DE4408087A1 - Variable control heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
Bei Wärmeübertragungen zwischen flüssigen und gasförmigen Medien im Gegenstromprinzip mit rekuperativen Wärmeaustauschern, bei denen aus dem gasförmigen Medium, z. B. Gasgemisch aus Luft und Wasserdampf oder nur Dampf, durch Abkühlen Flüssigkeit auskondensiert, ändert sich mit dem Kondensationsbeginn (9) der Wärmekapazitätenstrom G des Gasstromes. Dies ist darauf zurückzuführen, daß durch das Auskondensieren Kondensations wärme frei wird. Bei gleicher Temperaturänderung wird dann eine größere Wärmemenge übertragen.For heat transfers between liquid and gaseous media in the counterflow principle with recuperative heat exchangers, in which from the gaseous medium, for. B. gas mixture of air and water vapor or only steam, condensed by cooling liquid, changes with the start of condensation ( 9 ), the heat capacity stream G of the gas stream. This is due to the fact that condensation heat releases the condensation. With the same temperature change, a larger amount of heat is then transferred.
Der Wärmekapazitätenstrom ist allgemein definiert als = ( * cp) und kann aus den Bestimmungsgleichungen für den Wärmestrom bei rein sensibler Kühlung ermittelt werden mit:The heat capacity flow is generally defined as = ( * cp) and can be determined from the equations for the heat flow with purely sensitive cooling with:
Beim Wärmeaustausch mit Kondensation wird die meist folgende Bestimmungs gleichung angewendet:In the case of heat exchange with condensation, the following determination is usually made equation applied:
Der Wärmekapazitätenstrom kann dann bestimmt werden durch:The heat capacity flow can then be determined by:
Die Bestimmungsgleichungen für den Kondensationsfall kann auch auf die sensible Kühlung übertragen werden:The equations for the condensation case can also be applied to the sensitive cooling are transmitted:
In einem Temperatur-Enthalpiedifferenz-Diagramm (Fig. 4) geben diese Werte die Steigung der Temperaturverläufe an. Beim Übergang in die Kon densationsphase (8) ändert sich der Wärmekapazitätenstrom und damit auch der Temperaturverlauf.In a temperature-enthalpy difference diagram ( FIG. 4), these values indicate the gradient of the temperature profiles. The transition to the condensation phase ( 8 ) changes the heat capacity flow and thus the temperature curve.
Ebenso läßt sich der Temperaturverlauf des am Wärmeaustausch teilnehmen den flüssigen Mediums darstellen und eintragen. Je nach Größe des Massen stroms verläuft die Temperaturänderung des flüssigen Mediums flacher oder steiler. Da es bei flüssigen Medien nicht zu einer Kondensation kommen kann, wird je nach Temperaturabhängigkeit der spezifischen Wärmekapazität der Temperaturverlauf mehr oder weniger die Form einer Geraden haben; durch die Temperaturabhängigkeit der spezifischen Wärmekapazität entsteht eine leichte, jedoch vernachlässigbare Krümmung.The temperature profile of the can also participate in the heat exchange represent and enter the liquid medium. Depending on the size of the mass current the temperature change of the liquid medium is flatter or steeper. Since there is no condensation with liquid media can, depending on the temperature dependency of the specific heat capacity the temperature curve is more or less in the form of a straight line; arises from the temperature dependence of the specific heat capacity a slight but negligible curvature.
Ein Knick im Temperaturverlauf kann bei der Erstarrung auftreten, was jedoch faktisch das Ende des Wärmeaustauschbetriebes darstellt und des halb für die Betrachtung unrelevant ist.A kink in the temperature profile can occur during solidification, what but actually represents the end of heat exchange operations and the is half irrelevant to the consideration.
Fig. 4 zeigt den Temperaturverlauf eines Luftstromes mit auskondensie render Luftfeuchtigkeit. Geraden, die innerhalb der schraffierten Flächen (10, 11) liegen, können in den bisherigen Wärmeaustauschverfahren vom flüssigen Medium als Temperaturverläufe angenommen werden, um parallel an dem einen oder anderen Temperaturverlauf des gasförmigen Mediums oder als Kompromiß dazwischen zu liegen. Fig. 4 shows the temperature profile of an air flow with auskondensie render air humidity. Straight lines that lie within the shaded areas ( 10 , 11 ) can be assumed in the previous heat exchange processes by the liquid medium as temperature profiles, in order to be parallel to one or the other temperature profile of the gaseous medium or as a compromise in between.
