DE3838055A1 - Vorrichtung zur klimatisierten belueftung von raeumen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der Belüftung von Räumen kann eine Energie­ einsparung dadurch erzielt werden, daß man die Wärme der aus den Räumen herausgeführten Abluft zur Erwärmung der in die Räume eingeleiteten Zuluft verwendet. Hierzu wird im allgemeinen je ein Rekuperator in den Abluftkanal und in den Zuluftkanal eingesetzt, und zwischen den Rekuperatoren zirkuliert ein Wärmeübertragungs­ medium ("Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik", Jahrgang 88/89, Seite 1143/1144). Es ist auch bereits bekannt, die Zuluft vor der Einleitung in einen Raum zu erwärmen und zu befeuchten. Im "Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik", Jahrgang 88/89, Seite 1133/1134, sind hierzu mehrere Wege beschrieben, nämlich 1. durch adiabate Abkühlung der Zuluft in einem Luftwäscher mit umlaufendem Wasser den gewünschten Feuchte­ gehalt zu erzielen und dann gegebenenfalls nach­ zuwärmen, 2. die Zuluft vorzuwärmen und dann durch annähernd adiabate Abkühlung in einem Luft­ wäscher mit umlaufendem Wasser den gewünschten Feuchtegehalt einzustellen sowie gegebenenfalls anschließend nachzuwärmen, und 3. die Zuluft durch erwärmtes umlaufendes Wasser im Luftwäscher auf den Taupunkt der Raumluft zu erwärmen und zu befeuchten.

Bei den bisherigen derartigen Belüftungsvor­ richtungen wird die mittels der Rekuperatoren zurückgewonnene Wärme nur zur Vorwärmung der Zuluft vor deren Eintritt in den Luftwäscher verwendet. Hierdurch ist die Wärmeausnutzung jedoch nur ungenügend. Eine Kombination mit dem Luftwäscher ist dagegen zum einen wegen der hohen Investitionskosten und zum anderen wegen der relativ geringen Temperaturdifferenzen auch im Betrieb unwirtschaftlich.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur klimatisierten Belüftung von Räumen zu schaffen, die einfach und kompakt aufgebaut ist und die zusätzlich eine gute Wärmeausnutzung besitzt, so daß sie beispiels­ weise die Wärme der Abluft verwenden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Wärmetauscher der verwendeten Art mit einer Vielzahl von der Luft umströmter, flexibler Kunststoffrohre ist aus der DE-PS 32 16 877 bekannt. Da die Kunststoffrohre zueinander parallelgeschaltet sind, ist nur jeweils eine Sammelleitung für den Vor- und Rücklauf des Wärmeübertragungsmediums erforderlich, so daß ein in der Herstellung kostengünstiger Wärme­ tauscher eingesetzt werden kann.

Durch die Kunststoffrohre wird eine große Ver­ dunstungsfläche für das Wasser geschaffen, so daß eine ausreichende Befeuchtung selbst bei relativ niedrigen Temperaturen des Wärme­ übertragungsmediums erzielt werden kann.

Die Verschmutzung der Kunststoffrohre im Betrieb ist gering; außerdem können sie durch Abspülen leicht gereinigt werden. Der mit Wasser berieselte Abschnitt des Wärmetauschers hat gleichzeitig die Wirkung eines Staubfilters für die Zuluft, so daß die sonst üblichen Vorfilter entfallen können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Wärmetauscher in schematischer Darstellung mit einem vorderen Abschnitt nur zur Erwärmung und einem hinteren Abschnitt sowohl zur Erwärmung als auch zur Befeuch­ tung der Zuluft, und

Fig. 2 ein Rekuperator-Wärmerück­ gewinnungssystem ebenfalls in schematischer Darstellung mit einem Wärmetauscher für die Zuluft, der einen vorderen und einen hinteren Abschnitt nur zur Er­ wärmung und einen mittleren Abschnitt sowohl zur Erwärmung als auch zur Befeuchtung aufweist.

