DE3401239A1 - Verfahren und vorrichtung zum klimatisieren von raeumen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum klimatisieren von raeumen

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DE3401239A1 DE19843401239 DE3401239A DE3401239A1 DE 3401239 A1 DE3401239 A1 DE 3401239A1 DE 19843401239 DE19843401239 DE 19843401239 DE 3401239 A DE3401239 A DE 3401239A DE 3401239 A1 DE3401239 A1 DE 3401239A1
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Description

340123
Verfahren und Vorrichtung zum Klimatisieren von Räumen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Klimatisieren von Räumen, bei dem die abgesaugte Abluft befeuchtet und anschliessend ein Teil des Wärmeinhaltes der angesaugten Aussenluft durch Wärmeaustausch an die befeuchtete Abluft übertragen wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Herkömmliche Klimaanlagen weisen als Bestandteil Kälteanlagen auf und gelten wegen der gravierenden Versteuerung der Energieträger als unwirtschaftlich. Um Energie zu sparen, wurde die Fortluftbefeuchtung bei Klimaanlagen vorgesehen, wie dies im Aufsatz "Fortluftbefeuchtung bei Wärmeruckgewxnnungsanlagen" (Klima und Kälte-Ingenieur 5/77) beschrieben ist. Eine so ausgestaltete Klimaanlage enthält einen rekuperativen Wärmerückgewinner vor dem ein Luftbefeuchter installiert ist.
Das damit erzielbare Energieersparnis ist beschränkt, weil in den meisten Fällen auf eine Kältemaschine nicht verzichtet werden kann.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, ein Verfahren zum Klimatisieren von Räumen zu schaffen, mit der die Klimatisierung im wesentlichen über Wärmerückgewinnung erfolgt.
Die Vorteile der Erfindung sind im wesentlichen darin zu sehen, dass einerseits der Energiebedarf gegenüber der bekannten Vollklimatisierung deutlich geringer ist, ein höherer Wirkungsgrad erreicht wird und die Kosten insgesamt geringer sind und dass andererseits die Aussenluft im Winter befeuchtet und im Sommer gekühlt und entfeuchtet werden kann.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Aussenluft zusätzlich mit einem Medium, z.B. Frischwasser gekühlt, dessen Wärmeinhalt durch die Umwelt bestimmt ist.
Daraus ergibt sich in vorteilhafter Weise eine weitere Kühlleistungseinsparung.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird die Aussen- und Abluft bei Innentemperatur unterschreitender Aussentemperatur an- bzw. abgesaugt. Dies hat den Vorteil, dass Wärme z.B. während der Nacht abgeführt werden kann, um die Gebäudespeichermassen für die Aufnahme von Wärme bereitzustellen.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 2 gekennzeichnet.
Die Vorteile dieser Vorrichtung sind im wesentlichen darin zu sehen, dass der Platz- und Energiebedarf geringer ist und die Kosten tiefer liegen.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
Die Figur zeigt ein Prinzipschema eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Anlage zum Klimatisieren eines Büroraumes.
Die Anlage enthält eine Aussenluftfassung 1, einen Aussenluftkanal 2, der einerseits an die Aussenluftfassung angeschlossen und in den zu klimatisierenden Raum geführt ist, einen Zuluftventilator 3, einen Wärmerückgewinner 4 für sensible (fühlbare) Wärme, einen Wärmerückgewinner 5 für sensible und latente (feuchte) 'WWärme und einen Luftkühler 6, die'in der genannten Reihenfolge mit dem Aussenluf tkanal 2 in Verbindung stehen, sowie einen Abluftkanal 7, einen Luftbefeuchter 8 und einen Abluftventilator 9. In den Abluftkanal 7 sind nach dem Luftbefeuchter 8 die Wärmerückgewinner 4,5 installiert. Es sind ferner ein Raumtemperatur fühler 10 und ein Aussentemperaturfühler 11 vorgesehen, deren Zweck in Zusammenhang mit der Funktionsbeschreibung erläutert wird.
