DE861742C - Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer Raumtemperierungsanlage - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer Raumtemperierungsanlage Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Raumtemperierungsanlage, bestehend aus einer Strahlungsheizung bzw. -kühleng und :einer Lüftungsanlage, deren Luftstrom temperiert werden kann. Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennz,ichnet, daß die Grundtemperiermig durch die Strahlungsheizung bzw. -kühleng erfolgt und die Endtemperatur durch die Lüftungsanlage erzielt wird.
• Die Leistung und der Umfang der Heizungsanlage eines Raumes ist im wesentlichen nur durch die tiefsten Außentemperaturen bedingt. Der Umfang der Lüftungsanlage richtet sich demgegenüber je nach der besonderen Zweckbestimmung nach verschiedenen Voraussetzungen. Wenn der Raum im Sommer gekühlt werden muß, wird die Größe der Lüftungsanlage von der Kühlleistung bestimmt. Je nach Bauart und Zweck des Raumes ist hierzu ein Raumluftwechsel vom 5- bis :!ofachen Volumen des Raumes notwendig. Zur Belüftung des Raumes selber ist nur ein kleiner Teil dieser Frischlluftme@nge notwendig. Erfolgt nun erfindungsgemäß die Grundtemperierung durch die Strahlungsheizung bzw. -kühleng und wird nur die Endtemperatur durch die Lüftungsanlage erzielt, so kann die größte notwendige Kühlleistung- mit Lüftungsanlagen geringeren Umfangs erzeugt werden.
• Es empfiehlt sich, das Verfahren nach der Erfindung. derart zu leiten, daß die Strahlungsheizung bzw. -kühleng wenigstens 30% der gesamten Teinperierung bewirkt und die Lüftung den Rest der Leistung übernimmt.
• Die Erfindung ist mit Hilfe zweier- Ausführungsbeispiele in den Fig. i und 2 näher erläutert. In den beiden Figuren sind für gleiche Teile gleicht Bezugszeichen verwendet.
• Zur Beheizumg des Raumes ;o (Fig. i und 2) ist in seiner Decke ein System von Wärmeüber-

  tragungselementen 8 untergebracht. Die Wärme

  wird aus @diesen Elementen zuerst durch Leitung

  auf die ;Drecke, übertragen und dann durch Strahlung

  in .den Raum eingeführt. Weiter ist eine Lüftungs-

  einrichtung vorgesehen, welche mittels-,eines - Ven-

  tilators 27 durch den Kanal 27' und die Lüftungs-

  öfnünge113o Luft in den Raum ;einführt. Der Ven-

  tilator 27 kann frische Luft aus denn Freien oder

  Uanluft aus dem Raum 20 ,oder Luft aus dem

  Freien und aus dem Raum zugeführt .erhalten.

  Sowohl die Luft aus dem Freien als auch insbe-

  sondere die Umluft aus dem Raum 2o können eine

  nicht gezeichnete Konditionierungsanlage passieren.

  Die Wärmeübertragungselem@ente 8 sind zur Be-

  heizumg des Raumes an leinen Wänneaustauscher i

  angeschlossen, welcher seinerseits durch eine Vor-

  laufleitUng 2 und Beine Rücklaufieitung 3 an den als

  Wärmiequellle dienenden Heizkessel 1' angeschlossen

  ist. Zwischen. den Wärmeübertragungselementen 8

  und dem Wärmeaustauscher i bildet lein Leitungs-

  sYstemn 9, 9'j 4', 4' und 7 einen geschlossenen Kreis-

  lauf, in welchem die Pumpe 8o einen flüssigen

  Wärmeträger im Umlauf hält. Der Wärmeträger

  des durch die Vorlaufleitung 2 und die Rückla;uf-

  leitung 3 stattfindenden Kreislaufes wird durch die

  Pu'tnp:e 3' im Bewegung gehalten.. Die Lüftungs-

  einrichtung besitzt leinen Wärmeaustauscher 13",

  welcher in ,den Kanal 27' eingebaut ist. Zur Heizung

  ist der Wärmeaustauscher i3" aal den .Vorlauf 2

  und !den Rücklauf -3 - der Wärmequelle i' ange-

  schlossen. Der Wärmeträger strömt von,der Wärme-

  quelle i' durch die Leitungen 2, und I3' in. den

  Wärineaustauschier i 3" und aus diesem durch die

  Leitung 28' nmd 28" wieder in den Rücklauf 3 und

  zur Wärmequelle i' zurück.

  Im Sommer und ;gegebenenfalls im Frühling und

  ianl Herbst kann der Raum 2o mit Hilfe der Wärme-

  ühertragungselemente 8 der Heizeinrichtung und

  mittels :des Wärmeaustausch@ers I Y' .der Lüftungs-

  einri chtung gekühlt werden. Für diesen Zweck sind

  Umschaltvorrichtungen vorgesehen, finit denen die

  Wärmeüb;ertragungseiemente 8 und der Wänneaus-

  tauscher 13" von. der-Wärmequelle abgeschaltet und

  an eine Kältequelle angeschlossen werden können.

