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Diese
Erfindung bezieht sich auf Systeme zum Kühlen eines geschlossenen Raums,
beispielsweise zur Verwendung in Klimatisierungs- und Verdrängungslüftungssystemen.
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Klimatisierungs-,
Oberflächenstrahlungs- und
Verdrängungslüftungssysteme
werden in geschlossenen Räumen
wie Gebäuden,
Fahrzeugen und Geräteanhängern verwendet,
um die Geräte
zu kühlen
und den Menschen thermischen Komfort zu bieten. Dies wird erzielt
durch Vorsehen einer adäquaten
Luftströmung
zu dem geschlossenen Raum, wobei die Luftzuführung, falls erforderlich,
gekühlt und
entfeuchtet wurde; ein typischer Zustand für die zugeführte Luft können 13°C und 65% relative Feuchte sein.
Bei herkömmlichen
Systeme wird die thermische Last des Raums vollständig verbreitet durch
Verwendung von wahrnehmbarer Wärmeübertragung
in den Luftstrom, und dies bestimmt die erforderliche Luftströmungsrate
für den
Raum; ein typischer Zustand für
die den Raum verlassende Luft können
24°C und
35% relative Feuchte sein.
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Der
niedrige Wert der relativen Feuchte in der Auslassluft stellt ein
ungenutztes Kühlpotential dar,
das über
latente Wärmeübertragung
genutzt werden kann, um die Kapazität des Luftstroms zur Entfernung
thermischer Energie aus dem Raum erheblich zu erhöhen. Dieses
Potential kann nicht durch direkte Verdampfung in den Raum realisiert werden,
da die erhöhte
Feuchtigkeit die Komfortbedingung für Bewohner reduzieren würde und
etwaige nasse Oberflächen
eine Gefahr für
die elektrische Ausrichtung darstellen könnte.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das zusätzliche
Kühlpotential
der Auslassluft mit relativ geringer Feuchtigkeit aus einem klimatisierten
oder belüfteten
Raum auszunutzen, um die aus dem Raum entfernte thermische Energie
zu erhöhen.
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Beispiele
für Verdampfungskühlsysteme nach
dem Stand der Technik enthaltend zum Beispiel
DE 197 37 525 .
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Kühleinheit vorgesehen, die einen Luftströmungskanal
bildet und eine Wand mit Innen- und Außenfläche, Mittel in der Form einer
Schicht aus Material mit Dochtwirkung zum Entwickeln einer Flüssigkeitsschicht
auf der Innenfläche,
um diese der Luftströmung
auszusetzen und in diese zu verdampfen, und ein Flüssigkeitszuführungsreservoir,
das so angeordnet ist, dass der Flüssigkeitspegel unterhalb der
Schicht aus Material mit Dochtwirkung ist, aufweist, wobei die Zuführung von
Flüssigkeit
zu der Schicht mit Dochtwirkung von dem Zuführungsreservoir durch Dochtwirkung
aufrecht erhalten wird.
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Die
Einheit kann zur Kühlung
eines geschlossenen Raums verwendet werden, der aufweisen kann:
eine Decke, einen Boden oder eine Wand (nachfolgend als "Oberflächenstruktur" bezeichnet), die/der
geschlossenen Raum begrenzt. Die Innenfläche der Oberflächenstruktur
ist von dem Raum entfernt und wird hier als die "entfernte Oberfläche" bezeichnet. Indem sie entlang des Luftströmungskanals strömt, wird
Luft aus dem Raum herausgeführt
und strömt über die
entfernte Fläche,
so dass im Gebrauch die Auslassluft eine Verdampfung von Flüssigkeit
von dieser Schicht in die Luftströmung bewirkt.
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Auf
diese Weise wird eine Kühlung
der Oberflächenstruktur
bewirkt, welche ermöglicht,
dass thermische Energie aus einem durch eine derartige Struktur
begrenzten Raum herausgezogen wird.
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Der
Kanal kann eine längliche
Ausbildung haben, in welchem die Flüssigkeitsschicht entlang zumindest
einem Hauptteil seiner Länge
entwickelt ist.
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Der
Kanal kann zumindest eine im Allgemeinen horizontale Wand enthalten,
auf der die Flüssigkeitsschicht
entwickelt ist.
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Der
Kanal kann zumindest eine im Allgemeinen vertikale Wand enthalten,
wahlweise ein Paar von im Abstand voneinander angeordneten, im Allgemeinen
vertikalen Wänden,
auf der/denen die Flüssigkeitsschicht
entwickelt ist. Die Höhe
der vertikalen Wand oder Wände
kann die Hauptquerschnittsabmessung des Kanals bilden.
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Es
können
Mittel in der Einheit vorgesehen sein, um die Flüssigkeitsschicht wieder aufzufrischen,
wenn sie verdampft. Die Flüssigkeit
kann von dem Zuführungsreservoir
zu der Schicht mit Dochtwirkung durch das Innere eines Rohres geliefert
werden, in das Flüssigkeit
aus dem Zuführungsreservoir durch
die Kapillarkraft gezogen wird. Es können auch Mittel zum Sammeln überschüssiger Flüssigkeit
vorgesehen sein. Die Einheit kann einen Kollektor zum Sammeln überschüssiger Flüssigkeit
enthalten.
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Das
Material mit Dochtwirkung kann ein Gewebematerial wie Baumwolltuch
sein.
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Das
Material mit Dochtwirkung kann in der Form eines Streifens oder
Blattes sein.
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Die
Schicht aus dem Material mit Dochtwirkung kann eine einzelne kontinuierliche
Schicht sein oder sie kann eine Anzahl von getrennten Blättern aufweisen,
von denen zumindest einige miteinander verbunden sind. Wenn das
Material mit Dochtwirkung in eine Anzahl von getrennten Blättern unterteilt
ist, können
zumindest einige der Blätter
eine gemeinsame Flüssigkeitszuführung und/oder
Kollektor teilen.
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Das
Material mit Dochtwirkung ist gewöhnlich in direktem Kontakt
mit der entfernten Oberfläche.
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Die
Oberflächenstruktur
kann mehrere strukturelle Einheiten aufweisen, die in Reihe und/oder Seite
an Seite angeordnet sein können.
Die Einheiten können
eine längliche
Ausbildung haben, d.h. eine streifenartige Einheit bilden. Nicht
alle der strukturellen Einheiten, die die Decke oder Wand oder eine
andere Struktur bilden, müssen
Kühleinheiten
sein. Beispielsweise kann die Kühlfunktion
auf eine oder Mehrbereiche der Gesamtoberfläche beschränkt sein.
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Jede
strukturelle Einheit kann eine weitere Oberfläche enthalten, die in Abstand
von und in gegenüberliegender
Beziehung zu der entfernten Oberfläche angeordnet ist, um einen
Luftströmungspfad über die
entfernte Oberfläche
zu bilden. Der Luftströmungspfad
kann die entfernte Oberfläche
von einem Einlass zu einem Auslass der Einheit überqueren.
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Die
innere Oberfläche
jeder Kühleinheit
kann mit einer Schicht aus Material mit Dochtwirkung versehen sein
und zumindest einige der Kühleinheiten können so
miteinander verbunden sein, dass ein Flüssigkeitsstrom von einer Einheit
zu der nächsten geleitet
wird. Auch kann jede Kühleinheit
eine Kammer für
den Auslass von Luft nach dem Überstreichen
den Flüssigkeitsschicht
enthalten, und derartige Kammern von zumindest einigen der Einheiten
können
miteinander verbunden sein, um einen Luftauslasskanal zu bilden.
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Die
Flüssigkeitszuführung und/oder
der Flüssigkeitskollektor
oder -sammler können
ausgebildet sein für
die Verbindung mit der entsprechenden Zuführung und dem Sammler von anderen
Einheiten, beispielsweise durch Steckverbinder.
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Die
Flüssigkeitszuführung zu
und/oder -sammlung von der Schicht mit Dochtwirkung kann durch ein
Element/Elemente erfolgen, das/die mit gegenüberliegenden Kanten der Schicht
mit Dochtwirkung assoziiert ist/sind.
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Das
Element/die Elemente mit Dochtwirkung kann/können von größerem Querschnitt sein als
die Schicht des Materials mit Dochtwirkung.
