DE7335722U - Klimagerät - Google Patents

Description

Gebrüder Sulzor, Aktiengesellschaft, Winterthur/Schweiz Klimagerät

Die Erfindung betrifft ein Klimagerät zur Aufbereitung von Luft, in dem die Luft gepeinigt und temperiert, sowie be- oder entfeuchtet wird. Ein erfindungsgemäss ausgebildetes Klimagerät kann dabai beispielsv/eise als Luftaufbereituhgszentrale für die Primärluft von Induktions-Klimaanlagen oder als zentrales Gerät bei Ein- oder Zweikanal-Lüftungsanlagen dienen.

Für d.ie in Räume einzublasende, aufbereitete Zuluft sind bisher Geräte verwendet worden, in denen nach einem Vorwärmer in Strömungsrichtung ein Kühler, ein Befeuchter mit Tropfenabscheider und ein Nachwärmer folgen. Diese Elemente eines solchen Gerätes besitzen -elativ hohe, luftseitige Druckverluste, besonders wegen der im allgemeinen aus Rippen- und Lamellenrohren aufgebauten Wärmeübertrager und/oder wegen des Tropfenabscheiders. Derartige Klimageräte sind daher nur bei relativ niedrigen Luftgescbwindigkeiten - beispielsweise bis zu 3m/sec. - mit Vorteil anwendbar. Darüberhinaus ist es praktisch unmöglich, den Wirkungsgrad von Sp.tühdüsenluftwaschern genau vorauszuberechnen; da nur ein Bruchteil des in den Waschern umgewälzten Wassers verdunstet, arbeiten diese Luftwascher mit hohen Betriebskosten. In der Wartung sind sie wegen dos Verstopfons der Düsen kostspielig, in der R^-Gf₁Cl unwirtschaftlich, Darüberhinaus sind Rohrkühler und Luftwascher die wesentlichen Brutstätten von Mikroorganismen in Klimaanlagen.

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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Klimagerät zu schaffen, bei dem die luftseitigen Druckverluste entscheidend reduziert sind, se danc auch p.rössore Luftgoschwindigkeiten zulässig sind, wodurch die Grosso der Klimageräte bei gleichbleibender Leistung entscheidende reduziert werden kann. Darüberhinaus sollen die geschilderten Nachteile bisheriger Geräte möglichst beseitigt v/erden.

Erfindungsgcmär.ii erfolgt die Lösung dieser Aufgabe dadurch, dass als Befeuchter und MachwUrmer bzw. Entfeuchter und Kühler ein Rici:elfilnwäi::ioaustauscher vorgesehen ist, bei dem die wirksamen Riese;] flächen und die Temperatur des Rieselfilmes in Abhängigkeit des Zustandes dor Luft an mindestens einer Stelle ihres

Die für die Regelung herangezogenen Zustandsgrössen der Luft sind in erster Linie ihre Temperatur und ihre Feuchtigkeit, die entweder an einem oder auch an zwei voneinander getrennten Orten des Lüftungssystems gemessen v/erden können.

Am geeignesten für die erfindungsgemässe Verwendung ist ein Rieselfilmvärmeaustauscher mit tropfeufreier V/asserbeschickung, der nach dem Kreuzstromprinzip, wie es z.B. für Kühltürme bekannt ist,·arbeitet. In derartigen Geräten v/erden bekanntlich eindeutig bestimmte Oberflächen von einem Flüssigkeitsfilm durchgehend benetzt, so dass

