DE657414C - Verfahren und Einrichtung zur Behandlung von Raumluft - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung zur Behandlung von Raumluft Die Behandlung von Raumluft für Theater, Kinos usw. wird in weitgehendstem Maße selbsttätig vorgenommen. Die Verhältnisse sind so mannigfaltig, daß verschiedene Lösungen möglich sind.
• Es ist beispielsweise bekannt, Frischluft, welche nötigenfalls vorher erwärmt wird, mit aus dem zu belüftenden Raum rückgesaugter Luft zu mischen und dieses Gemisch nach Unterkühlung und Entfeuchtung mit aufgeheizter Raumluft zusammen zu verwenden.
• Nach einem anderen bekannten Verfahren wird Frischluft in erster Linie gekühlt und entfeuchtet, um dann nach Mischung mit rückgesaugter Raumluft und nachträglicher Erwärmung dem zu belüftenden Raum zugeführt zu werden.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung, welches Vorteile hinsichtlich des geringen Aufwandes bzw. der, künstlichen Erzeugung einer möglichst kleinen Kältemenge bietet, zeigt demgegenüber den Unterschied, daß erstens der Temperaturunterschied der ein- und austretenden: Luft zur Regelung der Frischluftzufuhr benutzt wird und zweitens Luftbehandlungsvorrichtungen verwendet werden, die in einem Abhängigkeitsverhältnis weinarider stehen.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Behandlung von Raumluft, bei dem der- Kohlensäuregehalt, der Feuchtigkeitsgrad und die Temperatur der zu behandelnden Luft durch Frischluftzusatz, Wasserberieselung und nachfolgende Luftheizung beeinfiußt werden, wobei diese Einrichtungen durch Regeleinrichtungen betätigt werden, und besteht darin, daß zur Regelung der Menge der Frischluftzufuhr der Temperaturunterschied zwischen der dem zu belüftenden Raum zugeführten und der aus ihm abgeführten Luft dient und daß zur Kühlung bzw. Heizung der Luft zwei Einrichtungen vorgesehen sind, von denen die eine mit unhehandeltem Wasser arbeitende Einrichtung nur zur Kühlung der Frischluft vor der Mischung mit der rückgesaugten Luft dient, während die andere, aus einer Kühl- oder Heizanlage bestehende Einrichtung zur Behandlung der Mischluft dient, wobei die beiden Luftb@ehandlungsanlagen so miteinander gekuppelt sind, daß die zur Behandlung der Mischluft dienende Einrichtung erst dann eingeschaltet wird, wenn der Temperaturunterschied zwischen der unbehandelten Frischluft und dem Kühlwasser der mit nicht vorbehandeltem Wasser arbeitenden Anlage einen bestimmten Wert erreicht hat.
• Die Erfindung ist auf der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. ' An Hand der, Fig. i sei eine Anlage gemäß der Erfindung kurz beschrieben, ohne vorläufig näher auf die selbsttätige Regelung einzugehen. Es ist mit R der zu belüftende Raum bezeichnet, _ dessen Luftbeschaffenheit nach Kohlensäuregehalt, Feuchtigkeit und Temperatur in behaglichen Grenzen gehalten werden soll. Zu diesem Zweck wird eine bestimmte Luftmenge durch die Leitung i dem Raum Rentnommen und dieser durch einen Kana12 Außenluft A zur Verbesserung des Kohlensäuregehaltes zugeführt, während die gleiche Luftmenge durch einen Kanal2' und durch die Undichtheiten des Systems abströmt. Das Luftgemisch wird in eine Waschkammer 5 (Klimatisator) geleitet, wo es durch Berieselung mit Wasser gereinigt und auf eine bestimmte Temperatur gebracht wird bei i oo % Feuchtigkeit. Damit ist die absolute Feuchtigkeit der Luft festgelegt. Die Berieselung der Luft erfolgt z. B. mit Streudüsen 8 bzw. 23. Nach dieser Regelung der absoluten Feuchtigkeit wird die Luft durch eine Heizvorrichtung V so wert erwärmt, bis