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Die
Einheit kann eine weitere Oberfläche enthalten,
die im Abstand und in gegenüberliegender Beziehung
zu der inneren Oberfläche
angeordnet ist, um einen Luftströmungspfad über die
innere Oberfläche
zu bilden. Die Anordnung kann derart sein, dass die Querschnittsfläche des
Luftströmungspfads über die
nasse innere Oberfläche
sich in der Richtung der Luftströmung ändert, d.h.,
sie kann fortschreitend in der Stromabwärtsrichtung verringert werden.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Kühleinheit
vorgesehen, die einen Kanal aufweist, der einen Luftströmungsdurchgang
mit einer inneren Oberfläche
oder -flächen
hat, die mit einer Schicht aus Material mit Dochtwirkung versehen
ist/sind, durch das eine Flüssigkeitsschicht in
Kontakt mit der inneren Oberfläche
entwickelt werden kann und von dem eine Verdampfung durch die Luftströmung durch
den Kanal induziert wird, welche Einheit weiterhin versehen ist
mit einem Flüssigkeitszuführungsreservoir,
das so angeordnet ist, dass der Flüssigkeitspegel unterhalb der
Schicht des Materials mit Dochtwirkung ist, wobei die Zuführung von Flüssigkeit
zu der Schicht mit Dochtwirkung von dem Flüssigkeitsreservoir durch Dochtwirkung
aufrecht erhalten wird.
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Der
Kanal kann einen Querschnitt mit länglicher Ausbildung haben,
wobei zumindest eine der inneren Oberflächen entsprechend dem längeren Querschnittsdurchmesser
mit dem Material mit Dochtwirkung versehen ist.
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Der
Kanal kann ein Flüssigkeitszuführungselement
mit Dochtwirkung für
die Zuführung
von Flüssigkeit
zu einer Kante der Schicht des Materials mit Dochtwirkung enthalten.
Der Kanal kann ein Teil mit U-förmigem
Querschnitt enthalten, dessen obere Seite durch das Flüssigkeitszuführungselement
geschlossen ist.
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Der
Kanal kann mit einem Flüssigkeitssammelelement
mit Dochtwirkung versehen sein für
die Leitung von Flüssigkeit
von dem Material mit Dochtwirkung auf der inneren Oberfläche zu einem
Flüssigkeitssammelpunkt.
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Das
Element kann ein Rohr aus Material mit Dochtwirkung aufweisen, das
beispielsweise auf einem Stützrohr
vorgesehen ist. Das Material mit Dochtwirkung kann um das Stützrohr gewickelt
und durch den Schlitz in das Stützrohr
eingeführt
sein. Das Stützrohr
kann zumindest teilweise mit Flüssigkeit
für die
Zuführung
zu dem Material mit Dochtwirkung gefüllt sein. Bei den vorbeschriebenen
Aspekten der vorliegenden Erfindung kann die Querschnittsfläche des
Luftströmungspfads
in der Richtung der Luftströmung
variieren. Sie kann in der Stromabwärtsrichtung der Luftströmung fortschreitend
verringert werden.
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Bei
den vorbeschriebenen Aspekten der vorliegenden Erfindung kann die
Einheit eine erste untere Kammer, in der Luft über die Flüssigkeitsschicht strömt, und
eine zweite obere Kammer, durch die die Luft nach dem Überstreichen
der Flüssigkeitsschicht abgezogen
wird, aufweisen. Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein System für die Verwendung
zum Kühlen
eines geschlossenen Raums mit zumindest einer Einheit gemäß dem ersten
oder zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung und Mitteln zum Erzeugen
einer Luftströmung
durch den Kanal oder die Kanäle
vorgesehen.
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Das
System kann mehrere Einheiten aufweisen, wobei die Einheiten angeordnet
sind, um die Luftströmung
in Reihe und/oder parallel zu leiten. Eine oder Mehreinheiten können in
einer Ende zu Ende-Beziehung verbunden sein. Eine oder Mehreinheiten
können
in einer Seite an Seite-Beziehung, beispielsweise in einer Seite
an Seite-Beziehung mit gegenseitigem Abstand, verbunden sein.
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Die
Mittel zum Erzeugen der Luftströmung können eine
Plenumkammer/oder -kammern enthalten, in die aus dem geschlossenem
Raum entfernte Luft geführt
wird für
die externe Ausgabe aus dem geschlossenen Raum.
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Auch
ist gemäß einem
vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Kühlsystem für einen geschlossenen Raum
vorgesehen, welches aufweist: eine Oberflächenstruktur, die innerhalb
des geschlossenen Raums Luft ausgesetzt ist, Mittel in der Form
einer Schicht aus Material mit Dochtwirkung zum Entwickeln einer
Flüssigkeitsschicht
auf einer Oberfläche
der Oberflächenstruktur,
die von dem Raum entfernt ist, Mittel zum Herausführen von
Luft aus dem Raum und Leiten der herausgeführten Luft über die entfernte Oberfläche derart,
dass in Gebrauch die herausgeführte
Luft die Verdampfung von Flüssigkeit
aus der Schicht durch die Oberflächenstruktur
in die Luftströmung
bewirkt, und ein Flüssigkeitszuführungsreservoir,
das so angeordnet ist, dass der der Flüssigkeitspegel unterhalb der
Schicht des Materials mit Dochtwirkung ist, wobei die Zuführung von
Flüssigkeit
zu der Schicht mit Dochtwirkung aus dem Flüssigkeitsreservoir durch Dochtwirkung aufrecht
erhalten wird.
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Die
Oberflächenstruktur
kann mehrere Einheiten je weils nach dem ersten oder zweiten Aspekt der
vorliegenden Erfindung aufweisen, die in Reihe und/oder parallel
Seite an Seite angeordnet sind. Die Einheiten können eine längliche Ausbildung haben.
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Jede
Einheit kann eine weitere Oberfläche enthalten,
die im Abstand und in gegenüberliegender Beziehung
zu der entfernten Oberfläche
angeordnet ist, um einen Luftströmungspfad über die
entfernte Oberfläche
zu bilden.
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Die
innere Oberfläche
jeder Kühleinheit
kann mit einer Schicht aus Material mit Dochtwirkung versehen sein,
wobei zumindest einige der Kühleinheiten
so miteinander verbunden sind, dass ein Flüssigkeitsstrom von der Schicht
aus Material mit Dochtwirkung einer Einheit zu der Schicht aus Material
mit Dochtwirkung der nächsten
Einheit geleitet wird.
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Jede
Kühleinheit
kann eine Kammer für
die Ausgabe von Luft nach dem Überstreichen
der Flüssigkeitsschicht
enthalten, wobei derartige Kammern von zumindest einigen der Einheiten
miteinander verbunden sind, um einen Luftausgabekanal zu bilden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum
Kühlen
eines geschlossenen Raums durch Inkontaktbringen von Luft mit diesem
Raum mit zumindest einer Oberflächenstruktur
vorgesehen, welches Verfahren die Schritte aufweist: Zuführen von
Flüssigkeit
zu einer Schicht aus Material mit Dochtwirkung in der Weise, dass
eine Flüssigkeitsschicht
auf einer Oberfläche der
Struktur gebildet wird, die entfernt von (d.h. außerhalb)
des Raums ist; und Entfernen von Luft aus dem Raum und Inkontaktbringen
derselben mit der Flüssigkeitsschicht,
so dass eine Verdampfung von Flüssigkeit
aus der Flüssigkeitsschicht
in die Luftströmung
sichergestellt wird, wodurch die Struktur und damit der hierdurch
begrenzte Raum gekühlt
werden, die Flüssigkeit
zu der Schicht aus Material mit Dochtwirkung aus einem Flüssigkeitszuführungsreservoir zugeführt wird,
das so angeordnet ist, dass der Flüssigkeitspegel unterhalb der
Schicht aus Material mit Dochtwirkung ist, wobei die Zuführung von
Flüssigkeit
zu der Schicht mit Dochtwirkung aus dem Zuführungsreservoir durch Dochtwirkung
aufrecht erhalten wird.
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Bei
den verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung kann die Flüssigkeit
Wasser sein und ein Zusatz zum Verhindern mikrobiellen Wachstums
kann zu der Flüssigkeit
hinzugefügt
sein. Der zum Verhindern mikrobiellen Wachstums verwendete Zusatz
kann Natriumchlorid oder Natriumhypochlorit sein.
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Bei
den verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung kann Seewasser
als die Benetzungsflüssigkeit
verwendet werden und der mit der Luftströmung mitgenommene Dampf kann
gesammelt und für
die Verwendung als Frischwasser kondensiert werden.
