Kühlrohrsystem 13 zu trocken wird, dann kann der Verdunstungskühler 14 eingeschaltet werden, um die Abluft feuchter zu machen, und damit erhält die Zuluft bei F" einen höheren Taupunkt, was wiederum der Luft nach der Kühistufe den gewünschten Wert gibt. Die Steuerung des Befeuchters 14 in der Zone Z erfolgt mit Hilfe des Taupunktfühlers 24, kann selbstverständlich aber auch mittels eines gesonderten Taupunktfühlers im Zuluftkanal hinter dem Kühlrohrsystem 13 bewirkt werden.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Klimatisierung von Raumluft auf vorgegebene Werte für Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt, mit einem umlaufenden regenerativen Wärme- und Feuchtigkeitsübertrager, dessen getrennte Zonen von der Zuluft und der Abluft durchströmt werden, und mit einem Luftbefeuchter, dadurch gekennzeichnet,daß als Luftbefeuchter ein stromauf des Übertragers (11) im Abluftstrom angeordneter Verdunstungsluftbefeuchter (14) verwendet wird und stromab des Übertragers (11) zwei Meßgeräte (23, 24) im Zuluftstrom vorgesehen sind, von denen abhängig von zwei vorgegebenen zusammengehörigen Zustandsgrößen der Zuluft das eine (24) die Drehzahl des Übertragers (11) und das andere (23) gleichzeitig den Befeuchtungsgrad des Luftbefeuchters (Ϊ4) steuert, wobei jedes_der beiden Meßgeräte nur auf eine der beiden Zustandsgrößen anspricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät zur Steuerung der Drehzahl ein Taupunktfühler (24) und das Meßgerät zur Steuerung des BefeJichtungsgrades ein Thermostat (23) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Heizung vorgesehen ist, welche bei niedriger Außentemperatur die Temperatur der Zuluft vor Eintritt in den Übertrager (11) erhöht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Kühler in der Z'-Iuft stromab des Übertragers, dadurch gekennzeichnet, daß der Taupunktfühler (24) stromab des Kühlers (13) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuluft stromauf des Übertragers (11) ein zweiter Taupunktfühler (22) vorgesehen ist, durch den bei Überschreiten einer vorbestimmten Taupunkt temperatur der Befeuchter (14) abschaltbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Feuchttemperaturfühler (21) in der Zuluft stromauf des Übertragers (11) vorgesehen ist, durch den die Drehzahl des Übertragers auf den Höchstwert einstellbar ist, sobald die Fcuthltcinpcratur der Zuluft einen vorbestimmten Wert überslcint.