DE4423960A1 - Vorrichtung zum Kühlen einer zirkulierenden Wärmeträgerflüssigkeit - Google Patents

Vorrichtung zum Kühlen einer zirkulierenden Wärmeträgerflüssigkeit

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DE4423960A1
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Martin Gabler
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Martin Gabler
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28CHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C3/00Other direct-contact heat-exchange apparatus
    • F28C3/06Other direct-contact heat-exchange apparatus the heat-exchange media being a liquid and a gas or vapour
    • F28C3/08Other direct-contact heat-exchange apparatus the heat-exchange media being a liquid and a gas or vapour with change of state, e.g. absorption, evaporation, condensation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0007Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
    • F24F5/0035Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning using evaporation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2203/00Devices or apparatus used for air treatment
    • F24F2203/02System or Device comprising a heat pump as a subsystem, e.g. combined with humidification/dehumidification, heating, natural energy or with hybrid system
    • F24F2203/021Compression cycle
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    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/54Free-cooling systems

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Vorrichtungen über Wärme­ entzug aus zirkulierenden Flüssigkeiten sind aus Firmenver­ öffentlichungen bekannt. Bei den bekannten Vorrichtungen erfolgt der Wärmeentzug meistens durch aktive Kühlanlagen oder durch Austausch mit kaltem Wasser.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neben der Nutzung der natürlichen Temperaturzyklen bei der Steuerung der Zuluft zum Wärmetauscher (1) den Wärmeentzug dieser Zuluft mit möglichst geringem Energie-und Geräteaufwand zu bewerkstelligen. Die Pro­ blemlösung der im Patentanspruch 1, aufgeführten Merkmale zur Kühlung einer zirkulierenden Flüssigkeit wird wie folgt vor­ geschlagen:
Mit einem drehzahlsteuerbaren Ventilator (2) wird die Zuluft zum Luft/Wasser-Wärmetauscher (1) durch in der Vorrichtung seitlich angebaute Kühlkammern (4-5-6) geleitet, in der sie soweit unterkühlt wird, daß die Temperaturdifferenz zur Abführ­ ung der aus dem Innenraum transportierten Wärmelast an das Umfeld ausreicht. Je nach Temperaturhöhe der angesaugten Um­ gebungsluft erfolgt der Wärmeentzug 3-stufig. Im wesentlichen geschieht dies in den einzelnen Kammern durch Wasserverdampfung über Zerstäuberdüsen (10), wobei die zur Verdampfung erforderliche Wärme der Zuluft entzogen wird. Ein weiterer Kühleffekt wird dadurch erreicht, daß die Kühlkammern (4-5-6) mit V-förmig ange­ ordneten Steinplatten (7) ausgelegt sind, deren Oberflächen eine gelochte Struktur aufweisen.
In den Löchern sammelt sich abtropfendes Wasser, welches bei warmer Durchlüftung verdunstet und Kondenskälte erzeugt. Des weiteren werden die Steinplatten (7) bei kühler Durchlüftung, insbesondere während der Nachtzeit, mit Kälteenergie aufgela­ den, welche der Zuluft eine Zeitlang ebenfalls Wärme entzieht. Eine merkliche Energieeinsparung wird durch Nutzung der natür­ lichen Temperaturzyklen erzielt, dies geschieht durch eine Drosselung der Ventilatordrehzahl (2) bei winterlichen Umge­ bungstemperaturen sowie bei Minderung des Wärmelastanfalles.
Die Wasserversorgung der Zerstäuberdüsen (10) erfolgt über eine Umwälzpumpe, (9) welche das Wasser aus einem unten lie­ genden Auffangbecken (8) ansaugt. In dieses Becken fließt das nicht verdampfte Wasser aus den Kühlkammern (4-5-6), so daß die Versorgung in einem wassersparenden Kreislauf betrieben wird. Das zu ersetzende Wasser wird über ein Schwimmerventil (11) nachgefüllt, wobei die Zuleitung ggf. an eine Regenwasser­ zisterne angeschlossen werden kann.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß der Betrieb sehr umweltfreundlich ist, da es kein Ozonabbau­ potential besitzt und ohne Erhöhung des Treibhauseffektes arbeitet. Auch der Energieverbrauch ist gegenüber den bekannten Anlagen mit aktiver Kälteerzeugung erheblich geringer.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patent­ anspruch 4 angegeben. In diesem Fall wird die Vorrichtung zur Beheizung der Trägerflüssigkeit benützt. Dabei wird die Zirku­ lation vom Wärmetauscher (1) abgekoppelt und in das Wasser­ auffangbecken (8) geleitet, das dann als Wärmespeicher dient, welcher mittels Heizelement erwärmt wird.
Die Ausführung der Erfindung ist in 3 Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Belüftung der Kühl­ kammern und der Wärmetauscher sowie den Wasserkreislauf zu den Zerstäuberdüsen,
Fig. 2 eine Ausführung der Vorrichtung im vertikalen Schnitt entlang der Schnittlinie II-II in Fig. 3,
Fig. 3 eine Ausführung der Vorrichtung im horizontalen Schnitt entlang der Schnittlinie I-I in Fig. 2.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Kühlen einer zirkulierenden Wärmeträger­ flüssigkeit mit der ohne aktive Kühlung aus Innenräumen abzuführende Wärmelasten über einen äußeren Wärmetauscher an das Umfeld abgeführt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß mittels Ventilator (2) die Zuluft zum Wärmetauscher (1) über seitlich angeordnete Kühlkammern (4-5-6) angesaugt wird worin mittels Zerstäuberdüsen (10) Wasserdampf erzeugt und die dafür erforderliche Wärme der Zuluft entzogen wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nicht verdampftes Wasser aus den Kühlkammern (4-5-6) nach unten in ein Auffangbecken (8) abfließen kann, von wo es mittels Wasserpumpe (9) den Zerstäuberdüsen (10) wieder zugeführt wird. Verdampftes Wasser wird über ein Schwimmerventil (11) erneuert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkammern mit V-förmig angeordneten Steinplatten (7) aus­ gelegt sind, deren Oberflächen eine gelochte Struktur aufweisen worin Tropfwasser verdunstet und dadurch Kondenskälte erzeugt, außerdem werden die Platten insbesondere zur Nachtzeit mit Kälteenergie aufgeladen, die der Zuluft eine Zeitlang ebenfalls Wärme entzieht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bedarf die Wärmeträgerflüssigkeit erwärmt wird, dabei wird die Zirkulation vom Wärmetauscher (1) abgekoppelt und in das Auffangbecken (8) geleitet, dieses dient dann als Wärmespeicher und wird mittels Heizelement erwärmt, die Rückführung der Zir­ kulation in das Leitungssystem erfolgt vor der Umwälzpumpe (8).
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