die für den dabei auftretenden Wärme- und Stoffübergang vorhandene Uebertragungsflache, d. h. die Oberfläche des Rieselfilmes, eindeutig bekannt ist. Die beim Entlangströmen der Luft stattfindenden Wärme- und stof !Übergänge, d. h. die Erwärmung ouci· Kühlung und die Be- oder Entfeuchtung der Luft, lassen sich daher mit genügender Genauigkeit abschätzen, bzw. vorausberechnen. Die Regelung der Flüssigkeitstemperatur und/oder die Aenderungen der wirksamen Rieselflächen gewährleisten, dass die aus dem Wärmeaustauscher austretende Luft jeden in der Klimatechnik gewünschten Zustand aufweisen kann. Daher sind die bisher in Klimageräten verwendeten Oberflächenkühler und Nacherwärmer entbehrlich. Selbstverständlich ist es jeJoch möglich, - beispielsweise bei einer in Strömungsrichtung der Luft nach dem Klimagerät erfolgenden Aufteilung der Luft in mehrere, verschiedenen Zonen zugeordnete Einzelströme - in den Strömungswegen für die verschiedenen Zonen Nachwärmer vorzusehen, um den einzelnen Zonen Luft unterschiedlichen Zustandes zuführen zu können.

Im allgemeinen ist es möglich, den Rieselfilmwärmeaustauscher ohne nachgeschalteten Tropfenabscheider zu verwenden. Selbstverständlich ist es jedoch ohne weiteres möglich, einen solchen vorzusehen, wenn in Folge sehr hoher Luftgeschwindigkeiten unter Umständen doch die Gefahr des Mitreissens von Tropfen aus dem Rieselfilm besteht.

Da aus den Rieselfilmen von der vorbeistreichenden Luft bis zu einer bestimmten Luftgeschwindigkeit keine Tropfen mitgerissen werdet können auch durch Verdunstung des Wassers freiwerdende Salze oder Keime nicht in den Luftstrom gelangen, so dass die bekannten Gefahren der Verschleppung von Infektionskeimen durch Klimaanlagen vermindert wird. .

Der Einbau des Rieselfilmwärmeaustauschers in das Gerät kann vor
oder nach dem Ventilator erfolgen. Erfolgt der Einbau nach dem
Ventilator, so kann die von diesem erzeugte Wärme bei adiabatischer Kühlung oder Befeuchtung noch durch den Rieselwärmeaustauscher aufgebraucht werden.

Eine einfache Möglichkeit für Anpassungen der wirksamen Rieselflächen an den jeweiligen Bedarf ergibt sich, wenn der Rieselfilmwärmeaustauscher zur Aenderung der wirksamen Rieselflächen flüssigkeitsseitig in mehrere Abschnitte unterteilt ist, die mit getrennten, unabhängig voneinander absperrbaren Speiseleitungen versehen sind. Die voneinander unabhängigen Abschnitte der Rieselflächen
können dabei parallel zur Strömungsrichtung nebeneinander und/oder senkrecht dazu hintereinander angeordnet sein, "m cino Auswaschung von gasförmigen oder flüssigen Schadstoffen aus der Luft zu erreicher kann zusätzlich die Massnahme getroffen sein, dass der Rieselfilmwärmeaustauscher flüssigkeitsseitig mit einer wässrigen chemischen Lösung beschickt ist. Als Beispiel yoi genannt die Auswaschung von Kohldendioxid durch verdünnte Kalilauge..

Die Erfindung wird im folgenden amiand eines Ausführungsbcispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch das neuartige Klimagerät und ein Beispiel für die zugehörige Regelung der wirksamen Rieselflächen und der
Rieselfilmtemperatur;

Fig. 2 gibt einen senkrecht zur Luftströmung verlaufenden Schnitt II - II von Fig. 3 durch den Rieselfilmwärmeaustauscher wieder, während Fig. 3 eine Seitenansicht des Rieselfilmwärmeaustauschers ist.