Es kann ein Kanalsystem 12,13 mit Umschaltklappen 14,15;16,17 vorgesehen werden, um den Luftbefeuchter 8
wahlweise in den Aussen- und Abluftkanal 2,7 einzuschalten.
Die Wärmerückgewinner 4,5 sind Kontaktflächen-Regeneratoren mit drehendem, festem Wärmeträger (Rotor) 5 oder kreislaufverbundene Regeneratoren mit umlaufendem flüssigem oder gasförmigem Wärmeträger.
Der Luftkühler 6 ist an sich bekannt, und ist, z.B. im Frischwassernetz des Gebäudes integriert, so dass der Wasserverbrauch durch das Kühlverfahren nicht erhöht wird, sondern lediglich die unumgänglich benötigten Wassermengen für Wasch-, Spül- und Sprengzwecke etc. vorgängig zu Kühlzwecken genutzt werden.
Nach dem Luftbefeuchter 8 wird ein Tropfenabscheider eingebaut, um die Wassertropfenübertragung aus der Abluft über den Rotor des Kontaktflächen-Regenerators mit drehendem, festem Wärmeträger in die Zuluft zu vermeiden.
Die vorstehend beschriebene Anlage funktioniert wie folgt:
Die aus dem Raum abgesaugte und im Abluftkanal 7 strömende Abluft wird befeuchtet und dadurch adiabatisch gekühlt. Die gekühlte Abluft wird durch den Wärmerückgewinner 4 geleitet, wo aufgrund der tieferen Temperatur der Abluft im Vergleich zur Temperatur der Aussenluft ein Wärmeaustausch stattfindet. Dadurch wird die Aussenluft gekühlt. Strömt z.B..Abluft mit ca. 28°C in den Luftbefeuchter 8 ein, wird diese auf ca. 210C abgekühlt. Infolge des Wärmeaustausches im Wärmerückgewinner zwischen der ca. 210C kühlen Abluft und der ca. 32°C warmen Aussenluft wird die Aussenluft auf beispielsweise ca. 230C abgekühlt.
Durch den Wärmerückgewinner 5 wird im Bedarfsfall Feuchte auf die Aussenluft übertragen.
Wie aus dem vorstehenden ersichtlich ist, übernimmt der Luftbefeuchter zwei Funktionen, und zwar die Aussenluftkühlung und im Bedarfsfall die Aussenluftbefeuchtung. Der im Befeuchtungsfall auftretende Nachteil
des Feuchteverlustes (Wärmeverlust) in die Abluft ist je nach Befeuchtungsbedarf und Feuchterückgewinnungsgrad des Wärme- und Feuchterückgewinners gering bzw. wird durch das zusätzliche Inbetriebnahmen des Wärmerückgewinners 4 ganz 5 oder teilweise kompensiert.
Die warme Aussenluft wird beim Durchströmen des Luftkühlers 6 gekühlt. Der Luftkühler 6 wird mit Frischwasser gekühlt. Es hat sich gezeigt, dass der Wasserverbrauch bezogen auf eine Liegenschaft im wesentlichen eine ausreichende Durchflussmenge für den Luftkühler 6 ergibt.
Der Wasserverbrauch je Tag beträgt aufgrund von Mess- und Erfahrungswerten für üblicherweise klimatisierte Gebäude, wie
- Büro- und Verwaltungsgebäude 40-60 .l/Tag je Beschäftigten;
- Krankenhäuser 250 - 650 l/Tag je Bett.
Bei einer Erwärmung dieses Wassers um beispielsweise 150C und der Annahme, dass der Anteil von nicht erwünschtem erwärmtem Trinkwasser vernachlässigbar gering ist, ergeben sich Kühlleistungen von:
- 0,7 - 1 kWh/Tag je Beschäftigten in Bürogebäuden (600 - 800 kcal/Tag je Beschäftigten in Bürogebäuden)
- 4,3 - 11,3 kWh/Tag je Bett in Krankenhäusern (3 700 - 9 700 kcal/Tag je Bett in Krankenhäusern).