Darüberhinaus kann der flüssige Medienstrom (12) derart gewählt werden, daß seine Austrittstemperatur der Lufteintrittstemperatur (19) angenähert wird oder daß die Austrittstemperatur (16) der Luft an die Eintrittstem peratur des flüssigen Medienstromes (13) angenähert wird.In addition, the liquid media stream ( 12 ) can be selected such that its outlet temperature is approximated to the air inlet temperature ( 19 ) or that the outlet temperature ( 16 ) of the air is approximated to the inlet temperature of the liquid media stream ( 13 ).
Die Temperaturverläufe können je nach Verhältnis der Wärmekapazitäten ströme, Wärmedurchgangszahl und Austauschfläche stark aneinander ange nähert werden, jedoch kann es niemals zu einer Überschneidung der Tempe raturverläufe der teilnehmenden Medien kommen. The temperature profiles can vary depending on the ratio of the heat capacities flows, heat transfer coefficient and exchange surface are strongly related can be approached, however, there can never be an overlap of tempe course of the participating media.
Eine beiderseitige starke Angleichung der Aus- an die Eintrittstemperatur der jeweils entgegenströmenden Medien wie es bei sensibler Wärmeübertra gung möglich und üblich ist, kann dadurch nicht mehr erfolgen. Im Konden sationsfall wird der Temperaturaustauschgrad gemindert, mit dem bekannten Nachteil, daß das flüssige Medium keine hohe Austrittstemperatur (zwi schen 17 und 18) erreicht oder eine zu niedrige Eintrittstemperatur (zwi schen 14 und 15) hat.A mutual strong adjustment of the out to the inlet temperature of the oppositely flowing media, as is possible and customary with sensitive heat transfer, can no longer take place. In the condensation case, the degree of temperature exchange is reduced, with the known disadvantage that the liquid medium does not reach a high outlet temperature (between 17 and 18 ) or has an inlet temperature that is too low (between 14 and 15 ).
Werden Wärmeaustauscher zur thermischen Luftbehandlung in Lüftungs- oder Klimaanlagen eingesetzt, kann es in zwei Fällen zu einer Änderung des Wärmekapazitätenstromes des gasförmigen Mediums, meist als Gemisch aus Luft und Wasserdampf, innerhalb des Wärmeaustauschers gelangen: im Sommer tritt dies bei der Außenluftentfeuchtung und im Winter beim Kondensataus fall durch entsprechende Auskühlung der Fortluft auf.Are heat exchangers for thermal air treatment in ventilation or Air conditioners used, there may be a change in the two cases Heat capacity flow of the gaseous medium, mostly as a mixture Air and water vapor get inside the heat exchanger: in summer this occurs with outside air dehumidification and in winter with condensate attract attention by cooling the exhaust air accordingly.
Wird bei der Außenluftentfeuchtung im Sommer ein großer Massenstrom und damit ein hoher Wärmekapazitätenstrom des flüssigen Mediums eingesetzt, muß seine Eintrittstemperatur (15) nur geringfügig unter der der gewün schten Luftaustrittstemperatur (16) liegen. Entsprechend liegt die Ar beitstemperatur (Verdampfertemperatur) der Kälteanlage höher und damit energetisch günstiger. Die Austrittstemperatur (17) des flüssigen Medien stroms liegt allerdings weit unter der Temperatur (19) des Gasein tritts (32).If a large mass flow and thus a high heat capacity flow of the liquid medium are used in summer for outside air dehumidification, its inlet temperature ( 15 ) only has to be slightly below that of the desired air outlet temperature ( 16 ). Accordingly, the working temperature (evaporator temperature) of the refrigeration system is higher and therefore more energy efficient. The outlet temperature ( 17 ) of the liquid media stream is far below the temperature ( 19 ) of the gas inlet ( 32 ).
