DE4313581A1 - Economical CFC-free air conditioning plant - Google Patents

Economical CFC-free air conditioning plant

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DE4313581A1
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Karl-Heinz Dr Ing Hochhaus
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

The invention relates to an apparatus for air conditioning on ships. The cold production takes place in a CFC-free manner in three steps. In the first step the return-air energy is utilised, in the second step the evaporative cooling is used and in the third step a simple air-cooling plant, e.g. with radial fans, is used. On all ships in worldwide service, air conditioning plants are required; very large and energy-consuming plants are installed on ferries, cruise liners and passenger liners.

Description

Klimaanlagen, besonders von großen Handels- und Passagierschiffen werden für einen sehr großen Leistungsbereich ausgelegt, da sie in der Regel weltweit operieren und die verschiedenen Klimazonen durchqueren. Die Auslegungsdaten und Frischluftanteil dieser Anlagen werden von den zuständigen Behörden vorgeschrieben. Für Klimaanlagen auf deutschen Schiffen z. B. ist die Verwendung von 100% Frischluft vorgeschrieben, d. h. es darf keine Rückluft beigemischt werden.Air conditioning systems, especially from large commercial and passenger ships are designed for a very wide range of performance as they usually operate worldwide and the different climate zones traverse. The design data and fresh air percentage of these Installations are prescribed by the responsible authorities. For Air conditioning systems on German ships e.g. B. is the use of 100% fresh air required, d. H. there must be no return air be added.

Bei herkömmlichen Anlagen erfolgt die Einstellung der Luftfeuchte durch eine Lufttrocknung mit Hilfe der Temperaturabsenkung mit Taupunktunterschreitung. Dabei wird ein Teil der Luftfeuchte abgegeben, anschließend erfolgt eine gezielte Befeuchtung und Nacherwärmung auf die gewünschte Temperatur (1).In conventional systems, the air humidity is set by air drying with the help of temperature reduction Falling below the dew point. Part of the air humidity released, then a targeted moistening and Reheat to the desired temperature (1).

Zur Erwärmung/Abkühlung der Luft werden häufig Luft-Luft-Wärme- Tauscher eingesetzt, um einen Teil der Abluftenergie (Wärme/Kälte) zurückzugewinnen (2). Diese Art der Klimatisierung ist sehr energieintensiv und erfolgt mit Anwendung von Kompressionskältemaschinen mit FCKW-haltigen Kältemitteln.Air-air-heat are often used to heat / cool the air. Exchanger used to part of the exhaust air energy To recover (heat / cold) (2). This type of air conditioning is very energy intensive and is made using Compression chillers with CFC-containing refrigerants.

Die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung benötigt weniger Primärenergie und keine FCKW-haltigen Kühlmittel (besonders im Kühlmodus), nutzt im Heizmodus die auf Schiffen ausreichend zur Verfügung stehende Abwärme (Dampf, Kühlwasser) und wendet mit der KombinationThe invention specified in claim 1 requires less Primary energy and no CFC-containing coolants (especially in Cooling mode), in heating mode uses the sufficient on ships Available waste heat (steam, cooling water) and turns with the combination

  • - Energierückgewinnung- energy recovery
  • - Luftkältemaschine und- air chiller and
  • - Verdunstungskühlung drei umweltfreundliche und ökonomische Verfahren an.- Evaporative cooling three environmentally friendly and economical Procedure.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Klimaanlage zur Einstellung der Lufttemperatur und der relativen Luftfeuchte, umfassend mindestensThe invention relates to an air conditioning system for adjustment the air temperature and the relative air humidity, comprising at least

  • - zwei Wärmetauscher zur Energierückgewinnung- two heat exchangers for energy recovery
  • - einen Trockner und eine- a dryer and one
  • - Luftkältemaschine zur Kälteerzeugung, wobei die Luftkältemaschine ein Radialventilator mit geringer Geräuschemission sein kann und im Verhältnis zu Kolbenverdichtern einen niedrigen Verschleiß aufweist.- Air chiller for refrigeration, the air chiller a centrifugal fan with low noise emissions can and a low in relation to piston compressors Shows wear.