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Die
Erfindung wird nun beispielhaft nur mit Bezug auf die begleitenden
schematischen Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 zeigt
einen klimatisierten Raum, der mit einem Kühlsystem gemäß der Erfindung
versehen ist;
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2 zeigt
eine Anordnung zum Zuführen und
Abführen
von Flüssigkeit
zu/aus dem System;
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3 ist
ein Längsschnitt
durch eine Deckenplatte, die einen Teil einer Form von Kühlsystem gemäß der vorliegenden
Erfindung bildet;
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4 ist
ein Querschnitt durch eine Deckenplatte, der eine besondere Anordnung
des Zuführungs-
und des Sammeldochts zeigt;
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5 ist
ein Querschnitt, der eine Befestigung einer Deckenplatte innerhalb
einer abgehängten
Deckenstruktur zeigt;
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6 illustriert
ein Mittel zum Erhalten eines gleichförmigen Fluss- und Temperaturprofils
entlang einer Platte oder Decke;
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7 illustriert alternative Mittel zum Ausbilden
eines Zuführungs-
und eines Auslassrohres;
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8 illustriert
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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9 illustriert
ein anderes Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem die Kühlwirkung
mittels eines oder Mehrkanälen
erzielt wird;
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10 ist
eine Draufsicht auf die Plenumkammer und eine Bank von Kanälen, die
in 9 ersichtlich sind;
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11 ist
eine Querschnittsansicht von einem der Kanäle in den 9 und 10;
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11A ist eine fragmentarische Ansicht entsprechend
der in 11, die jedoch eine Modifikation
illustriert;
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12 ist
eine fragmentarische Ansicht entsprechend einem Teil der Anordnung
nach 9, die jedoch eine andere Modifikation illustriert;
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13 ist
eine fragmentarische Draufsicht, die die Verwendung eines Zuführungsrohrs
für jedes Paar
von benachbarten Kanälen
illustriert;
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14 ist
eine Ansicht, die ein Zuführungs- oder Sammlerrohr
illustriert, das an seinen Enden mit Schrumpfrohranschlussstücken versehen
ist; und
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15 ist
eine Schnittansicht, die einen Weg der Bildung einer rohrförmigen Dochtstruktur
zur Verwendung als ein Zuführungs-
oder Sammlerrohr gemäß der Erfindung
zeigt.
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Die
Erfindung ist schematisch in den 1 und 2 illustriert
und in einer falschen Decke oder Wand implementiert, die auf der
dem kühlenden,
thematisierten oder belüfteten
Raum zugewandten Seite trocken ist, aber nass auf der dieser Fläche entfernten
Fläche,
wobei Abluft aus dem zu kühlenden Raum über die
nasse Oberfläche
geführt
wird, so dass eine Ver dampfungskühlung
der Decke oder Wand bewirkt wird. Eine derartige Verdampfungskühlung der
Decke oder Wand ihrerseits entfernt thermische Energie aus dem klimatisierten
oder belüfteten Raum,
beispielsweise Wärmeübertragung
durch Strahlung und Konvektion zu der trocknen Seite der falschen
Decke oder Wand.
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Es
wird insbesondere auf die 1 und 2 Bezug
genommen, in denen gekühlte
Luft 1 aus einem Klimatisierungssystem (nicht gezeigt) durch
den Einlass 29 in den Raum 2 eintritt, während wärmere Abluft 4 aus
dem Raum 2 mit relativ geringer Feuchtigkeit durch den
Auslass 28 über
einen Durchgang oberhalb der falschen Decke 32 zumindest
teilweise zu dem Klimatisierungssystem zurückgeführt wird. Alternativ kann die
Abluft 4 in die Atmosphäre
abgegeben werden. Die untere Fläche 3 der falschen
Decke ist dem Inneren des Raums 2 zugewandt, während die
obere Fläche
von dem Raum entfernt ist. Die entfernte oder obere Fläche der
Decke wird mittels einer Flüssigkeit
(üblicherweise
Wasser, möglicherweise
mit Zusätzen)
nass gehalten, welche Flüssigkeit
zu einer Schicht 5 aus Material mit Dochtwirkung geliefert
wird, die sich über
zumindest einen Teil der Decke (zum Beispiel einen größeren Teil
hiervon) in Kontakt mit der entfernten Fläche der Decke 32 erstreckt.
Das Material mit Dochtwirkung kann jedes geeignete Material sein,
das in der Lage ist, eine Flüssigkeitsschicht über den
gewünschten Bereich
der Decke zu entwickeln, beispielsweise ein Gewebematerial wie Bauwolltuch.
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Flüssigkeit
wird aus einem Reservoir 6 über eine Zuführung 8 (siehe 2),
die sich über
eine erhebliche Abmessung der Schicht 5 von einem Ende zu
dem anderen erstreckt, zu der Schicht 5 geliefert. In 2 befindet
sich die Zuführung 8 entlang
einer Seite der Schicht 5, so dass Flüssigkeit an dieser Seite in
die Schicht 5 übertragen
wird und dann durch Kapillarwirkung die Breite der Schicht zu der
entgegengesetzten Seite hin überquert.
Während
dieser Überquerung
misst die Flüssigkeit
die Schicht 5 und damit die entfernte Fläche der
Decke, wodurch diese ständig
nass gehalten wird. Ein Teil der Flüssigkeit verdampft aus der
Schicht 5 durch die Strömung
von relativ warmem Abgas hier mit relativ geringer Feuchtigkeit.
Die überflüssige Flüssigkeit,
die die entgegengesetzte Seite der Schicht 5 erreicht,
wird durch einen Sammler 9 abgezogen und in einen Behälter 7 geführt. Die
Zuführung 8 und
er Sammler 9 haben in dem Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 die
Form von länglichen
Elementen von vergrößertem Querschnitt
relativ zu dem Blatt aus dem Material mit Dochtwirkung, das die
Schicht 5 bildet und können
ein Material mit Dochtwirkung aufweisen (zum Beispiel das selbe
Material mit Dochtwirkung wie das, das die Schicht 5 bildet).
Die Zuführung 8 und der
Sammler 9 können
jeweils beispielsweise gebildet sein durch festes Rollen oder Falten
eines Streifens oder Blatts aus Material mit Dochtwirkung, um einen
dickeren Querschnitt als den der Schicht 5 zu erhalten.
Die Zuführung 8 und
der Sammler 9 sind in geeignetem Kontakt oder in Verbindung
mit den jeweiligen Seiten der Schicht 5, um eine ununterbrochene
Strömung
in die und aus der Schicht 5 sicherzustellen.
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Die
in dem Behälter 7 gesammelte überflüssige Flüssigkeit
kann entsorgt oder für
eine Wiederverwendung zum Reservoir zurückgeführt werden. Das Zuführungsreservoir 6 ist
mit einer Wasserquelle (nicht gezeigt) verbunden, um einen Wasserkopf
aufrecht zu erhalten. Eine Wasserpegel-Steuervorrichtung, wie eine
Schwimmerhahnanordnung, kann verwendet werden, um die Strö mung von
Wasser in das Zuführungsreservoir 6 zu
steuern. Der Sammler 9 endet an einem Punkt unterhalb des
Flüssigkeitspegels im
Zuführungsreservoir 6 und
ermöglicht,
dass ein Nachlauf im Behälter 7 gesammelt
wird. Die Strömungsrate
von Wasser durch die Schicht 5 mit Dochtwirkung wird dann
durch die Höhendifferenz zwischen
dem Flüssigkeitspegel
im Zuführungsreservoir 6 und
dem Ende des Auslassrohrs 9 oberhalb des Sammelbehälters 7 bestimmt,
zusammen mit dem hydraulischen Widerstand durch die gesamte Struktur.
Wasser im Reservoir 6 wird auf einem Pegel unterhalb des
Pegels der Schicht 5 mit Dochtwirkung gehalten, die über die
falsche Ecke 32 verteilt ist, und dies verhindert die Möglichkeit
der Tropfenbildung auf der unteren Deckenfläche 3. Alternativ
kann das Reservoir 6 oberhalb des Dochtes 5 der
Decke angeordnet werden, wenn beispielsweise die Decke 32 so ausgebildet
ist, dass sie ein Tropfen verhindert, und die Flüssigkeitsströmungsrate
so gesteuert wird, dass sie innerhalb der Strömungsratenkapazität der Schicht 5 mit
Dochtwirkung liegt.
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Die
insoweit beschriebene Anordnung ist besonders geeignet für den Fall,
in welchem die Flüssigkeit
einen löslichen
festen Zusatz enthält
(zum Beispiel ein Biocid wie NaCl). Wenn kein derartiger Zusatz
verwendet wird oder wenn der Zusatz flüssig ist, zum Beispiel ein
flüssiges
Biocid, so dass keine Gefahr einer Kristallisierung des gelösten Stoffes
besteht, können
der Sammler 9 und der Behälter 7 weggelassen
werden.
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Im
Gebrauch wird entfeuchtete gekühlte
Luft 1 durch den Einlass 29 in den klimatisierten
oder belüfteten
Raum 2 unterhalb der falschen Decke 32 eingeführt. Abluft 4 aus
dem Raum 2 strömt über die Schicht 5, die
die obere oder entfernte Fläche
der Decke ständig
nass hält,
während
die untere Fläche 3 der
Decke trocken bleibt. Der Zustand der in den Raum 2 eintretenden,
gekühlten
Luft 1 liegt typischerweise bei 13°C und 65% relativer Feuchte,
und der der Abluft 4, wenn sie den Raum 2 verlässt, liegt
typischerweise bei 24°C
und 35% relativer Feuchte. Wasser verdampft aus der Schicht 5 in
die Abluft 4, wodurch die falsche Decke 32 durch
Kontakt zwischen der Schicht 5 und der oberen Fläche der
Decke gekühlt
wird. Als eine Folge zieht die gekühlte falsche Decke 32 thermische
Energie aus dem klimatisierten Raum 2, zum Beispiel durch
Wärmeübertragung
mittels Strahlung und Konvektion.