Bei Einsatz eines geringen Massenstromes des flüssigen Mediums muß seine Eintrittstemperatur (14) viel niedriger liegen als die Temperatur (16) am Gasaustritt (33). Entsprechend liegt die Arbeitstemperatur der Kältean lage tiefer und damit energetisch ungünstiger. Dafür erreicht seine Aus trittstemperatur (18) fast die der Temperatur (19) am Gaseintritt (32).When using a low mass flow of the liquid medium, its inlet temperature ( 14 ) must be much lower than the temperature ( 16 ) at the gas outlet ( 33 ). Accordingly, the working temperature of the refrigeration system is lower and therefore less energy efficient. For it reaches its exit temperature ( 18 ) almost that of the temperature ( 19 ) at the gas inlet ( 32 ).
Erfolgt die Entfeuchtungskühlung über den Wärmeaustauscher eines Kreis laufverbund-Systems zur Wärmerückgewinnung (Fig. 1), kann diese hohe Temperatur (18) mittels indirekt adiabatischer Befeuchtungskühlung (20) rückgekühlt werden. Dies stellt eine effiziente Vorkühlung der Außen luft (21) dar und mindert die Kälteanlagenleistung erheblich. Bei der Variante mit hohem Massenstrom gelingt dies aufgrund fehlender Tempera turdifferenz (zwischen 17 und 19) nicht und trotz besseren Kälteanlagen betriebs wird insgesamt eine höhere Kälteanlagenleistung notwendig.If the dehumidification cooling takes place via the heat exchanger of a circuit system for heat recovery ( Fig. 1), this high temperature ( 18 ) can be recooled by means of indirectly adiabatic humidification cooling ( 20 ). This represents an efficient pre-cooling of the outside air ( 21 ) and considerably reduces the refrigeration system performance. In the variant with a high mass flow, this is not possible due to the lack of a temperature difference (between 17 and 19 ) and, despite better refrigeration systems, a higher refrigeration system output is required overall.
Bei den bisherigen kreislaufverbundenen Wärmerückgewinnungssystemen konnte in den Vorlauf zum Fortluftwärmeaustauscher Abfallwärme, z. B. von einer Kälteanlage, eingespeist werden, die dann mit der Fortluft abtrans portiert wurde (Fig. 1, 5c). Der Vorteil liegt in der ohnehin transpor tierten Luft zu Lüftungszwecken. Allerdings verschlechtert dies den Kühl prozeß der indirekt adiabatisch Kühlung durch die zu hohe Eintrittstem peratur des flüssigen Mediums (Fig. 5 und 6, 28). Bei einem größeren flüssigen Massenstrom würde die aufgeschaltete Abfallwärme eine geringere Temperaturerhöhung induzieren, da aber durch den höheren Massenstrom eine Verschiebung des Wärmekapazitätenstromverhältnisses gegeben ist, würde das flüssige Medium nicht mehr ausreichend ausgekühlt (29, 39), um im Außenluftwärmeaustauscher einen Kühleffekt zu erzielen. Um die Funktion der Wärmeabfuhr und der indirekt adiabatischen Kühlung gleichzeitig zu gewährleisten, müßte auf der Luftaustrittsseite (27) mit einem hohen Massenstrom und auf der Lufteintrittsseite (30) mit einem niedrigen Massenstrom des flüssigen Mediums betrieben werden, so daß zwei unabhän gige Flüssigkeitskreisläufe innerhalb des Wärmeaustauschers existieren.In the previous circuit-connected heat recovery systems, waste heat, e.g. B. from a refrigeration system, which was then transported away with the exhaust air ( Fig. 1, 5c). The advantage lies in the air that is already transported for ventilation purposes. However, this worsens the cooling process of the indirect adiabatic cooling due to the high inlet temperature of the liquid medium (FIGS . 5 and 6, 28). With a larger liquid mass flow, the waste heat would induce a lower temperature increase, but since the higher mass flow causes a shift in the heat capacity flow ratio, the liquid medium would no longer be cooled sufficiently ( 29, 39 ) in order to achieve a cooling effect in the outdoor air heat exchanger. To ensure the function of heat dissipation and indirect adiabatic cooling at the same time, would have to be operated on the air outlet side ( 27 ) with a high mass flow and on the air inlet side ( 30 ) with a low mass flow of the liquid medium, so that two independent liquid circuits within the Heat exchangers exist.