die behagliche Temperatur erreicht ist, worauf die Luft wieder dem Raum R zugeführt wird. Der Luftumlauf wird durch einen; Ventilator 29, 3o unterhalten. Das zur Berieselung verwendete Einspritnvasser wird bei den bekannten Anlagen oft einer künstlichen Vorbehandlung unterzogen; es wird bei zu tiefer Temperatur angewärmt oder bei zu hoher Temperatur durch eine Kältemaschine gekühlt. Eine solche Kältemaschine I\' ist in Fig. i in Verbindung mit dem Klimatisator 5 dargestellt. Der Verdampfer der Kältemaschine kühlt das Berieselungswasser der Düsen 23 auf die gewünschte Temperatur, und das im Klimatisator 5 erwärmte Wasser wird durch eine Pumpe 23s und eine Leitung 24 wieder dem Verdampfer zugeführt. An Stelle der Kältemaschine kann im Winter eine H.eizeinxichtung zur Verwendung kommen. Man wird also z. B. beim Übergang vom Sommer- zum Winterbetrieb von, der Kältemaschine auf eine Heizeinrichtung umschalten. Sowohl die Heizeinrichtung .als auch die Kältemaschine werden nur bei extremen Temperaturen verwendet werden müssen; in der übergangszeit, .also im Frühling und im Herbst, wird man meist mit gewöhnlichem, d. h. nicht vorbehandeltem Wasser auskommen. Dieses Wasser wird gemäß der Fig. i durch die Düsen 8 in die Zusatzluft A eingespritzt, durch eine Pumpe i 9 dem Klimatisator 5 wieder entnommen und mit :einer Leitung 20 z. B. ein--m Kühlturm 22 zugeführt, wo es die aufgenommene Wärme abgibt und durch eine Leitung 6 und ein Ventil ? wieder zur Berieselungsvorrichtung 8 gelangt.
• In Fig. 2 ist der Vorgang im i-x-Diagramm von M o l l i e r dargestellt, in welchem bekanntlich als Abszisse der absolute Feuchtigkeitsgehalt x in kg pro kg trockene Luft aufgetragen ist. Der Wärmeinhalt i des Luft-Dampf-Gemisches ist über schiefwinkligen Koordinaten aufgetragen, so daß die i-Linien, wie strichpunktiert gezeichnet, schräg rechts nach unten laufen. Weiter sind Linien für I =konstant eingezeichnet, welche im untersättigten Gebiet, also bis Taupunktlinie cp = i, angenähert horizontal und von dort als Nebelisotherme schräg rechts nach unten laufen, und zwar angenähert parallel zu den i-Linien. Der Zustand der Raumluft sei in diesem Digramm durch den Punkt R festgelegt bei einem Feuchtigkeitsgehalt cpR, derjenige der Außenluft durch den Punkt A bei einem Feuchtigkeitsgehalt cp = i. Kühlt man nun erst mit nicht vorbehandeltem Wasser (Einspritzdüsen 8) von der Temperatur Tw die Zusatzluft A auf den Punkt hA ab, welcher im Nebelgebiet liegt, so kommt diese Luft nach Absch.eidung der Feuchtigkeit im Taupunktszustand Tiv mit der Umwälzluft 3 vom Raumzustand R in Mischung (Mischzustand M). Diese Mischluft wird nun im Klimatisator einer weiteren Kühlung oder Heizung auf einen gewünschten Taupunkt T unterzogen, und zwar durch Einspritzung von vorbehandeltem Wasser. Die Kühltemperatur T selbst ist durch die gewünschte absolute Feuchtigkeit der Raumluft gegeben, welche auf der Taupunktlinie cp ` i durch den. Punkt T zur Darstellung kommt. Es ruß somit in dem gezeichneten Beispiel eine Kältemaschine den Unterschied der Wärmeinhalte zwischen Punkt A4 und T pro kg umgewälzte Luft als Kühlleistung abführen. Der gesamte Vorgang ist mit einer Entfeuchtung der Luft verbunden und kann zerlegt werden in die eigentlichen Kühlvorgänge A-9-4 und IH-I(.41, welche in das Nebelgiebiet führen, sowie die Wasserabscheidung l<,4-Ttv und I(At-T. Es ist also bei der Kühlung Wasser frei geworden, welches mit dem Einspritzwasser der Luft entzogen wird, was durch besondere Flüssigkeitsabscheider 3 i und 31a gemacht wird.