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Wasser
im Reservoir 6 hat typischerweise Raumtemperatur und die
gesamte zusätzliche
Kühlung
wird durch Verdampfung von Wasser aus der Schicht 5 mit
Dochtwirkung erhalten. Dies ist im Gegensatz zu herkömmlichen
gekühlten
Becken, die getrennte gekühlte
Wassereinheiten erfordern, um Wasser mit etwa 12°C oder weniger zuzuführen. Herkömmliche
Kühltafeln,
wie die für
gekühlte
Decken verwendeten, erfordern die Verwendung von niedrigen Wassertemperaturen
und Materialien mit hoher thermischer Leitfähigkeit, da der thermische
Energieströmungspfad
lang ist und der Fluss konzentriert ist, wenn er sich von dem Raum
durch die Tafel zu dem Kühlwasser
bewegt. In dem Kühlsystem
nach dieser Erfindung kann der thermische Fluss bei einer im Wesentlichen
gleichförmigen
Dichte bleiben und der Strömungspfad
von dem Raum 2 zu dem verdampfenden Wasser kann kurz sein,
so dass Materialien mit geringer thermischer Leitfähigkeit
und niedrigen Kosten wie Kunststoff verwendet werden können. Die bei
herkömmlichen
Kühltafeln
auf den das gekühlte Wasser
tragenden Rohren gebildete Kondensation be wirkt auch ein Problem
und Mittel müssen
gefunden werden, die die Kondensation berücksichtigen, um Tropfen in
den gekühlten
Raum zu vermeiden.
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In
den 1 und 2 ist die Schicht 5 mit Dochtwirkung
als ein einzelnes durchgehendes Blatt, das sich über einen wesentlichen Teil
der Decke erstreckt, gezeigt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 ist
die Schicht 5 mit Dochtwirkung wirksam unterteilt in eine
Anzahl von kleineren Bereichen, in dem sie beispielsweise die Anordnung
innerhalb von Deckenplatten, die zur Ausbildung der falschen Decke
verwendet werden, verkörpert. 3 illustriert eine
derartige Platteneinheit oder -modul, und es ist darauf hinzuweisen,
dass die Decke insgesamt oder zumindest einer oder mehr Bereiche
hiervon unter Verwendung derartiger Platten ausgebildet sein kann,
die im Wesentlichen einen identischen Aufbau und ein identischer
Aussehen haben und aus zweckmäßigem starren
Kunststoffmaterial hergestellt sein können. Die illustrierte Platte 11 hat
im Allgemeinen einen Tastenquerschnitt und eine untere Wand 50, deren
untere Oberfläche 3,
die bei ihrer Verwendung dem gekühlten
Raum (d.h., dem Raum 2 in 1) zugewandt
ist. Auf ihrer inneren Oberfläche
(d.h., der von dem zu kühlenden
Raum 2 abgewandten Oberfläche) ist die Wand 50 mit
einer Schicht 5 aus Material mit Dochtwirkung so versehen,
dass eine Flüssigkeitsschicht über die
abgewandte Oberfläche
im Innern der Platte entwickelt werden kann.
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Die
Platte 11 hat eine im Abstand über der unteren Wand 50 angeordnete
obere Wand 52 mit Vorder-, Hinter- und Seitenwänden 54,
die sich zwischen der unteren und der oberen Wand 50, 52 erstrecken.
Die Vorder- und Seitenwände 54 sind
nicht illustriert. Eine Zwischenwand 56 befindet sich zwischen
der oberen und der unteren Wand und teilt das Innere der Platte
in eine untere Kammer 58 und eine obere Kammer 60.
Luft wird aus dem Raum 2 über einen Einlass oder Einlässe 18 zugeführt und
die Kammern 58, 60 sind durch eine oder mehr Öffnungen 19 so
miteinander verbunden, dass Luft aus der unteren Kammer 58 nach
dem Überstreichen
der Schicht 5 mit Dochtwirkung in die obere Kammer 60 strömen kann.
Die obere Kammer ist mit Öffnungen 20 und 21 an
entgegengesetzten Enden von dieser versehen. Diese Öffnungen
haben eine komplementäre
Ausbildung, so dass zwei Platten in abgedichteter Weise zusammengepasst
werden können,
wobei die Öffnung 20 einer
Platte mit der Öffnung 21 einer
angrenzenden Platte ausgerichtet ist. Somit können die Öffnungen so angeordnet sein,
dass sie im Wege von Steckverbinderausbildungen eine gegenseitige
Verbindung herstellen, wie durch die Bezugszahlen 62, 64 dargestellt
ist. Auf diese Weise können
die oberen Kammern 60 von zwei oder mehr Platten miteinander verbunden
werden, um einen durchgehenden Kanal zu bilden, der sich entlang
der Länge
der so miteinander verbundenen Platten erstreckt.
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Eine
Kontinuität
zwischen den mit jeder Platte assoziierten Schichten 5 mit
Dochtwirkung wird mittels Steckverbindern 22, 23 erzielt,
die so angeordnet sind, dass die Verbinder 22, 23 einer
Platte in dichtendem Eingriff mit ihrem Gegenstück an einer angrenzenden Platte
sind. Am Ende einer Reihe von in dieser Weise miteinander verbundenen
Platten wird Flüssigkeit
durch eine Zuführungsanordnung
zu dem Einlassverbinder 22 geliefert, so dass eine Flüssigkeitsschicht
auf der inneren Oberfläche
der unteren Wände 50 der
Platten entwickelt werden kann. An dem entgegengesetzten Ende der
Reihe ist der Auslassverbinder 23 mit einem Sammler zum
Entfernen von überschüssiger Flüssigkeit
verbunden. Die Zuführvorrichtung
und der Sammler sind jeweils mit einem Zuführungsreservoir und einem Behälter entsprechend
den durch die Bezugszahlen 6 und 7 in den 1 und 2 gekennzeichneten
assoziiert, und die Anordnung ist derart, dass die Bildung von Tropfen
auf der unteren Oberfläche
der Wand 50 vermieden wird, wie in Beziehung zu den 1 und 2 beschrieben
wurde.
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Eine
Luftströmung
aus dem zu kühlenden Raum
wird in die Platten gezogen durch Verbindung der stromabwärtsseitigen
Enden der Kanäle
mit dem Luftrückführungskanal
des Klimatisierungs- oder Lüftungssystems.
Somit tritt Luft durch Einlässe 18 der Platten
ein und strömt
von einem Ende der Platte entlang der unteren Kammer 58 zu
dem entgegengesetzten Ende mit der sich ergebenden Verdampfung von
Flüssigkeit
aus der Schicht mit Dochtwirkung und Kühlung der unteren Wand 50.
Bei Erreichen des entgegengesetzten Endes wird die Luftströmung durch Öffnungen 19 in
die obere Kammer geleitet und strömt zusammen mit Luft, die durch
die mit einer stromaufwärtsseitigen
Platte gekoppelte Einlassöffnung 20 in
diese Kammer eintritt, zu der Auslassöffnung 21. Die in
dem durch die oberen Kammern 60 jeder Reihe von Platten
gebildeten Kanal gesammelte Luft wird an dem stromaufwärtsseitigen
Ende des Kanals in den Rückführungskanal
eines Klimatisierungssystems ausgegeben. Die Einlassöffnung 20 an
dem stromaufwärtsseitigen
Ende des gebildeten Kanals ist geschlossen oder abwesend von der
entsprechenden Platte, während
die Auslassöffnung 21 an
dem entgegengesetzten Ende des Kanals offen ist für die Verbindung
mit einem Auslass. Der Einlass 18 ist nicht kontinuierlich über die
Breite der Deckenplatte 11, da dies den Flüssigkeitsstrom
entlang des Dochtes 5 unterbrechen würde.
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Die
Platten 11 können
direkt auf T-Trägern angeordnet
werden, wie dies typischer Weise in kommerziellen Gebäuden gefunden
wird (siehe 5). Bei einer Modifikation kann
jede Platteneinheit oder Modul 11 ohne die Kammer 60 hergestellt
sein; beispielsweise kann, nachdem die Luft die Schicht 5 mit Dochtwirkung
in jeder Platteneinheit überstrichen hat,
sie direkt in die Atmosphäre
oder in einen gemeinsamen Luftrückführungskanal
oder -kanäle
oder eine gemeinsame Plenumkammer, die von den Platteneinheiten
getrennt ist, ausgegeben werden.