Im Winterbetrieb besteht für kreislaufverbundene Wärmerückgewinnungs systeme mit hohem Temperaturaustauschgrad die Gefahr der Kondensatverei sung im Fortluftwärmeaustauscher (22). Durch die Kondensatvereisung wird der Lüftungsbetrieb stark eingeschränkt oder sogar unmöglich.In winter operation there is a risk of condensate icing in the exhaust air heat exchanger ( 22 ) for circuit-connected heat recovery systems with a high degree of temperature exchange. The ventilation operation is severely restricted or even impossible due to the condensate icing.
Aufgrund einer zu kalten Eintrittstemperatur der Flüssigkeit liegt der Vereisungspunkt auf des Gasseite des Wärmeaustauschers, so daß das anfal lende Kondensat gefrieren kann. Um dies zu abzuwenden, müßte die Flüssig keitstemperatur erhöht werden. Dies wurde bisher durch Mischen (23) mit dem durch die warme Abluft (24) erwärmten Kreislaufwasser (26) erreicht, wodurch allerdings zur optimalen Wärmerückgewinnung im Außenluftwärmeaus tauscher (26) dann der notwendige Massenstrom fehlt.Due to a too cold inlet temperature of the liquid, the icing point is on the gas side of the heat exchanger, so that the condensate may freeze. To avert this, the liquid temperature would have to be increased. This has been achieved by mixing (23) with the air heated by the warm exhaust air (24) circulating water (26), whereby, however, then missing for optimal heat recovery in the Außenluftwärmeaus exchanger (26) of the required mass flow.
Eine andere Möglichkeit sieht vor, den Fortluftstrom (27) nicht stark auszukühlen, wodurch der Vereisungspunkt auf der frostgeschützten Flüssigkeitsseite des Wärmeaustauschers liegen würde. In beiden Fällen sinkt entsprechend die Wärmerückgewinnungsleistung, welche dann mit her kömmlicher Heiztechnik bereitzustellen und zu gewährleisten ist.Another possibility provides for the exhaust air flow ( 27 ) not to be cooled too much, as a result of which the icing point would be on the frost-protected liquid side of the heat exchanger. In both cases, the heat recovery capacity drops accordingly, which can then be provided and guaranteed with conventional heating technology.
Die Qualität der Wärmeübertragung wird in jedem Falle durch die Tempera turdifferenzen der teilnehmende Medien jeweils am Eintritt und am Aus tritt bestimmt; je geringer die Temperaturdifferenzen, desto höher die Übertragungsqualität. Da sich die Temperaturverläufe der teilnehmenden Medien nicht überschneiden können, wird an der Stelle der Änderung des Wärmekapazitätenstroms (9) des gasförmigen Mediums eine physikalische Grenze gesetzt.The quality of the heat transfer is determined in each case by the temperature differences of the participating media at the entrance and at the exit; the lower the temperature differences, the higher the transmission quality. Since the temperature profiles of the participating media cannot overlap, a physical limit is set instead of the change in the heat capacity flow ( 9 ) of the gaseous medium.
Eine weitere Annäherung ist nur durch das Parallellegen des Temperatur verlaufs des flüssigen Mediums an dem des gasförmigen Mediums möglich.Another approximation is only through the parallel laying of the temperature course of the liquid medium to that of the gaseous medium possible.
Idealerweise müßte der Temperaturverlauf des flüssigen Mediums dem Ver lauf des Linienzuges 15-8-18 entsprechen.Ideally, the temperature curve of the liquid medium should correspond to the course of the 15-8-18 line.
Damit werden die Temperaturänderungen der teilnehmenden Medien gleich, ebenso werden die Temperaturdifferenzen beidseitig gleich und gering.So the temperature changes of the participating media become the same, likewise, the temperature differences become the same and small on both sides.
Um parallele Temperaturverläufe zu erhalten, müssen auch die Wärmekapazi tätenströme in den einzelnen Abschnitten gleich sein, denn:In order to obtain parallel temperature profiles, the heat capacitors must also be used flows in the individual sections are the same, because:
Dann beträgt das Verhältnis der Wärmekapazitätenströme, das auch als Was serwertverhältnis bezeichnet wird, gleich 1.Then the ratio of heat capacity flows is what value ratio is equal to 1.