Auch diese Art der Kühlung ist wesentlich energie- und kostensparender im Vergleich zu einer konventionellen Kälteanlage und bringt zusätzliche Einsparungen dadurch, dass der Brauchwasseranteil der Wasserversorgung im Luftkühler vorgewärmt wird.
Mittels der Temperaturfühler 10,11 werden die Zuünd Abluftventilatoren 3 und 9 so gesteuert, dass nachts mittels kühler Aussenluft (Nachtluft) die tagsüber im Gebäude gespeicherte Wärmemengen abgeführt werden und die Gebäudespeichermassen für den nächsten Tag zur Aufnahme von Wärme wieder bereit sind.
Wenn die Temperatur am Aussenluftfühler 11 unter
die Temperatur am Raumtemperaturfühler 10 gesunken ist, werden Zuluftventilator 3 und Abluftventilator 9 in Betrieb genommen. Dadurch wird dem klimatisierten Raum oder Gebäude kühlere Aussenluft zugeführt, welche im klimatisierten Raum oder Gebäude Wärme aufnimmt und über den Abluftkanal 7 ins Freie abgeführt wird. Bei Unterschreiten einer vorgegebenen Temperatur am Raumtemperaturfühler 10 werden der Zuluftventilator 3 und der Abluftventilator 9 wieder ausgeschaltet.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel der Anlage kann durch Weglassen oder Hinzufügen von Komponenten an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden.
- Leerseite -

Claims (9)

  1. Patentansprüche
    Π.] Verfahren zum Klimatisieren von Räumen,bei dem die abgesaugte Abluft befeuchtet und anschliessend ein Teil des Wärmeinhaltes der angesaugten Aussenluft durch Wärmeaustausch an die befeuchtete Abluft übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragung regenerativ erfolgt und dass die Feuchte der befeuchteten Abluft an die Aussenluft übertragen wird.
  2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die einen Zuluftventilator (3),einen Wärmerückgewinner (4), die in Serie über einen Aussenluftkanal (2) einerseits mit einer Aussenluftfassung (1) und andererseits mit dem zu klimatisierenden Raum verbunden sind, einen Luftbefeuchter (8) mit Tropfenabscheider und einen Abluftventilator (9) aufweist, die in Serie unter Zwischenschaltung des Wärmerückgewinners (4) über einen Abluftkanal (7) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmerückgewinner (4) ein Regenerator ist und dass ein Wärme- und Feuchterückgewinner (5) vorgesehen ist, der an den Aussenluft- und Abluftkanal (2,7) angeschlossen ist, um die vom Luftbefeuchter (8) an die Abluft abgegebene Feuchte an die Aussenluft zu übertragen.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenluft zusätzlich mit einem Medium gekühlt und entfeuchtet wird, dessen Wärmeinhalt durch die Umwelt bestimmt ist.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich-
    Hb/sw
    ?n.12.1983 43 190a
    net, dass die Aussenluft mittels Frischwasser, insbesondere Wasser aus einem für andere Zwecke verwendeten Wasserstrom gekühlt und entfeuchtet wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussen- und Abluft in Abhängigkeit der Temperaturdifferenz zwischen Aussen- und Innenraumtemperatur an- bzw. abgesaugt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussen- und Abluft bei die Innentemperatur unterschreitender Aussentemperatur an- bzw. abgesaugt wird.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 2, mit einem Luftkühler, der im Aussenluftkanal eingebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkühler (6) ausgebildet ist, um den Luftkühler (6) wasserseitig in ein Frischwasserleitungsnetz zu integrieren.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten und zweiten Temperaturfühler (11,10) zum Messen der Aussenluft- und Raumtemperatur, um bei Raumtemperatur unterschreitender Aussentemperatur den Zuluft- und Abluftventilator (3,9) in Betrieb zu setzen.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kanalsystem (12,13) mit Umschaltklappen (14,15;16,17) vorgesehen ist, um den Luftbefeuchter
    (6) wahlweise in den Aussen- und Abluftkanal (2,7) einzuschalten.
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