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4 illustriert
ein Verfahren zum Ausbilden der Zuführung und des Sammlers, die
mit der Schicht mit Dochtwirkung in jeder Platteneinheit assoziiert sind. 4 ist
ein Querschnitt senkrecht zu der Strömungsrichtung der Luft. Die
Flüssigkeitszuführung ist in
der Form eines Zuführungsdochtes 12 der
mit einem Zuführungsreservoir
(nicht gezeigt) so verbunden ist, dass der Zuführungsdocht 12 die
Schicht 5 mit Dochtwirkung an einer Stelle benachbart einer Kante
hiervon nässt,
wobei Zuführungsdochte
von angrenzenden Beckenplatten 11 in Reihe verbunden sind,
um einen kontinuierlichen Docht zu erhalten, der sich entlang einer
Reihe von Platten erstreckt und die Schichten 5 mit Dochtwirkung,
die mit jeder der Platten in der Reihe assoziiert sind, beliefert.
Die Verbindung eines Zuführungs-
oder Sammlerdochts mit dem nächsten
kann beispielsweise erzielt werden durch einfache gegenseitige Berührung ihrer
Enden, wenn die Platten aneinander gefügt sind. Der Sammlerdocht 13 ist
mit einem Abzugsbehälter
verbunden und dient zum Abziehen von Flüssigkeit aus jeder der Schichten 5 mit
Dochtwirkung einer Reihe von Platteneinheiten, so dass ein Abzug
an einer Stelle angrenzend an die den mit dem Zuführungsdocht 12 verbundenen
Kanten entgegengesetzten Kanten der Schichten mit Dochtwirkung bewirkt
wird. Der Zuführungsdocht 12 und
der Sammlerdocht 13 sind durch ein Trennglied 10 voneinander
getrennt, so dass sie nicht in direktem Kontakt miteinander sind,
und sie sind so ausgebildet, dass sie sich beide aufwärts und in übereinander
liegender Beziehung zu der unteren Wand 50 so erstrecken,
dass die Querschnittsfläche des
Dochtmaterials vergrößert wird.
Die Abschnitte 12a, 12b und 13a, 13b der
Dochte 12 und 13, die sich aufwärts und
in übereinander
liegender Beziehung zu der unteren Oberfläche 3 erstrecken,
sind durch Trennwände 70, 72 gegenüber der
Abluft isoliert. Die Wände 70 können an
ihren unteren Kanten verzahnt oder in anderer Weise ausgebildet
sein, um einen Kontakt zwischen dem Docht 5 und den Dochten 12, 13 zu
ermöglichen,
um eine Fluidströmungskontinuität zwischen
diesen aufrecht zu erhalten.
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Das
Ausführungsbeispiel
nach 5 ist ähnlich
dem nach 4 mit einem Zuführungsdocht 17 und
einem Sammlerdocht 16 aber in diesem Fall erstrecken sich
die Dochte nicht in übereinander
liegender Beziehung zu der Bodenwand 50. Dieses Ausführungsbeispiel
illustriert, wie die Platteneinheiten 11 in einer abgehängten falschen
Deckanordnung befestigt sein können,
wobei jede Platteneinheit entlang ihres Umfangs durch T-Träger 15 des
abgehängten
Deckensystems gehalten wird.
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Vorläufige Berechnungen
zeigen das folgende. Wenn die Verdampfungsrate der Schicht 5 mit Dochtwirkung
gleich 0.01 g·s–1·m–2 ist,
entsprechend einer thermischen Last von angenähert 25 W·m–2, und
die Platten 11 ein m lang und 0,5 m breit sind, dann beträgt die Rate
der Verdampfung von jeder Platte 11 0,005 g·s–1.
Wenn sich das Zuführungsreservoir 6 auf
dem Deckenpegel befindet und der Sammelcontainer 7 sich
auf dem Bodenpegel befindet, beträgt die Höhe vom Sammelbehälter 7 zum
Reservoir 6 angenähert
2,5 m, und der verfügbare
Kraftdruck für
das System beträgt
angenähert
25 kPa. Wenn ein Streifen von Deckenplatten 11 von 0,5
m Breite mit dem Zuführungsdocht 17 und
dem Abführungsdocht 16 die
in die Seiten von Platten 11 eingesetzt sind und einen
Durchmesser von 30 mm haben, berücksichtigt
wird, ist die Strömung über die
Platten 11 nicht gleichförmig, sondern am größten durch
die Platte 11, die dem Zuführungsreservoir 6 am
nächsten
ist, und am geringsten in einem Abstand der mehr als die Hälfte entlang
des Streifens von dem Zuführungsreservoir 6 ist.
Der Tatsächliche
Abstand der minimalen Strömung
hängt von
dem Verhältnis
der Strömungsrate
der verdampften Masse zu der Gesamtmasse ab. Wenn die mittlere Strömung durch die
Platten 11 das zweifache der für die Verdampfung erforderlichen
Strömung
ist, wodurch die Konzentration von etwaigen Zusätzen zu dem Wasser begrenzt wird,
beträgt
die minimale Strömungsrate
angenähert 0,67
der Länge
des Streifens von dem Zuführungsende.
Wenn der Docht 5 1 mm dick ist und alle Dochte 5 eine
Permeabilität
von 10–11m2 haben, was typisch für viele Tuchgewebe ist, dann
gewährleistet
der Kraftdruck von 25 kPa eine adäquate Strömung zu allen Teilen eines
5 m langen Streifens aus Platten 11. Wenn die Platten 11 wie
in 4 mit dem Zuführungsdocht 12 und
dem Sammlerdocht 13 ausgebildet sind und jeder eine Querschnittsfläche von
0,003 m2 hat, dann kann der Streifen aus
Platten 11 10 m lang sein.
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Es
ist festzustellen, dass die Abluft 4 feuchter wird, wenn
sie von dem Einlass 18 zum Auslass 19 strömt. Daher
verändert
sich die Wärmeübertragung entlang
der Platte 11 und folglich verändert sich die Temperatur der
Dicke entlang jeder Platte. Eine gleichförmigere Deckentemperatur kann
erhalten werden durch geeignete Verringerung der Höhe des Spaltes
für die
Abluft 4, wenn sie vom Einlass 18 entlang der
Platte zum Auslass 19 strömt. Eine derartige Anordnung
wird bei dem Ausführungsbeispiel
nach 6 (die eine Ansicht entsprechend der in 3 ist)
dadurch implementiert, dass der Querschnitt der unteren Kammer 58 vom
Einlassende zum Auslassenden hin kleiner wird, das heißt, durch
Neigen der Zwischenwand 56 in der gezeigten Weise.
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Die 7A und 7B illustrieren
mögliche Variationen
der Zuführungs-/Sammleranordnungen für die Schicht 5 mit
Dochtwirkung, bei denen das Zuführen
und Sammeln von Wasser über
ein hohles Rohr erfolgt, wodurch die Schicht 5 mit Dochtwirkung direkt
durch das Zuführungsrohr
genässt
wird anstelle durch die Kapillarwirkung mittels eines Dochtes wie
der beispielsweise in 4 gezeigte Dochte 12, 13.
Bei derartigen Anordnungen ist es wichtig, sicherzustellen, dass
die Rohre mit Flüssigkeit
gefüllt
bleiben, um zu vermeiden, dass Luft eingezogen wird und die Fluidströmung unterbricht.
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In 7A hat
das Zuführungs-/Sammlerrohr 24 eine
perforierte Wand und das Dochtmaterial 5 ist rohrförmig um
das Rohr gewickelt, so dass die Flüssigkeitszuführung durch
die Perforationen direkt in das Dochtmaterial hindurchgeht. Die
Perforationen sind vorzugsweise an oder in den untersten Bereichen
der Wand des Rohres 24 vorgesehen.
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In 7B weist
das Zuführungs-/Sammlerrohr 24 einen ersten
und einen zweiten Abschnitt 25a und 25b, die im
Abstand voneinander angeordnet sind, mit einer spiralförmigen Hülse 25c,
die die beiden Abschnitte überbrückt, auf,
so dass das Dochtmaterial rohrförmig
um die Anordnung 25a, 25b, 25c gewickelt
werden kann, wobei die Hülse 25c diesen Abschnitt
des Dochtmaterials, der zwischen die Abschnitte 25a, 25b gespannt
ist, stützt.
In jedem Fall ist ein Kantenbereich der Schicht 5 mit Dochtwirkung um
das Zuführungs-/Sammlerrohr 24 oder 25 herumgewickelt.