Für den Fall der Kühlung bis unter den Kondensationspunkt, im Sommer- wie im Winterfall, müssen zwei verschiedene Wärmekapazitätenströme des flüs sigen Medium bereitgestellt werden.In the case of cooling to below the condensation point, in summer as in winter, there must be two different flows of heat in the river medium.
Dies ist mit den bisherigen Austauschverfahren mit einem Wärmeaustauscher nicht möglich, es werden bisher immer zwei Wärmeaustauscher in Reihe benötigt. Dies verursacht jeweils am Luftein- und -austritt Strömungs druckverluste, die mit hohem Ventilatorstrom auszugleichen sind und die Effizienz der Wärmeübertragung mindern. This is with the previous exchange processes with a heat exchanger not possible, so far there have always been two heat exchangers in series needed. This causes flow at the air inlet and outlet pressure losses that have to be compensated with a high fan current and that Reduce heat transfer efficiency.
Die bisherigen Wärmeaustauscher weisen hier keine Möglichkeit auf, den Wärmekapazitätenstrom des flüssigen Mediums innerhalb des Wärmeaustau schers zu verändern oder mehrere unabhängige Flüssigkeitskreisläufe mit separater Ein- und Ausspeisung zu betreiben. Bei den bisher bekannten re kuperativen Wärmeaustauschern im Gegenstromprinzip wie z. B. EP 0177751 traten diese Probleme auf, was zu einer eingeschränkten Funktion führte.The previous heat exchangers have no possibility here Heat capacity flow of the liquid medium within the heat exchanger Schers to change or multiple independent liquid circuits with to operate separate infeed and outfeed. In the previously known re cuperative heat exchangers in the counterflow principle such. B. EP 0177751 these problems occurred, which resulted in limited functionality.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem es möglich ist, den Massenstrom des flüssigen Mediums und damit seinen Wärme kapazitätenstrom innerhalb des Wärmeaustauschers zu verändern.The object of the invention is to develop a method with which it is possible, the mass flow of the liquid medium and thus its heat change the capacity flow within the heat exchanger.
Damit soll der Temperaturverlauf des flüssigen Medienstroms derart an den des gasförmigen Medienstroms angepaßt werden können, daß es zu einer maximalen Angleichung bzw. Annäherung der Temperaturen kommt, daß heißt, daß es zum Austausch der Temperaturpotentiale kommt.The temperature curve of the liquid media flow should thus be transmitted to the of the gaseous media stream can be adjusted so that it becomes a maximum approximation or approximation of the temperatures comes, that is, that there is an exchange of temperature potentials.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen der Patentan sprüche vorgeschlagenen Merkmale gelöst.The object is achieved by the in the characterizing part of the patent Sayings proposed features resolved.
Werden an einem Wärmeaustauscher zur rekuperativen Wärmeübertragung zwi schen flüssigen und gasförmigen Medien im Gegenstromprinzip zusätzliche Sammler (1) oder Verteiler (2) oder beides angebracht, so ergeben sich Entnahme- und oder Einspeisestellen. Dadurch kann der Massenstrom bzw. der Wärmekapazitätenstrom des flüssigen Mediums verändert werden.If additional collectors ( 1 ) or distributors ( 2 ) or both are attached to a heat exchanger for recuperative heat transfer between liquid and gaseous media in the countercurrent principle, there are extraction and / or feed points. As a result, the mass flow or the heat capacity flow of the liquid medium can be changed.
Durch Rückführung des entnommenen Massenstromes in den Vorlauf (3) zum Wärmeaustauscher kann ein eigener unabhängiger Kreislauf gebildet werden. Dabei kann der Massenstrom der Flüssigkeit derart hoch gewählt werden, daß der Wärmekapazitätenstrom dem des kondensierenden gasförmigen Mediums entspricht. Der weiterströmende Massenstrom kann dann so gewählt werden, daß sein Wärmekapazitätenstrom dem des sensibel abkühlenden Gasstromes entspricht. Dadurch liegen die Temperaturverläufe des gasförmigen und des flüssigen Mediums parallel gemäß dem Linienzug 15-8-18 in den einzelnen Abschnitten des Wärmeaustauschvorganges und die Temperaturen nähern sich weitgehend aneinander an. By recycling the withdrawn mass flow into the flow ( 3 ) to the heat exchanger, an independent circuit can be created. The mass flow of the liquid can be chosen so high that the heat capacity flow corresponds to that of the condensing gaseous medium. The further flowing mass flow can then be selected so that its heat capacity flow corresponds to that of the sensitive cooling gas flow. As a result, the temperature profiles of the gaseous and the liquid medium lie parallel in accordance with the line 15-8-18 in the individual sections of the heat exchange process and the temperatures largely approximate one another.