Das KIi aagerätj das z.B. als Primärluftaufbereitungszentrale einer Iriduktions-Kllraaanlage dient, wird von Luft in Richtung der Pfeile von links nach rechts durchströmt. Die in das Gerät eintretende Lv^t kann dabei in bekannter Weise Frischluft, Umluft oder ein Gemisch aus beiden sein, was nicht ausdrücklich dargestellt ist. Die Luft wird durch dan Kanal 1 von dem Ventilator 2 angesaugt und durchsetzt im Gerät zunächst die Filter 3 und den Vorwärmer 4, ehe sie über ein UebergangsstUck 5 in den Rieselfilmwärmeaustauscher 6 eintritt, der im gezeigten Beispiel zur Aenderung der wirksamen Rieselflächen in vier, wasserseitig voneinander unabhängige Abschnitte 54 (Fig. 2) unterteilt ist. Obwohl die Abschnitte in Fig. 1 in Strömungsrichtung hintereinander gezeichnet sind» können sie im Gerät auch parallel zueinander angeordnet sein (siehe Fig- 2). Bei dem gezeigten Beispiel ist der Ventilator 2 in Strömungsrichtung dem Rieselfilmapparat 6 nachgeschaltet, so dass sich auf seiner Druckseite unmittelbar dor zu den zu klimatisierenden Räumen führende Zufuhr- und Verteilkanal 11 für die aufbereitete Luft anschliesst.

Unterhalb des Rieselfilraapparates 6 ist ein Tank oder Sanuno!becken für des von den Rieselflächen abfliessende V/asser angedeutet, das durch eine Leitung 8 mit Hilfe einer Pumpe 9 einem Umformer 12 zur erneuten Aufheizung oder Abkühlung zugeführt wird. Gespeist wird der Rieselfilmwärmeaustauscher 6 mit Wasser aus dem Umformer über eine Leitung 13, die sich in zu den einzelnen Abschnitten führende . Leitungen 14 - 17 verzweigt. In jeder der Leitungen 14 17 ist ein Absperrorgan 18 beispielsweise einfesj Auf/Zu-Magnetventil vorgesehen, so dass die Abschnitte unabhängig voneinander mi"c V/asser beschickt werden können.

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Zwischen den Leitungen 8 und 13 besteht eine durch ein Dreiwegregelventil 19 beeinflussbare Strörcungsverbindung 20, durch die unabhängig von der im Rieself ilmv/ärmeaustauscher 6 gerade benötigten V/asserinenge eine konstante Fördermenge für die Pumpe 9 gewährleistet wird.

Der Uinforir.jr 12 kann primärseitig wahlweise aus einer Heizzentrale 23 über Leitungen 21 und 22 mit einem Heizmittel oder aus einer Kälte.-entra] e 24 über Leitungen 25, 26 mit einem Kühlmittel versorgt werden, wobei die Leitungen 25, 26 vor dem Umformer 12 in die Leitungen 21, 22 einmünden. Die Umschaltung vom Heizen zum Kühlen und umgekehrt erfolgt über Auf/Zu-Magnetventile 27 und 27a und 28 und 28a, die in den Leitungen 22 und 21 sowie 26 und 25 angeordnet sind: durch die Ventile 27 und 28 wird dabei das nicht benötigte Heiz- oder Kühlmittel durch eine Kurzschlussverbindung 29 bzw. 30 zwischen den Leitungen 21 und 22 bzw. 25 und 26 wieder direkt in die zugehörige Zentrale 23 bzw. 24 zurückgeführt, während die Organe 27a und 28a einen unbeabsichtigten Uebertritt von Kühlmittel in den Heizkreislauf bzw. von Heizmittel in den Kühlkreislauf verhindern. Bei einem Befehl (Signaljff der einen Zufluss von Heizmittel zum Umformer 12 fordert, werden dabei der Durchfluss durch das Ventil 27 von der Leitung 29 auf die Leitung 22 umgeschaltct und das Ventil 27a geöffnet, während das Ventil 28 die Leitung 26 sperrt und die Leitung 30 freigibt; gleichzeitig schliesst bei einem Heizbefehl das Ventil 28a. Wird Kühlmittel im Umformer 12 gefordert, so werden die gerade für einen Heizbefehl beschriebenen Positio non der Ventile 27 und 28 sow.ie 27a und 28a jeweils untereinander vertauscht.