Aufeinander folgende Rohre 24, 25, die mit benachbarten
Platteneinheiten assoziiert sind, können über Stemmmuffenverbindungen
miteinander gekoppelt sein, die automatisch abdichtend miteinander
in Eingriff gebracht werden können,
wenn benachbarte Platten aneinander gefügt werden. Das um die Rohre
gewickelte Dochtmaterial kann so angeordnet sein, dass es einander überlappt,
wenn die aufeinander folgenden Rohre miteinander in Eingriff gebracht
werden, um eine Fluidströmungskontinuität zwischen
diesen zu erhalten.
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Die
in den 7A und 7B gezeigten Rohranordnungen
sind nicht selbst ansaugend, sondern können gefüllt werden, indem einfach der
Wasserpegel in einem Reservoir zu der Zeit der Inbetriebnahme des
Systems angehoben wird. Wenn die Rohre mit Wasser gefüllt sind,
halten Kapillarkräfte
in dem Docht das Wasser in seiner Lage, vorausgesetzt, dass der
Abstand von dem Boden des Auslassrohres zu dem höchsten Punkt des Zuführungs-
und des Auslassrohres geringer ist als die Höhe, in die die Dochte Wasser
anheben. Eine typische Dochthöhe für Tuchgewebe
ist 120 mm. Etwaige Enden der Dochte müssen gegen die Wände der
Rohre abgedichtet werden, um zu verhindern, dass Luft in das Rohr
zwischen dem Docht und die Stützstruktur
gezogen wird. Berechnungen haben gezeigt, dass der hauptsäch liche
Druckabfall in diesem System über den
Docht erfolgt, und 6 mm-Rohre in einem 20 m-Streifen aus Platten
erfordern einen Wasserkopf von nur 30 mm für eine Zuführungswasser-Strömungsrate,
die gleich dem zwiefachen der Verdampfungsrate ist. Dies ermöglicht,
dass der Wasserpegel in dem Zuführungsreservoir
20 mm unter der Decke ist, wobei das Ende des Auslassrohres angenähert 60
mm unterhalb des obersten Punktes des Zuführungsrohres ist, was innerhalb
der Dochthöhe
von typischen Tuchgeweben ist.
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Es
ist darauf hinzuweisen, dass, wenn Plattenmodule oder -einheiten
verwendet werden, diese in einem Feld angeordnet sein können, zum
Beispiel eine Anzahl von Plattenreihen, die Seite an Seite angeordnet
sind, wobei jede Reihe einen Luftströmungskanal bildet. Gemeinsame
Einlass- und Auslassköpfe
können
mit dem Feld assoziiert sein, um Luft in die und Abluft aus den
Kanälen
zu leiten. Üblicherweise
ist die Luftströmung
entlang einer Plattenreihe getrennt von der Luftströmung, die
in benachbarten Reihen stattfindet; jedoch schließen wir die
Möglichkeit
von Verbindungen zwischen den mit benachbarten Reihen von Platteneinheiten
assoziierten Kanälen
nicht aus.
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Bei
einer weiteren Modifikation der Erfindung können die Einheiten 11 eine
längliche
Ausbildung in der Richtung der Luftströmung haben, beispielsweise ein
streifenartige Ausbildung. In diesem Fall können zwei oder mehr Streifeneinheiten
in Reihe miteinander verbunden sein, um sich über den zu kühlenden Raum
zu erstrecken, oder eine einzelne derartige Streifeneinheit kann
den Raum in einer Richtung (das heißt, der Richtung der Luftströmung durch
die Einheiten) überspannen,
und es können
zwei oder mehr derartige Streifeneinheiten Seite an Seite angeordnet sein,
um den Raum in der Richtung senkrecht zu der Luftströmungsrichtung
zu überspannen.
Wenn die Einheiten streifenförmig
sind, können
sie in großen Längen hergestellt
werden, wobei die Schicht mit Dochtwirkung mit der unteren Wand
verbunden ist, wobei die Flüssigkeitszuführungs-
und Sammlerdochtabschnitte oder -rohre in Situ befestigt werden, falls
gewünscht,
zusammen mit der oberen Kammer 60. Diese letzt genante
Anordnung ist auch auf den Fall anwendbar, in welchem die Einheiten
in der Form von Platten sind, d.h., individuelle Platten können mit verbundenen
Schichten mit Dochtwirkung und/oder in Situ-Zuführungs- und Sammlerdochtabschnitten oder
-rohren versehen sein.
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Bei
dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel kann anstelle
von einem oder mehreren Einlässen 18,
die sich an oder benachbart einem Ende einer Platteneinheit befinden,
die Platteneinheit Einlässe
aufweisen, die auf unterschiedliche Punkte (sich erstreckend durch
sowohl die untere Wand 50 als auch die Schicht 5 mit
Dochtwirkung) verteilt sind, um Abluft 4 zu ermöglichen,
in die Einheit in einem Bereich von Stellen zwischen entgegengesetzten
Enden der Einheit zu strömen.
In gleicher Weise kann die Zwischenwand 56, wenn dies gewünscht ist,
mit Auslässen 19 versehen
sein, die über
verschiedene Stellen verteilt sind, um ein Feld von Eintrittspunkten aus
der Kammer 58 in die Kammer 60 vorzusehen.
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Ein
numerisches thermisches Modell des Systems wurde entwickelt und
ein kleines experimentelles Modell des Systems wurde im Labor gebaut.
Das numerische Modell wurde gültig
gemacht durch Vergleich seiner Ergebnisse mit denjenigen, die von
dem experimentellen Labormodell erhalten wurden. Simulationen mit
dem numerischen Modell haben gezeigt, dass der elektrische Leistungsverbrauch
für die
Klimatisierung in großen
kommerziellen Gebäuden
beträchtlich
gesenkt werden kann, wenn das Kühlsystem
nach der vorliegenden Erfindung installiert ist, insbesondere weil
die Luftströmungsrate
in dem System beträchtlich
herabgesetzt werden kann mit einer entsprechenden Verringerung der
Leistung zum Pumpen von Luft durch das Kühlsystem und auch einer Verringerung
der Kompressorleistung.
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Laborexperimente
mit Baumwolldochten über
eine Dauer von 6 Monaten haben gezeigt, dass Schimmel- oder Pilzwachstum
auf dem Docht mit Salzlösungen
eliminiert werden kann. Selbstverständlich kann die ordnungsgemäße Verwendung von
geeigneten Fungiziden auch sicherstellen, dass das System unkontaminiert
bleibt. Wenn eine Salzlösung
verwendet wird, um Schimmelwachstum zu verhindern, kann sie auch
verhindern, dass Legionellen das System verunreinigen, da derartige
Bakterien salzfreies Wasser benötigen,
um zu überleben.
Weiterhin sind, da kein Sprühen
mit diesem System verbunden ist, keine Mittel zum Tragen von Legionellen durch
das System vorhanden. Schimmelwachstum wird auch unterbunden durch
den Mangel an Licht innerhalb der geschlossenen Platten, und ein
offenzelliger Schaumeinsatz kann verwendet werden, um den Eintritt
von Licht über
den Einlass oder die Einlässe
zu verhindern.
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Da
die Decke in diesem System nass ist, dient sie dazu, die Ausbreitung
von Feuer zu unterbinden. Wenn der Wasserpegel in dem Zuführungsreservoir
erhöht
wird, wenn Feuer in dem Gebäude auftritt,
dann wird die Decke überflutet
und kann einen aktiven Teil des Feuerschutzsystems des Gebäudes bilden – d.h.,
das Feuererfassungssystem kann mit der Wasserzuführung zu dem Kühlsystem der
vorliegenden Erfindung verbunden sein, um die normalerweise nasse
Oberfläche
des Kühlsystems als
Antwort auf die Erfassung eines Feuers zu überfluten.
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Eine
10%ige Salzlösung,
die ähnlich
Seewasser ist, wurde in dem Labor verwendet, um das Wachsen von
Schimmel zu unterbinden. Da die Einkühldeckensystem gemäß der vorliegenden
Erfindung verlassende Luft nahezu gesättigt sein kann, kann das System
verwendet werden, um Frischwasser aus Seewasser durch Entsalzung
zu erhalten, beispielsweise in klimatisierten Gebäuden. Seewasser
kann zu einem klimatisierten Gebäude
geliefert und zu dem Kühldeckensystem
verteilt werden, und die Kälteanlage
des Klimatisierungssystems kann verwendet werden, um den Wasserdampf
aus der nahezu gesättigten
Rückführungsluft
zu kondensieren und hierdurch Frischwasser zu erzeugen, wirksam
als ein Nebenprodukt. Berechnungen zeigen, dass, wenn die über das
Deckensystem verteilte thermische Last 28 W/m2 der
Bodenfläche
beträgt, das
System dann angenähert
1 Liter Frischwasser pro Quadratmeter der Bodenfläche während jeweils einer
Betriebsdauer von 24 Stunden erzeugt.