Es ist bekannt, zur Kälteerzeugung Luftkältemaschinen einzusetzen, die aus einem Luftverdichter, einem Rückkühler und einem Luftexpansionsventil bestehen. Die bei der Luftexpansion frei werdende Kälte wird dabei ausgenutzt.It is known to use air chillers to generate refrigeration, that of an air compressor, a recooler and one Air expansion valve exist. The one that becomes free during air expansion Cold is used here.

Es ist bei fortschrittlichen ökonomischen Klimaanlagen bekannt, Luft-Luftwärmetauscher einzusetzen, ebenso ist der Einsatz von Abwärme zur Luftheizung bekannt. It’s known in advanced economic air conditioners, To use air-air heat exchangers, as is the use of Waste heat known for air heating.  

Die Erfindung wird im nachfolgenden Text anhand der Zeichnung als Übersicht beschrieben. In der Zeichnung sind dabei die Komponenten der KlimaanlageThe invention is described in the text below with reference to the drawing Overview described. The components are in the drawing the air conditioning

  • - 4 Wärmetauscher- 4 heat exchangers
  • - Luftkältemaschine- Air chiller
  • - Befeuchter und- humidifier and
  • - Wasserabscheider dargestellt.- Water separator shown.

Die Wärmetauscher haben die Aufgabe, die Abluftenergie auszunutzen (WT1) und die verdichtete Luft der Luftkältemaschine abzukühlen (WT2 und WT3). Dabei sind zwei Betriebsfälle zu unterscheiden, Heizen und Kühlen.The heat exchangers have the task of extract air energy exploit (WT1) and the compressed air of the air chiller cool down (WT2 and WT3). There are two operating cases distinguish between heating and cooling.

Beim Heizen wird kalte Frischluft aus der Umgebung vom Zulüfter angesaugt, im WT1 erwärmt und in die Trocken-/Mischkammer gegeben. Hiernach erfolgt mit dem WT4 die Nacherhitzung auf die Solltemperatur. Beim Heizbetrieb ist die Luft hier trocken und es erfolgt eine Befeuchtung im Befeuchter, die vom Befeuchtungsregler abhängig von der Feuchte der Zuluft hinter der Mischkammer eingestellt wird. Die Temperatureinstellung erfolgt in dem mit Kühlwasser beheizten Nachwärmetauscher (WT4). Die Luftkältemaschine ist nicht in Betrieb.When heating, cold fresh air from the surroundings is supplied by the supply fan sucked in, warmed in WT1 and into the drying / mixing chamber given. The WT4 is then used to reheat the Target temperature. In heating mode, the air is dry here and there humidification takes place in the humidifier Humidification controller depending on the humidity of the supply air behind the Mixing chamber is set. The temperature is adjusted in the after-heat exchanger (WT4) heated with cooling water. The Air chiller is not in operation.

Beim Kühlbetrieb wird die warme Frischluft aus der Umgebung angesaugt, im WT1 abgekühlt und im Tropfenabscheider 1 wird die Feuchtigkeit abgeschieden. Jetzt befindet sich die Sprüheinrichtung im rekuperativen Luft-Luft-WT in Betrieb, die der Luftkühlung der Abluft und damit auch der Zuluft dient. Dabei wird der Verdampfungseffekt ausgenutzt. Die kalte Luft dient außerdem zur Rückkühlung der verdichteten Luft im WT1 und wird dann über den Wasserabscheider nach außen geführt.In cooling mode, the warm fresh air is drawn in from the surroundings, cooled in the WT1 and the moisture is separated in the droplet separator 1 . The spray device in the recuperative air-air-WT is now in operation, which serves to cool the exhaust air and thus also the supply air. The evaporation effect is exploited. The cold air also serves to recool the compressed air in the WT1 and is then led outside via the water separator.