Für den Sommerfall, in dem die Außenluft zu entfeuchten ist, kommt es ab einem gewissen Punkt auf der Reaktionslänge des Wärmeaustauschers zur Kondensation der Luftfeuchte. Ab Kondensationsbeginn (9) ändert sich der Wärmekapazitätenstrom der Luft. Soll der Temperaturverlauf der Kühlflüs sigkeit annähernd parallel dem der Luft entsprechen, muß der Massenstrom des flüssigen Mediums bis zum Kondensationsbeginn hoch und ab Kondensa tionspunkt reduziert sein.In the summer, when the outside air has to be dehumidified, condensation of the air humidity occurs at a certain point on the reaction length of the heat exchanger. From the start of condensation ( 9 ), the heat flow of air changes. If the temperature curve of the cooling liquid approximately corresponds to that of the air, the mass flow of the liquid medium must be high until the start of condensation and reduced from the condensation point.
Da durch das Auskondensieren der Luftfeuchte eine erhöhte Wärmemenge im Vergleich zur sensiblen Kühlung abzuführen ist und auch der Temperatur verlauf flacher ist, muß ein hoher Massenstrom eingesetzt werden, um einen parallelen Temperaturverlauf zu erhalten.Since an increased amount of heat in the Compare to the sensitive cooling and also the temperature is flatter, a high mass flow must be used to to obtain a parallel temperature curve.
Würde der volle Massenstrom den Wärmeaustauscher durchströmen, wäre die Flüssigkeitsaustrittstemperatur (17) zu gering um im Falle einer indirekt adiabatischen Kühlung Wärme aus der Außenluft (21) an die Fortluft (27) zu übertragen.If the full mass flow were to flow through the heat exchanger, the liquid outlet temperature ( 17 ) would be too low to transfer heat from the outside air ( 21 ) to the exhaust air ( 27 ) in the case of indirect adiabatic cooling.
Wird ab dem Kondensationspunkt (9) ein Teil der Flüssigkeitsstromes ausge koppelt (1), so daß dadurch das Verhältnis der Wärmekapazitätenströme wieder dem Wert 1 angeglichen wird, nähert sich die Temperatur des flüs sigen Mediums je nach Austauschgrad an die Außenlufttemperatur an. Dann kann in einem Kreislaufverbund-System (Fig. 1) im Fortluftwärmeaustau scher (22) die zuvor durch adiabatische Befeuchtung (20) erkaltete Fort luft (30) aufgrund der höheren Temperaturdifferenz stärker erwärmt werden. Damit wird ein Teil der Außenluftwärme über die Fortluft wieder abgeführt, was mit einer Außenluftvorkühlung gleichzusetzen ist.If from the condensation point ( 9 ) a part of the liquid flow is coupled out ( 1 ), so that the ratio of the heat capacity flows is again adjusted to the value 1, the temperature of the liquid medium approaches the outside air temperature depending on the degree of exchange. Then in a closed circuit system ( FIG. 1) in the exhaust air heat exchanger ( 22 ), the air ( 30 ) cooled by adiabatic humidification ( 20 ) can be warmed more strongly due to the higher temperature difference. This means that part of the outside air heat is dissipated via the exhaust air, which is equivalent to outside air pre-cooling.
Der angepaßte Wärmekapazitätenstrom der Flüssigkeit führt dann zu einer gleichen Temperaturänderung beider Medienströme; wie die Fortluft sich erwärmt, so kühlt sich diese Flüssigkeit entsprechend dem Temperatur- Austauschgrades des Wärmeaustauschers bis fast auf die Temperatur der durch adiabatische Befeuchtung gekühlten Fortluft ab.The adjusted heat capacity flow of the liquid then leads to a same temperature change in both media flows; like the exhaust air heated, this liquid cools according to the temperature Degree of exchange of the heat exchanger almost to the temperature of the exhaust air cooled by adiabatic humidification.