Ein Dreiwegregelventil 31 im nach der Einmündung der Leitungen 25 und 26 gelegenen Endteil der Leitungen 21 und 22 regelt mit Hilfe der Verbindung 32 den Zufluss des Heiz- bzw. Kühlmittels zum Umformer 12 und steuert so die Wassertemperatur in der zu dem Rieselfilmwärmeaustauscher 6 führenden Leitung 13.

xio den Leitungen 21, 22 zweigen vor der Einmündung der Kühlmictel führenden Leitungen 25 und 26 Leitungen 33 und 34 ab, die über ein Hegelventil 35 und die Verbindung 36 miteinander verbunden sind und der Heizmittelzuführung zum Vorwärmer 4 sowie der Regelung der Lufttemperatur nach dem Vorwärmer (Fühler 47), mit Hilfe einer Rücklaufbeimischung dienen.

Für die Regulierung des Systems über die Temperatur des Rieselfilnes und/oder die stufenweise Aenderung der wirksamen Rieselflächen dienen als Haupteinflussgrössen die Messwerte eines Temperaturfühlers 40 und eines Feuchtefühlers 41. Diese Fühler 40 und 41 messen beispielsweise direkt die Istwerte für die Temperatur und die Feuchte der aufbereiteten Luft; sie können ab.er auch den Istv/ert einer anderen für den Klimazustand der angeschlossenen Räume wesentlichen Grosse - z.B. die Temperatur und die Feuchte des Raumes oder der Abluft - wiedergeben. Ihre Signale a und b gelangen zu parallel zueinander liegenden Regelgeräten 42 und 43, von denen das Gerät 42 mit seinen ersten Ausgangssignalen c die Absperrorgane 18 steuert und damit die wirksame Rieselfläche verändert, wobei ein zusätzliches Ausgangssignal ü das Regelventil 19 beeinflusst, um die von der Kreislaufpumpe geförderte Wassermenge auch bei Aenderungen der gerade benötigten Rieselfläche konstant zu halten.

Im Gerät 43, dem als zusätzliche ^ingangssignale e die vorn Temperaturfühler 44 ermittelten Istwerte für die Temperatur der vom Klimagerät angesaugten Luft aufgeschaltet sind, wird aus den drei Eingangssignalen a, b und e ein Führungs- oder Sollwertsignal f für den eigentlichen Temperaturregler 45 gebildet. Die Messwerte eines Temperaturfühlers 46 An der Vorlaufleitung 13 für das Rieselfilmwasser dienen im Regler 45 als Istwertsignale g für die Temperatur des Rieselfilmwassers. Bei Abweichungen dieses Istwertes g vom Sollwert f verstellt ein vom Regler 45 ausgehendes Stellsignal h das Regelventil 31. Ein »weites. Ausgangssignal k des Reglers 45 ge-

2 7 'ι 2 P langt auf die parallel zueinander liegenden Magnetventile 27_; rand 20_/ r und steuert die wahlweise Zuführung von Heiz- oder Kühlmittel zum Umformer 12.

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Unabhängig von der beschriebenen Regelung für den Rioself ilmvärjüeaustauscher 6 wird die Menge des dem Vorwärmer 4 zufliossenden V/assers vom Ausgangssignal η eines Reglers 48 über das Ventil 35 in Abhängigkeit vom Messwertsignal· m eines Temperaturfühlers 47 beeinflusst, der im Luftkanal vor dem Rieselfilinapparat 6 angeordnet ist und die Temperatur der aus dem Vorwärmer 4 kommenden Luft beispielsweise auf einem konstanten oier einem von der Temperatur der Ansaugluft (Signal e) abhängigen Viert hält; daher dient das Ausgangssignal e des Fühlers 44 als Führungsgrösse für den Soliverc der Lufttemperatur im Kanalstück 5.