Der Wärmetauscher 1 befindet sich gemäß Fig. 1 in einem Zuluftkanal 2, der von der Zuluft, wie durch die Pfeile angedeutet ist, von links nach rechts durchströmt wird. Der Wärmetauscher 1 besteht aus einer Matte aus flexiblen Kunststoffrohren mit einem Durchmesser von etwa 2 mm, deren jeweils eines Ende mit einer gemeinsamen Zulaufleitung 3 und deren jeweils anderes Ende mit einer gemeinsamen Ablaufleitung 4 für ein Wärmeübertragungsmedium, zum Beispiel Wasser, verbunden sind. Eine derartige Wärme­ tauschermatte ist beispielsweise aus der DE-PS 32 16 877 bekannt. Im dargestellten Fall ist sie mäanderförmig im Zuluftkanal angeordnet, derart, daß ihre parallel zueinander verlaufenden Abschnitte senkrecht zur Längsrichtung des Zuluft­ kanals 2 liegen. Die Zulaufleitung 3 befindet sich in Strömungsrichtung der Zuluft hinter der Ablauf­ leitung 4, d.h. das durch die Kunststoffrohre des Wärmetauschers 1 fließende Wärmeübertragungs­ medium wird im Gegenstrom zur Zuluft geführt. Bei dieser Ausbildung des Wärmetauschers erhält man einen hohen Wärmeübertragungswirkungsgrad schon bei relativ geringen Temperaturdifferenzen zwischen dem durch die Zulaufleitung 3 herangeführten Wärmeübertragungsmedium und der durch dieses zu erwärmenden Zuluft.

Über dem in Strömungsrichtung der Zuluft hinteren Abschnitt des Wärmetauschers 1 befindet sich im Zuluftkanal 2 eine Berieselungsvorrichtung 5, durch die die darunterliegenden Abschnitte der Kunststoffrohre mit Wasser berieselt werden, wie durch die Querstrichlierung angedeutet ist. Die Berieselung erfolgt in der Weise, daß in diesem Abschnitt eine möglichst große Ober­ fläche der Kunststoffrohre mit Wasser benetzt ist, so daß eine große Verdunstungsfläche für das Wasser gegeben ist. Eine ausreichende Be­ feuchtung der durchströmenden Zuluft findet daher selbst bei relativ niedriger Temperatur an der Oberfläche der Kunststoffrohre statt. Die Ver­ dunstung kann dadurch noch erhöht werden, daß durch Oberflächenbehandlung der Kunststoffrohre deren Benetzbarkeit mit Wasser verbessert wird. Diese Behandlung kann beispielsweise mit Hilfe von Fluor erfolgen. Da hierdurch jedoch gleich­ zeitig die Haftung von Schmutzteilchen an den Kunststoffrohren verbessert wird, sollte diese Oberflächenbehandlung auf den berieselbaren Abschnitt beschränkt werden.

Eine weitere Steigerung der Verdunstung kann dadurch erzielt werden, daß im berieselbaren Abschnitt zwischen den Kunststoffrohren ein luftdurchlässiges Füllkörpermaterial, zum Beispiel Kunststoffschaum, angeordnet wird, wodurch die Verdunstungsfläche erhöht wird. Dieses Füll­ körpermaterial kann gleichzeitig als zusätzliches Staubfilter dienen.

Etwaiges von den berieselten Kunststoffrohren herabtropfendes Wasser wird am Boden des Zuluft­ kanals 2 gesammelt und abgeführt, gegebenenfalls wieder zur Berieselungsvorrichtung 5 zurückbe­ fördert.

Die Zuluft wird somit im vorderen Teil des Wärme­ tauschers 1 zunächst nur erwärmt und anschließend im hinteren Teil des Wärmetauschers 1 sowohl erwärmt als auch befeuchtet. Die gewünschten Temperatur- und Feuchtigkeitswerte für die den Wärmetauscher 1 verlassende Zuluft können beispielsweise durch entsprechende Einstellung der Temperatur des Wärmeübertragungsmediums in der Zulaufleitung 3 und durch die Menge des zur Berieselung verwendeten Wassers und/oder der Größe der berieselten Fläche erhalten werden.

Durch Lenkung der Wasserverteilung bei der Be­ rieselung kann nicht nur die Größe, sondern auch die Lage der berieselten Fläche verändert werden. Bei tiefen Außentemperaturen kann es beispiels­ weise erforderlich sein, die berieselte Fläche zu verkleinern, um Heizleistung zu sparen, und außerdem zur wärmeren Seite hin zu verschieben, um eine Eisbildung zu vermeiden.

Üm eine Einwirkung der Berieselung auf die nicht berieselten Abschnitte zu verhindern, kann es vorteilhaft sein, zwischen den berieselbaren und nicht berieselbaren Abschnitten Tropfenabscheider vorzusehen. Diese können zum Beispiel in Form von schräggestellten Lamellen ausgebildet sein.