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Bei
herkömmlichen
Klimatisierungssystemen werden etwa 80% der Luft innerhalb des Systems
wieder gewonnen, während
der Rest in die Atmosphäre
abgelassen wird. Die vorliegende Erfindung erleichtert die Verwendung
in derselben Weise, ist aber auch in der Lage, 100% Frischluft zu
verwenden, das heißt
ohne Wiedergewinnung. Da die Verwendung der zurückgeführten Luft mit dem so genannten "Gebäudekrankheitssyndrom" verbunden wird,
kann die Fähigkeit,
100% Frischluft zu verwenden, vorteilhaft sein, beispielsweise für Zwecke
der Luftqualität.
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Bei
den insoweit beschriebenen Ausführungsbeispielen
weist die Kühlfläche einen
Teil von einer oder bildet eine im Wesentlichen ununterbrochene
Wandstruktur (zum Beispiel Decke), die einen zu kühlenden
Raum begrenzt. Jedoch braucht die Begrenzungsfläche nicht ununterbrochen zu
sein; sie kann durch eine Anzahl von im Abstand voneinander angeordneten
Oberflächen
gebildet sein. Derartige im Abstand voneinander angeordnete Oberflächen können insgesamt
eine Begrenzung des zu kühlenden
geschlossenen Raums bilden. Beispielsweise können sie eine falsche Decke
oder Überkopfstruktur von
jalousieartiger Form bilden. Ein Ausführungsbeispiel, das unter derartigen
Umständen
verwendet werden kann, ist in den 9–15 illustriert,
auf die nun Bezug genommen wird.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist eine Reihe von im Gegenseitigen Abstand angeordneten, im Allgemeinen
parallelen Verdampfungskanälen 70 in einer Überkopfbeziehung
zu dem zu kühlenden Raum
angeordnet, direkt unterhalb des Daches 71. Jeder Kanal 70 weist
ein längliches
Teil mit im Allgemeinen U-förmigem
Querschnitt auf, das sich im Allgemeinen vertikal erstreckende Seitenwände 72 und eine
im Allgemeinen horizontale untere Wand 74 besitzt. Das
offene obere Ende jedes Teils ist durch eine Flüssigkeitszuführungsanordnung 75 so
geschlossen, dass jeder Kanal 70 einen Kanal zum Leiten
einer Luftströmung
durch das Innere des Kanals bildet. An einem Ende ist jeder Kanal 70 offen,
um einen Einlass für
den Zugang von Luft zu bilden, und an dem entgegengesetzten Ende
ist er mit einer gemeinsamen Plenumkammer 76 verbunden,
die innerhalb des zu kühlenden
Raums oder außerhalb
von diesem befestigt sein kann. Die Innenflächen der Seitenwände 72 sind
mit einer Schicht 78 aus Dochtmaterial wie Baumwollgewebe
versehen, so dass eine geeig nete Flüssigkeit wie Wasser durch Dochtwirkung über die
Innenflächen
befördert
werden kann, wodurch eine Flüssigkeitsschicht
entwickelt wird, die in Kontakt mit diesen Oberflächen ist
und diese nässt.
Obgleich dies in 11 nicht gezeigt ist, kann die
untere Wand 74 in gleicher Weise mit einer Schicht oder
einer anderen Struktur aus Dochtmaterial auf der Innenfläche 80 versehen
sein, um zu ermöglichen,
dass eine Schicht der Flüssigkeit über die untere
Wand 74 entwickelt wird, obgleich, wie nachfolgend erwähnt ist,
es nicht wesentlich ist, dies zu tun. Das Dochtmaterial 78 und
auf der Oberfläche 80 erstreckt
sich gewöhnlich über im Wesentlichen
die gesamte Länge
jedes Kanals 70.
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Flüssigkeit
wird zu den Dochtstrukturen 78 und auf der Oberfläche 80 (falls
vorhanden) durch die Anordnung 75 zugeführt, die in diesem Fall ein
Zuführungsrohr 82 aus
Dochtmaterial aufweist, über
der eine Abdeckung 84 vorgesehen ist, um eine Verdampfung
von Flüssigkeit
in die Umgebung zu verhindern. Das Dochtrohr 82 erstreckt
sich über
im Wesentlichen die gesamte Länge
des zugehörigen
Kanals 70, so dass eine Zuführung von Flüssigkeit
zu den oberen Kanten der Schichten 78 mit Dochtwirkung
entlang im Wesentlichen der gesamten Länge des Kanals vorliegt. Das
Rohr 82 taucht an einem Ende in ein Flüssigkeitsreservoir 86,
und die Anordnung ist derart, dass der höchste offene Punkt des Flüssigkeitszuführungsrohres 82 nicht
die Dochthöhe des
Dochtes (typischer Weise 150–200
mm) überschreiten
sollte.
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Nachdem
das Dochtrohr 82 und die Dochtstrukturen 78 und
die Oberfläche 80 mit
Flüssigkeit
versehen sind, wird darauf geachtet, dass die Wände 72 und 74 kontinuierlich
genässt
bleiben, während
ein Tropfen ver hindert wird, falls der Flüssigkeitspegel in dem Reservoir 86 zweckmäßig positioniert
ist, das heißt,
unterhalb der unteren Kanten der vertikal angeordneten Schichten 78 mit
Dochtwirkung. Es kann ein Reservoir 86 für jedes
Zuführungsrohr 82 vorgesehen
sein, oder eine Anzahl von Dochtrohren 82 können von
einem einzelnen Reservoir 86 bedient werden, beispielsweise
können
alle Dochtrohre 82 durch ein einzelnes gemeinsames Reservoir
gespeist werden.
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Im
Betrieb strömt
Luft aus dem zu kühlenden Raum
durch Kanäle 70 von
deren Einlassenden 77 zu der Plenumkammer 76,
aus der sie ausgegeben werden kann. Die Luftströmung wird durch Entwickeln
eines Druckunterschiedes zwischen dem zu kühlenden Raum und dem Inneren
der Kanäle
geschaffen. Dies kann beispielsweise mittels eines Ventilators (nicht
gezeigt) bewirkt werden, der mit der Plenumkammer 76 verbunden
und so ausgebildet ist, dass er Luft aus dem zu kühlenden
Raum in die Kanäle
saugt oder sie kann durch Entwickeln eines positiven Drucks, der
nur relativ klein zu sein braucht, innerhalb des zu kühlenden
Raums, so dass die sich ergebende Druckdifferenz wirksam ist, die
gewünschte
Luftströmung
zu induzieren, geschaffen werden. Eine Luftströmung durch die Kanäle 70 führt zu einer
Verdampfung von Flüssigkeit
aus den Dochtstrukturen 78 und auf der Oberfläche 80,
wodurch zumindest die Seitenwände 72 und
auch die Bodenwand 74 (wenn die Oberfläche 80 mit einer Dochtstruktur
versehen ist) gekühlt
werden. Diese Wände
ihrerseits dienen zum Kühlen
von Luft, die beispielsweise vertikal nach unten (oder nach oben), an
ihren externen Oberflächen
vorbei zirkuliert mit folglicher Kühlung des Raums, in welchem
das Kühlsystem
installiert ist. Die externe Luftströmung kann eine erzwungene Strömung sein,
beispielsweise durch ein oder mehrere Ge bläse geschaffen, oder sie kann
das Ergebnis einer natürlichen
Luftzirkulation sein.
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Die
Kanäle
können
aus geeignetem Kunststoffmaterial oder aus Metall gefertigt sein.
Wenn die untere Wand 74 eine relativ kleine Breite im Vergleich zu
der Höhe
der Wände 72 hat,
kann die mit der Wand 74 verbundene Dochtschicht oder -struktur weggelassen
werden, ohne die Kühlleistung
bemerkenswert zu beeinträchtigen,
dies umso mehr, wenn die Kanäle 70 aus
Material mit guter thermischen Leitfähigkeit wie einem geeigneten
Metall hergestellt sind. Typische Abmessungen für die Kanäle 70 sind:
Seitenwände 72–50 mm bis
zu 200 mm, zum Beispiel 100 mm
untere Wand 74 – 6 bis
24 mm, zum Beispiel 12 mm Abstand zwischen benachbarten Kanälen (Mittellinie zu
Mittellinie) – 15
bis 35 mm, zum Beispiel 25 mm
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In 9 ist
eine einzelne Reihe oder ein Feld von Kanälen illustriert; jedoch ist
darauf hinzuweisen, dass mehr als ein Feld von Kanälen mit
derselben Funktion, die über
einander angeordnet sind, vorgesehen sein können, um ein verbessertes thermisches Leistungsvermögen zu erhalten
und/oder eine gewünschte
visuelle Wirkung zu erzeugen. Die Anordnung kann derart sein, dass
die Kanäle
in einem Feld im Wesentlichen vertikal mit denjenigen in dem benachbarten
Feld (Feldern) ausgerichtet sind oder die Kanäle in benachbarten Feldern
können
versetzt sein, beispielsweise so, dass die Kanäle in einem Feld über den
Zwischenräumen
in dem benachbarten Feld liegen. Bei einer derartigen Anordnung
kann jedes Feld aufgrund von Dochthöhen Überlegungen mit seinem eigenen
Zuführungsreservoir
zu versehen sein.