• Es ist nun ein weiteres Merkmal der Erfindung, mit dem nicht vorbehandelten Wasser nur die Zusatzluft A zu kühlen und die weitere Kühlung mit künstlich unterkühltem Wasser nach der Mischung mit der Umwälzluft vorzunehmen..
• Würde man zuerst die Zusatzluft A mit der Raumluft R mischen (Punkt 11f ), so könnte man mit dem nicht vorbehandelten Wasser von der Temperatur Ttv überhaupt nicht mehr kühlen, und die Kältemaschine hätte auf den Punkt h'At zu kühlen, also mehr als M-I@@t. Es ist deshalb mit dieser Schaltung ein bedeutender Vorteil erzielt worden.
• Da ioo% gesättigte Luft auf den Menschen unbehaglich einwirkt, wird diese Luft stat 15 'kann somit erst dann die 'Kältemaschine I( in Betrieb setzen und regeln, wenn der Schalter 13 unter die Schließ- bzw. über die maximale üffnungslage des Ventils 7 gegangen ist. Ähnlich ist der Schaltvorgang natürlich auch im Winterhetrieb, wenn eine Anwärmung des Einspritzwassers 23 in Frage kommt. In diesem Fall wird eine Herzeinwirkung für das Einspritzwasser 23 erst dann eingeschaltet, wenn gegebenenfalls verfügbares unvorbehandeltes Wasser vollwertig ausgenützt worden ist. Als Heizquelle kann die Abluft aus dem -Kanal 2', weiche durch die Frischluft:-4 ersetzt wird, benützt werden.
• Die Regelung der verschiedenen Vorgänge, wie Umwälzung, Berieselung und Heizung, kann zu unstabilen Pende lungere führen, wenn nicht besondere Maßnahmen, welche ebenfalls Gegenstand der Erfindung sind, getroffen werden. Wenn z. B. die Frischluffkühlung 8 zu langsam einspielt, könnte die Kältemaschine die gesamte Kühlwirkung vorerst allein übernehmen mit der vergrößerten Leistung Tiv-KM' statt M-KM, und man läuft daher ohne besondere Maßnahmen Gefahr, daß die -beiden Regelungen Pendelungen im Regelvo#rgang zur Folge haben. Ähnlich kann auch die Regelung der Umwälzmenge mit den beiden anderen Regelungen zu Pendelungen führen. Es wird deshalb gemäß der Erfindung die Geschwindigkeit der Regelvorgänge ihrer Reihenfolge entsprechend abgestuft, so daß jeder einzelne Vorgang für sich zur Auswirkung kommt, bevor die anderen in Wirkung treten. So wird z. B. erst die Regelung der Mischluft vorgenommen, hierauf folgt die Regelung mit unvorbehandeltern Wasser und dann diejenige der Kältemaschine und schließlich diejenige der Heizung, womit gegenseitige Rückwirkungen vermieden sind. Diese zeitliche Verzögerung ist z. B. durch Zeitrelais o. dgl. möglich. Ein solches ist beispielsweise bei der Heizeinrichtung V, welche durch den Thermostaten i 6 über das Zeitrelais 16" und den Schalter i; betätigt wird, in Fig. i eingezeichnet.

Claims (4)

1. PATRNTANSPRLTcFiR: i. Verfahren zur Behandlung vorn Raumluft, bei dem der Kohlensäuregehalt, der Feuchtigkeitsgrad und die Temperatur der zu behandelnden Luft durch Fris.chluftzusatz, Wasserberieselung und nachfolgende Luftheizung beeinflußt werden, wobei diese Einrichtungen durch Regeleinrichtungen betätigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Menge der Frischluftzufuhr der Temperaturunterschied zwischen der dem zu belüftenden Raum zugeführten und der aus ihm, abgeführten Luft dient und daß zur Kühlung bzw. Heizung der Luft zwei Einrichtungen vorgesehen sind, von denen die eine mit unbehandeltem Wasser arbeitende Einrichtung nur zur Kühlung der Frischluft vor der Mischung mit der rückgesaugten Luft dient, während die andere, aus einer Kühl- oder Heizanlage bestehende Einrichtung zur Behandlung der Mischlift dient, wobei die beiden Luftbeh:andlungsanlagen so miteinander gekuppelt sind, daß die zur Behandlung der Mischluft dienende Einrichtung erst dann eingeschaltet wird, wenn der Temperaturunterschied zwischen der unbehandelten Frischluft und dem Kühlwasser der mit nicht vorbehandeltem Wasser :arbeitenden Anlage einen bestimmten Wert erreicht hat.
2. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Luftzuführungskanal (32) zu dem Raum (R) ein Thermostat (25) und im Luftabführkanal (i) ein Thermostat (26) angeordnet sind, welche gemeinsam .auf ein den Durchgangsquerschnitt des Frischluftkanals (2), des Umluftkanals (3) und des Abluftkanals (2') gleichzeitig regelndes Drosselorgan (4') derart einwirken, daß bei zunehmendem Temperaturunterschied zwischen der dem Raum zugeführten und der aus ihm abgeführten Luft die Durchtrittsöffnungen für die Frischluftzufuhr vergrößert, für die U mwälzluft verkleinert und für die Abluft vergrößert und umgekehrt bei abnehmendem Temperaturunterschied die entsprechenden Öffnungen für die Frischluftzufuhr verkleinert, für die Umwälzluft vergrößert und für die Abluft verkleinert werden.
3. 3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zum Regeln der Behandlung der Frischluft in der Frischluftleitung (2) ein. Thermostat (9) und ein Thermostat (12) angeordnet sind, von denen der Thermostat (9) in Verbindung mit .einem in der Leitung (6) des nicht vorbehandelten Kühlwassers angeordneten Thermostaten (io) die Kühlwasserzufuhr erst dann freigibt, wenn die Kühlwassertemperatur im Sommer tiefer, im Winter höher ist als die Temperatur der Frischluft, während der Thermostat (12) die Zufuhrmenge des Kühlwassers in Abhängigkeit von der Temperatur der Frischluft hinter der Einspritzstelle des Kühlwassers regelt.
4. 4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekenavzeichnet, daß zur Behandlung der von dern Zustand des Punktes T in der Regel durch nachträgliche Heizung auf den Punkt H überhitzt und so dem Raum R wieder zugeführt. Da sowohl der Wärmeinhalt als auch der Feuchtigkeitsgehalt dieses Punktes H kleiner ist als die entsprechenden Werte des Raumes R (Punkt R in Fig. z), .so ist die so auf dem Punkt H klimatisierte Luft im Raum R wärme- und feuchtigkeitsaufnahmefähig, was ja der Zweck der Anlage ist. Im Winter muß selbstredend der Punkt H auf höherer Temperatur liegen als der Punkt R, indem dann der Raum R künstlich zu heizen ist, während im Sommer iungekehrt die durch Mauerwerk einfallende und von den Menschen erzeugte Wärme durch Kühlung abgeleitet werden muß. Neben der vorgenannten Vorkühlung der Zusatzluft mit nicht vorbehandeltem Wasser gemäß der Erfindung kommt als bekannte weitere Regelung folgende in Frage: Es ist naheliegernd, daß man die Temperatur des Taupunktes T :@Fig. 2) durch die Kältemaschine l( (Fig. i) konstant hält und ferner die, Heizeinrichtung auf gleichbleibende Heiztemperatur des Punktes H regelt. Damit sind die beiden Forderungen betreffend Temperatur und Feuchtigkeit erfüllt. Es bleibt dann, noch übrig, die Frischluftzufuhr A (Fig. i) in solchen Grenzen zu halten, daß der vorgeschriebene Kohlensäuregehalt der Luft ein bestimmtes Maß nicht übersteigt. Erfindungsgemäß wird diese Zusatzluft so geregelt, da.ß das betreffende Regelorgan von: dem Temperaturunterschied zwischen :ein- und austretender Luft beeinflußt wird. In Fig. i ist dies durch die beiden Thermostaten 25 und 26 angedeutet, welche ihre resultierende Wirkung in Punkt 27 vereinigen und über eine Leitung 28 den Regelkolben q. eines Drosselorgans q.' beeinflussen. Die Verwendung der Temperaturdifferenz zwischen eintretender und austretender Raumluft ist bekannt als Mittel zur Regelung - der Heizung eines Raumes, nicht jedoch zur Regelung des Kohlensäuregehaltes. Die Zweckmäßigkeit dieser Regelung erklärt sich aus der Überlegung, daß der Temperaturunterschied in Raum R hauptsächlich durch die Besetzung ,des Saales