Wäre der Wärmekapazitätenstrom der Flüssigkeit im ganzen Wärmeaustauscher genau so groß wie im Entfeuchtungsteil, würde zwischen der adiabatisch gekühlten Fortluft und der Flüssigkeitstemperatur keine oder nur eine geringe Temperaturdifferenz aufgebaut werden. Dies hat zur Folge, daß die Fortluft nur bis maximal der Flüssigkeitstemperatur erwärmt werden könnte, zwar bis fast an diese Temperatur, aber keine große Temperaturdifferenz, wodurch ein geringer Wärmestrom durch die Fortluft abgeführt wird und dadurch der Flüssigkeitsstrom nur geringer gekühlt wird. Damit kann der Kühleffekt der indirekt adiabatischen Kühlung nicht optimal ausgeschöpft werden.Would be the heat capacity flow of the liquid in the entire heat exchanger exactly the same size as in the dehumidifying part, would be between the adiabatic cooled exhaust air and the liquid temperature none or only one small temperature difference can be built up. As a result, the Exhaust air could only be heated up to a maximum of the liquid temperature, almost to this temperature, but not a large temperature difference, whereby a small heat flow is dissipated through the exhaust air and this means that the liquid flow is cooled only to a lesser extent. So that the The cooling effect of indirect adiabatic cooling is not optimally exploited become.
Da der Fortluftstrom ohnehin anfällt, kann dieser gleichzeitig zum Abfuh ren von nicht nutzbarer Wärme (5c), z. B. zur Kältemaschinenrückkühlung, im Sommer genutzt werden. Um die seitens der Kältemaschinen bestehende geringe Temperaturdifferenz der Rückkühlung einzuhalten, müßte ein hoher Massenstrom im Vorlauf zum Fortluftwärmeaustauscher (22) gefahren werden. Dadurch weicht das Wärmekapazitätenstromverhältnis von 1 ab und die Aus trittstemperatur (29) des flüssigen Mediums würde zur Kühlung der Außen luft zu hoch liegen. Selbiges tritt auch auf, wenn eine zu hohe Ein trittstemperatur (28) des Flüssigkeitsstromes zugelassen werden würde.Since the exhaust air flow is generated anyway, this can at the same time for removal of unusable heat ( 5 c), z. B. for cooling machine recooling, can be used in summer. In order to maintain the low temperature difference of the recooling on the part of the chillers, a high mass flow would have to be run in the flow to the exhaust air heat exchanger ( 22 ). As a result, the heat capacity flow ratio deviates from 1 and the outlet temperature ( 29 ) of the liquid medium would be too high for cooling the outside air. The same also occurs if too high an entry temperature ( 28 ) of the liquid flow would be permitted.
Durch Auskoppeln (1) eines Teilstromes (Fig. 5) mit der Austrittstempe ratur (39) oder Auskoppelung des gesamten Flüssigkeitsmenge und Einspei sung (2), (Fig. 6) des von der Außenluft (21) kommenden Flüssigkeitsstroms (34) mit der Eintrittstemperatur (40), kann die Temperatur (35, 37) des zur Außenluft strömenden Flüssigkeitsstromes (25) entsprechend der kalten Lufteintrittstemperatur (36) in den Fortluftwärmeaustauscher angenähert werden.By decoupling ( 1 ) a partial flow ( Fig. 5) with the outlet temperature ( 39 ) or decoupling the total amount of liquid and feeding ( 2 ), ( Fig. 6) of the liquid stream ( 34 ) coming from the outside air ( 21 ) with the Inlet temperature ( 40 ), the temperature ( 35, 37 ) of the liquid stream ( 25 ) flowing to the outside air can be approximated in accordance with the cold air inlet temperature ( 36 ) in the exhaust air heat exchanger.
Diese Mehrfachnutzung des Fortluftwärmeaustauschers und des Fortluft stromes verringern die Investitions- und Betriebskosten.This multiple use of the exhaust air heat exchanger and exhaust air stromes reduce investment and operating costs.