Der Wärmetauscher 1 in Fig. 2 unterscheidet sich von demjenigen in Fig. 1 nur dadurch, daß die Berieselungsvorrichtung 5 sich nur über dem mittleren Abschnitt befindet, d.h. die beiden Endabschnitte des Wärmetauschers 1 dienen nur zur Erwärmung der Zuluft, während der mittlere Abschnitt sowohl eine Erwärmung als auch eine Befeuchtung der zugeführten Luft bewirkt. In Fig. 2 ist weiterhin ein Ventilator 6 für die Zuluft dargestellt.

Fig. 2 zeigt auch das gesamte Rekuperator-Wärme­ rückgewinnungssystem, bei dem die in der die zu belüftenden Räume verlassenden Abluft ent­ haltene Wärme zur Erwärmung der den Räumen zuge­ führten Zu- oder Frischluft verwendet wird. Die Abluft wird mittels eines Ventilators 7 durch einen Abluftkanal 8 abgeführt und umströmt hierbei einen Wärmetauscher 9, der in gleicher Weise wie der Wärmetauscher 1 ausgebildet sein kann. Die Wärmetauscher 1 und 9 sind miteinander verbunden und bilden einen geschlossenen Kreis­ lauf für das Wärmeübertragungsmedium. Eine in den Kreislauf geschaltete Pumpe 10 sorgt für eine Zirkulation des Mediums mit zweckmäßiger Geschwindigkeit. Das den Wärmetauscher 1 über die Ablaufleitung 4 verlassende, abgekühlte Medium tritt an dem einen Ende in den Wärmetauscher 9 ein und fließt im Gegenstrom zur Abluft durch diesen hindurch, so daß es am anderen Ende von der Abluft erwärmt wieder heraustritt. Dieses Ende des Wärmetauschers 9 ist mit der Zulauf­ leitung 3 verbunden. Ein zusätzlicher Wärmetauscher 11 ist in diese Verbindung eingefügt, um, falls die Wärmerückgewinnung über den Wärmetauscher 9 für die gewünschte Erwärmung der Zuluft nicht ausreichend ist, zusätzliche Wärme in den Kreislauf einzuspeisen.

Die vorliegende Vorrichtung kann auch zur Kühlung der Zuluft verwendet werden, wenn das Wärme­ übertragungsmedium im Wärmetauscher 1 kälter ist als die herinströmende Zuluft. Die Wasser­ berieselung der Kunststoffrohre hat dann zwar keine zusätzliche Befeuchtung der Zuluft zur Folge, jedoch bleibt die Wirkung als Staub­ filter für die Zuluft erhalten.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur klimatisierten Belüftung von Räumen, bei der die zuzuführende Luft in gewünschter Weise erwärmt und befeuchtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmetauscher (1) mit einer Vielzahl von der Luft umströmter, flexibler Kunststoff­ rohre, durch die ein Wärmeübertragungsmedium geleitet wird, vorgesehen ist, und daß zumindest ein Teil der Kunststoffrohre zur Befeuchtung der Luft mit Wasser berieselbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kunststoffrohre zueinander parallel verlaufen und mattenförmig ange­ ordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die von den Kunststoffrohren gebildete Matte mäanderförmig gefaltet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft im Gegenstrom zum Wärmeübertragungsmedium durch den Wärmetauscher (1) geführt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in bezug auf die Luftströmung hintere Abschnitt des Wärme­ tauschers (1) mit Wasser berieselbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in bezug auf die Luftströmung mittlere Abschnitt des Wärmetauschers (1) mit Wasser berieselbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der berieselbare Abschnitt der Kunststoffrohre in seiner Größe und/oder Lage veränderbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff­ rohre zumindest im berieselbaren Abschnitt zur Erhöhung ihrer Benetzbarkeit ober­ flächenbehandelt sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im berieselbaren Abschnitt der Kunststoffrohre zwischen diesen ein luftdurchlässiges Füllkörpermaterial zur Erhöhung der Benetzungsfläche vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den nicht berieselbaren und den berieselbaren Abschnitten des Wärmetauschers (1) Tropfen­ abscheider angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeüber­ tragungsmedium durch die aus den belüfteten Räumen herausgeführte Abluft erwärmbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine zusätzliche Wärmequelle (11) für die Erwärmung des Wärmeübertragungs­ mediums vorgesehen ist.