gegeben. ist, der ;sich allerdings je nach der Tätigkeit ändert. Ist also der Saal z. B. nur halb besetzt, so würde bei gleichbleibender Umwälzung der zu klimatisierenden Luft die Erwärmung dieser Luft nur halb so groß sein wie bei voller Besetzung, womit allerdings der Kohlensäuregehalt im Raum verbessert würde; andererseits würde man aber auch eine unnötig große Kühlleistung aufwenden müssen. Regelt man erfindungsgemäß in Abhängigkeit des genannten Temperaturunterschiedes zwischen Saalein- und -austritt, dann wird bei halber Saalbesetzung das Drosselorgan q.' so verstellt, daß der Frischluftzusatz A durch den K.anal2 und der Luftaustritt durch den Kanal 2' gedrosselt und der Umwälzluft durch Kanal 3 ein vergrößerter Querschnitt zugeteilt wird; hierdurch wird eine Anpassung an die jeweiligen Verhältnisse erreicht, da die Frischluftzufuhr der Besetzung des Saales entsprechend und damit auch die Abkühlleistung der Anlage verringert wird. Andererseits wird die Umwälzmenge der Luft durch den Kanal3 vergrößert, so daß auch bei schlecht besetztem Saal die gesamte Luftmenge und damit die behagliche Durchflutung des Saales nicht zu stark unterschritten wird. Neben dieser Regelung der Frisch- und Umwälzluft kommt als weiteres Merkmal der Erfindung eine weitgehendste Ausnutzung des nicht vorbehandelten Einspritzwassers in Anwendung. Soll z. B. entsprechend Fig. 2 dis Mischluft von etwa 22° C auf 8° C abgekühlt werden, und steht Wasser von z. B. 15' C zur Verfügung, so wird in einer Vorstufe durch die Düsen 8 die Frischluft erst mit diesem Wasser von 22 auf 15' C abgekühlt, und erst unterhalb dieser Temperatur wird -künstlich durch die Kältemaschine unterkühltes.' durch die Leitung 23 eingespritzt. Würde 8gradiges Wasser zur Verfügung stehen, so wäre überhaupt die Inbetriebnahme der Kältemaschine gar nicht notwendig. Diese gegenseitige Abhängigkeit zwischen nicht vorbehandeltem und vorbehandeltem Wasser ist erfindungsgemäß durch besondere Regeleinrichtungen .dem Betrieb angepaßt. So kann z. B. das Ventil ? für das unvorbehandelte Einspritzwasser 8 erst dann in Wirkung treten, wenn ein bestimmter Temperaturunterschied zwischen, der eintretenden Frischluft (Thermostat 9) und dem eintretenden Wasser (Thermostat i o) vorhanden ist. Die Wirkung dieser beiden Thermostaten ist im Punkt i i vereinigt und gibt das Öffnen des Ventils 7 frei, wenn das durch Leitung 6 ankommende Wasser z. B. 5° C kälter ist als die bei 2 eintretende Luft. Die Regelung dieses Ventils 7 erfolgt durch einen Thermostaten 12 auf entsprechende Taupunkttemperatur an dieser Stelle. Bevor also eine Kühl- oder Heizeinrichtung für die Berieselungsnachstufe 23 in Wirkung tritt, wird erst das unvorbehandelte Wasser in weitgehendstem Maße ausgenützt. Nur wenn dieses Wasser überhaupt wärmer ist als die Frischluft, welche durch .den Kanal 2 zugelassen wird, oder wenn bei kälterem Wasser dieses bereits bis zur Höchstleistung herbeigezogen,ist, kann die Kühleinrichtung 1( in Wirkung treten. Diese Sperrung der Kühlmaschine ist durch ein Schaltorgan 13 üblicher Art leicht vorzunehmen. Der Thermo- Mischluft eine zusätzliche Luftbehandlungseinrichtung (l0), und zwar eine Kühleinrichtung für den Sommer und eine Heizeinrichtung für den Winter, vorgesehen ist, die von dem Thermostaten (12) und einem Schaltorgan (3') bei Erreichen der oheren Regelgrenze eingeschaltet wird, wodurch zusätzliches- Wasser unter bzw. über die Temperatur des nicht vorbehandelten. Wassers gekühlt bzw. beheizt wird, welches danach in die Mischluft durch Düsen (z3) eingespritzt wird.