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Die
in 11 gezeigte Anordnung ist geeignet für Situationen,
in denen keine Gefahr besteht, das Material aus der Flüssigkeit
niedergeschlagen wird, beispielsweise Wasser oder ein flüssiges Biozid enthaltendes
Wasser. Wenn jedoch die Gefahr eines derartigen Niederschlages besteht,
wie dies der Fall ist, wenn die Flüssigkeit ein festes, lösliches
Biozid (wie NaCl) oder einen anderen darin gelösten Zusatz enthält, kann
es wünschenswert
sein, sicherzustellen, dass eine Kristallisierung des gelösten Stoffes
an den Enden des Dochtmaterials, beispielsweise den unteren Kanten
der Schichten 72 verhindert wird. Dies kann erreicht werden
durch Vorsehen eines Flüssigkeitssammlers
an dem Boden jedes Kanals 70, der, wie in 11A illustriert ist, in der Form eines Dochtrohres 90 sein
kann, dass ausgebildet ist zum Sammeln und Zuführen der Flüssigkeit zu einem Sammelgefäß 92,
dass mit seinem Flüssigkeitspegel unterhalb
des Zuführungsreservoirs 86 (s. 12) geeignet
angeordnet ist. In dem Sammelgefäß 92 gesammelte
Flüssigkeit
kann zu dem Zuführungsreservoir 86 zurückgeführt werden.
Ein einzelnes Sammelgefäß 92 kann
alle Sammelrohre 90 bedienen oder mehr als ein Sammelgefäß 92 kann
mit jedem Gefäß vorgesehen
sein, dass zwei oder mehr Sammelrohre 90 bedient. Obgleich
dies in 11 nicht illustriert ist, kann
ebenfalls eine Schicht aus Dochtmaterial auf der Innenfläche der
Wand 74 vorgesehen sein.
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Ein
Flüssigkeitszuführungsrohr 82 kann
vorgesehen sein, um die Flüssigkeit
zu mehr als einem Kanal 70 zu liefern. Eine derartige Anordnung
ist in 13 illustriert, in der Paare
von Kanälen 70 durch ein
einzelnes U-förmiges
Zuführungsrohr 82 beliefert werden,
das ein Bein 94 hat, das über dem oberen offenen Ende
eines Kanals 70 liegt und dieses abdichtet und ein paralleles
Bein 96, das über
einem angrenzenden Kanal 70 liegt, hat, wobei die Beine 94 und 96 durch
Buchtbereiche 98 miteinander verbunden sind und ihre freien
Enden in das Zuführungsreservoir 86 eintauchen.
Die Sammelrohre 90 können in ähnlicher
Weise derart ausgebildet sein, dass sich über mehr als einem Kanal 70,
beispielsweise ein Paar von benachbarten Kanälen erstrecken und hierdurch
Flüssigkeit
zu dem Sammelgefäß 92 sammeln. Der
Buchtbereich 98 des Zuführungs-
oder Sammelrohrs kann eine Kontinuität der Dochtzuführung zwischen
den Beinen 94 und 96 vorsehen.
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Die
Zuführungsrohre
und/oder die Sammelrohre 90 können vorteilhaft in der in
den 14 und 15 illustrierten
Weise hergestellt werden, bei der eine Schicht aus Dochtmaterial 100 beispielsweise Baumwollgewebe
um ein Stützrohr 102 beispielsweise
aus einem Kunststoffmaterial gewickelt ist, dass mit einem Längsschlitz 104 hergestellt
ist, durch den das Dochtmaterial eingeführt werden kann. Das Kunststoffmaterial
kann eine nachgiebige Eigenschaft haben, derart, dass der Schlitz
die Tendenz hat, geschlossen zu sein, wenn das Rohr unbelastet ist,
aber erzwungenermaßen
geöffnet
werden kann für
den Zweck der Einführung
des Dochtmaterials. Die Einführung
des Dochtes in den Schlitz 104 hält den Spalt aufrecht, wenn
der Docht um das Rohr gewickelt ist, und das Überlappen des Dochtes am Spalt
stellt sicher, dass das Rohr gegenüber luftabgedichtet ist, wenn
der Docht nass ist. Der Spalt beträgt beispielsweise 0,1 mm, wenn
der Docht 0,1 mm dick ist und wenn das Rohr 102 einen Durchmesser
von 12 mm hat, kann typischerweise ein Saugdruck von 1500 Pa an
einem Ende eines 4 m langen trockenen Rohrs geliefert werden, um
Wasser aus einem Reservoir 150 mm unterhalb des Rohres herauszuziehen.
Das Entweichen von Luft in das Rohr durch den trockenen Docht ist
unzureichend, um zu verhindern, dass Wasser entlang der gesamten
Länge des Dochts
herausgezogen wird. Das Rohr 102 kann dann mit Wasser gefüllt werden
und der Docht wird genässt,
um die Verdampfungskanäle 70 zu
beliefern. Da die Anordnung derart sein, kann dass das Rohr 102 immer
unterhalb des atmosphärischen Drucks
ist, ermöglicht
dies, dass das gesamte System mit Wasser geladen wird ohne die Möglichkeit der
Bildung etwaiger Tropfen. Dies ist sehr wichtig, wenn das System
in Situationen installiert wird, in denen keine Unterbrechung der
Verwendung eines Raums zulässig
ist, wie bei einer Telefonvermittlungszentrale. Ein Ende des Rohres 102 wird
in das Flüssigkeitszuführungsreservoir
eingetaucht, während
das entgegengesetzte Ende entweder abgedichtet (nach dem Füllen) wird
oder in ein Flüssigkeitsbecken
taucht, dass das Zuführungsreservoir 86 oder
ein anders Flüssigkeitsreservoir
ist, das auf einem etwas niedrigeren Pegel sein kann, um eine Strömung durch
das Rohr 102 von dem höheren
Reservoir zu dem niedrigeren Reservoir zu induzieren. Eine derartige
induzierte Strömung
ist nicht wesentlich, kann aber hilfreich bei der Prüfung sein,
dass eine Flüssigkeitsströmung stattfindet
(wie durch einen durchsichtigen Rohrabschnitt beobachtet werden
kann), und sie kann dazu dienen, etwaige Gasblasen zu entfernen,
die sich aus einer Desorption aus der Flüssigkeit ergeben.
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Ein
Lufteintritt in das Zuführungs-
und/oder Sammlerrohr 82, 90 sollte für einen
wirksamen Betrieb vermieden werden. Um eine Dochtabdichtung an den
Enden der Rohre 82, 90 zu erhalten, können Wärmeschrumpfrohre 110 wie
in 14 illustriert an solchen Enden, an denen die
Dochtrohre in die Reservoirs 86, 92 eintauchen,
verwendet werden. Wenn die Rohre 82, 90 wie bei
dem Ausführungsbeispiel nach 13 U-förmig sind,
können
die Buchtbereiche 98 durch Rohre 110 gebildet
werden, die die beiden Beine 94, 96 eines Dochtrohres
miteinander verbinden.
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Das
hier beschriebene Kühlsystem
ist in seiner Verwendung nicht nur auf Gebäude beschränkt, sondern kann auch in Fahrzeugen,
wie Automobilen, Limousinen, Kühllastwagen,
Schiffen, Zügen
und Flugzeugen und anderen geschlossenen Räumen, bei denen eine Kühlung erforderlich
sein kann, verwendet werden. Darüber
hinaus ist darauf hinzuweisen, dass bestimmte Merkmale der Erfindung,
die aus Gründen
der Klarheit in Verbindung mit getrennten Ausführungsbeispielen beschrieben
sind auch kombiniert bei einem einzelnen Ausführungsbeispiel vorgesehen sein
können.
Umgekehrt können
verschiedene Merkmale der Erfindung, die aus Gründen der Kürze in Verbindung mit einem
einzelnen Ausführungsbeispiel
beschrieben wurden auch getrennt oder in jeder geeigneten Unterkombination
vorgesehen sein. Beispielsweise sind, während das Merkmal nach 8 (Querschnittsänderung)
bei dem Ausführungsbeispiel
nach 11 und Variationen hiervon nicht illustriert ist,
dieses und andere hier offenbarte Merkmale auf das Ausführungsbeispiel
nach 11 und Variationen hiervon anwendbar.