Wie Fig. 2 zeigt, besteht der Rieselfilrnwärmeaustauscher 6 beispie] sweise in an sich bekannter Weise aus senkrechten, parallel zum Luftstrom (d.h. senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 2) verlaufender· Rieselwänci^n 50, die über Distance is ten 51 in_;untereinander und von 0,-jn Seitenwänden 58 gleichen Abständen gehalten sind. Die Wände 50, die aus einem makroporösen und/oder hygroskopischen Material, z.E. · Glasfasergewebe, bestehen oder aus mit derartigem Material beschichteten Blechen hergestellt sind, besitzen eine Dicke von etwa 2 mm und einen gegenseitigen· Abstand < 15 mm. Ihre Rauhigkeit beträgt etwa 1 mm. Sie reichen oben in einen Verteilkasten 52 (Fig. 3) für das V/asser, der durch Zwischenwände 53 in die erwähnten Abschnitte 54 unterteilt ist. Ueber die Leitungen It - 17 und die darin befindlichen Auf/Zu-Ventile 18 können die einzelnen Abschnitte 54 des Wasserkastens 52 getrennt und unabhängig voneinander mit V/asser beaufschlagt v/erden. Falls erforderlich kann zusätzlich für jeden Abschnitt 54 ein gesonderter nicht gezeigter Ueberlauf vorhanden sein, um das Wassevniveau in den einzelnen Abschnitten 54 konstant zu halten.

Werden einzelne parallele Abschnitte 54 von der Wasserversorgung durch Schliessen der Absperrorgane 18 getrennt, so wirken die von ihnen versorgten Rieselwände 50 nach Abfliessen des noch vorhandenen Wassors als trockene· Umgehungen sü dem Luftbefeuchter, ohne dass dafür besondere Kanäle vorgesehen werden müssen und ohne dass sich der Betriebspunkt des Ventilators 2 dadurch verschiebt. Es ist daher vorteilhaft, die Zu- und Abschaltung von Abschnitten 54 alternierend vorzunehr.cn, um einen möglichst gleichmässigen Luftzustand über den ganzen Kanalquerschnitt zu erreichen. Selbstverständlich können bei der Unterteilung des Hiesclfilmv.'ärmeaustauschers 6 mehr oder auch weniger Abschnitte 54 vorgesehen sein. Ihre Anzahl ist durch die geforderte Feinheit der Regulierung und den dafür investierten Aufwand bestimmt.

Für die Berieselung der Wände 50 besitzt der Boden 55 (Fig. 3) des Wasserkastens 52 z.B. für jede Wand 50 mehrere, parallel zu ihr verlaufende, in Längsrichtung hintereinander angeordnete, nicht gezeigte Schlitze, durch die das Wasser aus den Abschnitten 54 tropfenfrei und praktisch drucklos auf die als Rieselflächen dienenden Wände 50 fliessen kann.

An der Unterseite tauchen die in stegartigen Halteblechen 56 gelagerten Wände 50 in den Wassertank oder das Becken 7, in dem der Wasserspiegel durch einen Ueberlauf 57 konstant gehalten wird. Der Tank 7 bzw. der Ueberlauf 57 ist mit der Leitung 8'(Fig. 1) verbunden.

Die aufzubereitende LuTt durchsetzt den Sieselfilswäriaeaustauscher 6 im Bereich zwischen dem ^oden 55 des Wasserkastens 52 und dem Was-

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serspiegol 59 im Tank 7 wobei die seitlichen Begrenzungen des Luftstromes durch die Wände 58 gebildet werden, die gleichzeitig die Seitenwände des Klimagerätes sind. ,

Claims (2)

Schutzansprüche

1. Klimagerät zur Aufbereitung von Luft, in dem die Luft gereinigt und temperiert, sowie be- oder entfeuchtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Befeuchter und Nachwärmer bzw, Entfeuchter und Kühler ein Rieselfilmwärmeaustauscher (6) vorgesehen ist.

2. Klimagerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkasten (52) des RieseIfilmwärmeaustauscher s (6) zur Änderung der wirksamen Rieseifläche durch Trennwände (5 3) in mehrere Abschnitte (54) unterteilt ist, von denen jeder einen eigenen, mit einem Absperrorgan versehenen Anschluß für eine Speiseleitung (14 - 17) aufweist.