Die im Luft-Luft-WT rückgekühlte Frischluft wird mit Hilfe eines Dreiwegeventils aufgeteilt in zwei Volumenströme. Volumenstrom 1 fließt in die Trocken-/Mischkammer und der Volumenstrom 2 strömt dem Radialventilator zu. Hierin erfolgt eine Verdichtung und danach eine Abkühlung im WT1 und WT3. Der Anteil der durch WT3 fließende verdichtete Luft ist abhängig von der Solltemperatur der Frischluft, d. h. der WT3 dient im Kühlbetrieb als Nacherhitzer. Das Wasser, welches im Bereich der Trocken-/Mischkammer und des Befeuchters steht, dient gleichzeitig als Energiespeicher und verbessert die Regelung. Der Befeuchter, Tropfenabscheider und Nacherhitzer werden im Kühlbetrieb nicht benötigt.The fresh air recooled in the air-air-WT is Three-way valve divided into two volume flows. Volume flow 1 flows into the drying / mixing chamber and the volume flow 2 flows the centrifugal fan. This is a compression and then a cooling in WT1 and WT3. The percentage of through WT3 flowing compressed air depends on the target temperature the fresh air, d. H. the WT3 serves as a reheater in cooling mode. The water in the area of the drying / mixing chamber and the humidifier is standing, also serves as an energy store and improves the scheme. The humidifier, droplet separator and reheaters are not required in cooling mode.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Klimatisierung auf Schiffen umfassend mindestens einen rekuperativen Luft-Luft-Wärmetauscher (WT) mit nachgeschalteter Kältemaschine und Mischkammer mit Feuchteabscheider, dadurch gekennzeichnet, daß der Kälteerzeuger als Luftkältemaschine ausgestattet ist, bei der ein Teil der Luft nach dem rekuperativen Wärmetauscher (WT) angesaugt und verdichtet wird, in dem WT2 zurückgekühlt wird, sich entspannt und dabei die Luft in der Mischkammer kühlt, wodurch ein Teil der Luftfeuchte abgeschieden wird und das eine Regeleinrichtung den Anteil der verdichteten Luft abhängig von der Temperatur und Feuchte einstellt.1. A device for air conditioning on ships comprising at least one recuperative air-air heat exchanger (WT) with a downstream cooling machine and mixing chamber with a moisture separator, characterized in that the cooling generator is equipped as an air cooling machine in which a part of the air after the recuperative heat exchanger (WT ) is sucked in and compressed, in which WT2 is cooled back, relaxes and thereby cools the air in the mixing chamber, whereby a part of the air humidity is separated and that a control device adjusts the proportion of the compressed air depending on the temperature and humidity. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Expansionsventil als Expansionsmaschine ausgeführt wird.2. Device according to claim 1, characterized in that the Expansion valve is designed as an expansion machine. 3. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im rekuperativen WT durch Wasserversprühung der Verdunstungskühleffekt ausgenutzt wird.3. Device according to at least one of claims 1 or 2, characterized in that in the recuperative WT by Water spraying the evaporative cooling effect is used. 4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nacherhitzer im Kühlbetrieb von verdichteter Luft der Luftverdichter beheizt wird.4. The device according to at least one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the reheater in the cooling operation of compressed Air the air compressor is heated. 5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der verdichteten Luft und damit die Expansionstemperatur durch die Kombination Verdichterdrehzahl und Stellung des Dreiwegeventils geregelt wird.5. The device according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the pressure of the compressed air and thus the expansion temperature through the combination of compressor speed and position of the three-way valve is regulated. 6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kalte Luft nach der Expansion zur gezielten Entfeuchtung der warmen Luft nach dem rekuperativen WT dient.6. The device according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the cold air after expansion to targeted dehumidification of warm air after recuperative WT serves. 7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Teil des Wassers in dem rekuperativen Luft-Luft-WT und in der Trocken-Mischkammer befindet, und damit als Energiespeicherung dient und außerdem das Regelverhalten verbessert.7. The device according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that part of the water in the recuperative air-air-WT and in the dry mixing chamber located, and thus serves as energy storage and also the control behavior improved.
DE4313581A 1993-04-26 1993-04-26 Economical CFC-free air conditioning plant Withdrawn DE4313581A1 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0916575A3 (en) * 1997-11-13 2001-08-01 Koja Marine Air conditioning system for ships

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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