Für den Winterfall, daß aus der Fortluft Luftfeuchte auskondensiert und bei hohen Austauschgraden die Gefahr der Kondensatvereisung besteht, kann durch Erhöhen der Flüssigkeitsmenge im Kondensationsbereich des Wärmeaus tauschers und Auskoppelung (1) und Rückführung der zusätzlichen Flüssig keitsmenge in den Vorlauf (3) des Wärmeaustauschers eine mögliche Verei sung verhindert werden.In the winter, that air humidity condenses out of the exhaust air and there is a risk of condensate icing when there is a high degree of exchange, increasing the amount of liquid in the condensation area of the heat exchanger and decoupling ( 1 ) and returning the additional amount of liquid to the flow ( 3 ) of the heat exchanger can result possible icing can be prevented.
Als zusätzliche Flüssigkeitsmenge ist diejenige Menge zu betrachten, die über der Menge liegt, die sich bei einem Verhältnis der Wärmekapazitäten ströme von 1 bei sensiblen Wärmeaustausch ergeben würde. The additional amount of liquid is the amount that is above the amount, which is related to a ratio of heat capacities would result in currents of 1 with sensitive heat exchange.
Die noch im Wärmeaustauscher strömende Flüssigkeitsmenge nimmt dann im Wasserwertverhältnis = 1 die Wärme der Fortluft auf und seine Temperatur gleicht sich stark an die der einströmenden Fortluft (30) an. Die dann im Außenluftwärmeaustauscher (26) zu erwärmende Zuluft (38) hat dann eine höher Temperaturdifferenz zur Verfügung und gelangt auf eine höhere Tem peratur.The amount of liquid still flowing in the heat exchanger then absorbs the heat of the exhaust air in the water value ratio = 1 and its temperature is very similar to that of the incoming exhaust air ( 30 ). The supply air ( 38 ) then to be heated in the outside air heat exchanger ( 26 ) then has a higher temperature difference and reaches a higher temperature.
Bei entsprechender Mischung der kälteren Flüssigkeit (31), kommend vom Außenluftwärmeaustauscher (26) mit der ausgekoppelten, wärmeren Flüssig keitsmenge (32) wird der Fortluftwärmeaustauscher (22) mit einer Tempera tur auf der Flüssigseite angeströmt, daß aufgrund des Wärmedurchgangs keine Vereisungsgefahr mehr besteht.With an appropriate mixture of the colder liquid ( 31 ) coming from the outside air heat exchanger ( 26 ) with the decoupled, warmer liquid quantity ( 32 ), the exhaust air heat exchanger ( 22 ) is flown with a temperature on the liquid side that there is no longer any risk of icing due to the heat transfer.
Für den Sommer- und Winterfall kann auch aus einem anderen Wärmeaustau schersystem ein flüssiger Medienstrom (7) eingespeist werden. Diese Wärmeaustauschersysteme können andere Kühlkreisläufe sein, deren relativ hohe Temperatur zur Vorerwärmung der Außenluft eingesetzt wird. Aber auch Grund- und Oberflächenwasser zur Außenluftvorkühlung kann eingespeist werden.For summer and winter, a liquid media flow ( 7 ) can also be fed from another heat exchanger system. These heat exchanger systems can be other cooling circuits, the relatively high temperature of which is used to preheat the outside air. Groundwater and surface water for external air pre-cooling can also be fed in.
Da der Massenstrom des flüssigen Mediums für das Wasserwertverhältnis = 1 im Konsationsfall sehr hoch ist und in den Wärmeaustauscherrohren u. U. eine zu hohe Geschwindigkeit erreicht wird, kann mittels eigenständiger Strömungswege (Fig. 2) oder vergrößertem Rohrquerschnitt (Fig. 3) die Strömungsgeschwindigkeit gemindert werden. Der flüssigseitige Druckver lust und damit der notwendige Pumpenstrom bleibt gering.Since the mass flow of the liquid medium for the water value ratio = 1 is very high in the case of consumption and in the heat exchanger tubes u. U. too high a speed is reached, the flow rate can be reduced by means of independent flow paths ( Fig. 2) or enlarged pipe cross-section ( Fig. 3). The pressure drop on the liquid side and thus the necessary pump current remains low.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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