DE4226164A1 - Verfahren zur Klimagestaltung in Gebäuderäumen - Google Patents

Verfahren zur Klimagestaltung in Gebäuderäumen

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Description

Das Raumklima in Gebäuden unterliegt vielfältigen inneren und äußeren Belastungen. Im Sommer wird die thermische Belastung durch äußere und innere Faktoren geprägt, so daß eine Kühlung der Raumluft erforderlich wird, um die sogenannte thermische Behaglichkeit zu errei­ chen. Thermische Behanglichkeit ist gegeben, wenn der Mensch mit der Temperatur, der Feuchte und Luftbewegung in seiner Umgebung zufrieden ist.
Für den Fall hoher Wärmebelastungen eines Raumes kommen deshalb die Prozeßkomponenten Kühlen und Entfeuchten zur Anwendung. Bekannt sind hierfür der Einsatz von Oberflächen­ kühlern, bei denen als Energieträger Kaltwasser eingesetzt wird. Das Kaltwasser wird mit einem Temperaturniveau von ca. 4 bis 8°C in luftgekühlten Kaltwassersätzen unter relativ schlechtem Wirkungsgrad erzeugt. Physikalisch läßt sich diese Art der Luftentfeuchtung durch die Taupunktunterschreitung des in der Luft enthaltenen Wasserdampfes an einer festen Ober­ fläche erklären. Bei Taupunkttemperaturen von kleiner als 0°C tritt jedoch eine Bereitung des Oberflächenkühlers auf. Die zunehmende Steilheit der Sättigungsdampflinie im Bereich nied­ riger Feuchtigkeiten bedingt tiefste Verdampfungstemperaturen zur Erzielung niedriger Zuluft­ feuchtigkeiten. Daraus und aus der Notwendigkeit der Wärmeabfuhr auf der Kondensatorseite über dem Außentemperaturniveau resultiert eine drastische Verschlechterung des energetischen Wirkungsgrades der Kältemaschine.
Weiterhin ist es bekannt, die adiabate Befeuchtung zu Kühlzwecken zu nutzen. Luft nimmt bei einer Befeuchtung, z. B. in einer Sprühkammer, Wasser auf. Zum Übergang des Wassers aus dem flüssigen in den dampfförmigen Zustand wird die Verdampfungsenthalpie von der Luft aufgebraucht. Die Umsetzung der Verdampfungsenthalpie zeigt sich in Form einer Verringerung der Temperatur der Luft. Dieser Kühleffekt wird von der Feuchtigkeit der zu kühlenden Luft beeinflußt, so daß eine zusätzliche Trocknung erforderlich werden kann. Beim Einsatz sorptiver Entfeuchtungsverfahren ist deshalb in der Regel eine zusätzliche Wärmequelle erfor­ derlich, wenn keine Abfallwärme technologischer Art vorhanden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Zuluft für Gebäuderäume mit möglichst geringen Energie­ einsatz zu kühlen und zu entfeuchten.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst, indem eine Verknüpfung mindestens einer Wärmepumpe mit dem Verfahren der sorptiven Entfeuchtung und der adiabaten Befeuchtung vorgenommen wird.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, daß der Regenerationsluftstrom einen hohen Enthalpieanteil und hohe Feuchtigkeit besitzt. Dadurch entsteht im Vergleich zum Prozeßluftstrom ein sehr kleines Temperaturband, was die Leistungszahl der Wärmepumpe erhöht.
Durch die generelle Trennung der Prozeßkomponenten der Entfeuchtung von der Kühlung kann die Verdampfungstemperatur erhöht werden und die Gefahr der Vereisung des Verdamp­ fers besteht nicht mehr.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Abbildung zeigt schematisch eine Anlage zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Prozeßluft als Außenluft wird durch den rotierenden Sorptionsübertrager 1 geführt und dabei entfeuchtet. Im nachgeschalteten regenerativen Wärmeübertrager 2 wird die Prozeßluft gekühlt und danach am Verdampfer 3 einer Wärmepumpe weiter gekühlt. Die so behandelte Prozeßluft wird zu Kühlzwecken dem Gebäuderaum 6 zugeführt. Die Abluft des Gebäuderau­ mes 6 wird in einer Befeuchtungssektion 5 adiabatisch gekühlt und dient als Regenerationsluft­ strom für den regenerativen Wärmeübertrager 2. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Regenerationsluftstrom danach in die Außenluft geleitet.
Ein weiterer Außenluftstrom wird im regenerativen Wärmeübertrager 7 erwärmt und danach über den Kondensator 4 einer Wärmepumpe geleitet, wo eine weitere Erhöhung des Tempera­ turniveaus erzielt wird. Dieser Luftstrom wird als Regenerationsluftstrom durch den Sorpti­ oinsübertrager 1 und anschließend über den Wärmeübertrager 7 geleitet.
In nicht dargestellter Weise sind im Kanalsystem Ventilatoren zur Förderung der Luftströme angeordnet.

Claims (5)

1. Verfahren zur Klimagestaltung in Gebäuderäumen unter Verwendung regenerativer Stoff­ und/oder Wärmeübertrager, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (4) einer Wärme­ pumpe zur Aufheizung des Regenerationsluftstromes genutzt wird und die Wärme dafür dem Prozeß der sorptiven Trocknung in Verbindung mit adiabatischer Befeuchtung und Wärme­ rückgewinnung entzogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenluft über einen regene­ rativen Sorptionsübertrager (1) entfeuchtet und über einen regenerativen Wärmeübertrager (2) und den Verdampfer (3) einer Wärmepumpe gekühlt wird und daß die Abluft nach adiabati­ scher Befeuchtung zur Regeneration des regenerativen Wärmeübertragers (2) genutzt wird und daß ein Luftstrom am Kondensator (4) einer Wärmepumpe erwärmt und zur Regeneration des Sorptionsübertragers (1) genutzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom zur Regeneration des Sorptionsübertragers (1) mit einem regenerativen Wärmeübertrager (7) vorgewärmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Wärme durch getrennte Ver­ dampfer von Wärmepumpen sowohl dem Zuluftstrom als auch dem Regenerationsabluftstrom entzogen wird und eine Reihenschaltung der Kondensatoren erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme durch den Verdamp­ fer der Wärmepumpe der Regenerationsluft entzogen wird und gleichzeitig eine Wasserrück­ gewinnung erfolgt.
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