  Als einzige Kältequelle dient bei der Anlage nach

  der- gig. i das Wasser des Wasserleitungsnetzes i i.

  Aus. :diesem _ kann bei geöffnebern Organ 65 durch

  die. Leitung i i' dem, Verteiler 12- - kaltes Leitungs-

  wasser zugeführt "w;erden. Blei geöffneten Umschalt-

  organ;en 63 und 16' und geschlossenem Umschalt-

  organ 62 strömt -dem Wärmeaustauscher r4 über

  die Leitung 13 Wasser , zu, welches nach Gebrauch

  durch die Leitung r'5 in die Ablaufleitung 16 ab-

  geleitet wird. Feiner .sind bei diesem Betrieb auch

  die Umschaltorgane 26 und .23 geöffnet und die

  Umschaltorgane 6o, und 61 geschlossen. Aus den

  Wäaxneüb,ertragungsielementen 8 strömt der Wärme-

  träger durch die - Leitungen .9, 1 o und 4' in die

  Pumpte 8o nind wird von dieser durch den Wärme-

  austauscher 14. und die Leitueen 21 und- =7 -Im

  - Kreislauf weiter in die Wärnveübertragungs-

  elemente 8 gefördert. Hierbei wird aus dem Raum

  an die Drecke ;gestrählte und durch Leitung über-

  mittelte, Wärme vom Wärmeträger des Kreislaufes aufgenommen und im Wärmeaustauscher 14 an das kalte Leitungswasser abgegeben.
• Werden die Umschaltorgane 63' und 28 geöffnet und die Umschaltorgane 81, 62, 29 und 82 geschlossen, so strömt kaltes Leitungswasser durch die Leitung 13' in den Wärmleaustauscher i3" der Lüftungsanlage und nach Gebrauch durch die Leitungen 28' und 31 in den Ablauf 33. Hierbei wird durch den Wärmeaustauscher i3" die durch die COffnungggen 3o der Lüftungsanlage in. den Raum einzuführende Luft gekühlt, wodurch die Mischtemperatur der Raumluft vermindert wird.
• Wird das Umschaltorgan 29 geöffnet und dafür das Umschaltorgan 28 geschlossen, so strömt das Abwasser des Wärmeaustauschers 13" ;durch die Leitung 29' zu -der, Bierieselungs.anlage 32 auf dem Dach des Raumes 2o. Es wird dadurch ein Teil der aus dem Freien leinstrahlenden Wärme vor dem Eindringen ins Gebäude und in den Raum 20 teilweise durch Verdunsten von Wasser und teilweise durch unmittelbare Abführung im abströmenden Wasser abgeführt. Das mit Wärme beladene, nicht verdunstete Wasser strömt schließlich in den Ablauf 33.
• Die Wäraheaustauscher 14 und 13" können auch hintereinandergeschaltet werden. Hierzu muß das Schaltorgan 62 geöffnet werden; während die Schaltorgane 16' und 63' geschlossen werden. Das kalte Leitungswasser strömt dann aus dem Verteiler 12 z=ächstdurch die Leitung 13 in den Wärmeaustauscher 14 und gelangt aus diesem durch die Leitung 15 in :die Leitung 13'. Es ist so die Möglichkeit e egeben., die Kühlung durch die Wärmeübertragungselemente 8, durch den Wärmeaustauscher I3" und durch die Berieselungsanlage 3 2 in drei Stufen hintereinander vorzunehmen. Weiter wäre auch denkbar, durch Hinzufügen zusätzlicher Leitungen und Umschaltorgane die Berieselungsanlage mit Kühlwasser zu betreiben, welches unmittelbar aus den Wärmeübertragungselementen zugeführt wird.
• Die 'gleichen Schaltungen, wie bei der Anlage nach Fig. i, können ;auch bei. der Anlage nach Fig. 2 vorgenommen - werden, wobei wiederum -ein Kaltwassernetz i i als Kältequelle !dient. Außerdem besitzt die Anlage nach Fig. 2 eine zweite als Wärmepumpe ausgebildete Kältequelle, welche den durch den Motor 3 5 ;getriebenen Verdichter 3 4, den Kondensator 37 und den Verdampfer 36 aufweist. Im Kreislaufsystem 34' zirkuliert im Sinn der eingetragenen Pfeile lein Verdampfungsmittel, welches nach Verdichtung im Verdichter 34, im Kondensator 37 verflüssigt und nach Entspannung im Ventil 36' im Verdampfter 36 wir-der verdampft wird. Der zur Kühlung dienende Wärmeaustauscher 14 kann anstatt ;ans Kaltwassernetz auch. an den Verdampfer 36 angeschlossen werden. Hierzu müssen die Umschaltorgane 63 und 62' geöffnet, die Organe 65, 63', 16', 62, 66 und 95 geschlossen werden. Ferner müssen die Umschaltorgane 83 und 84 geöffnet und die Organe 261, 90, 22' und 9 i ge, schlossen werden. Es entsteht so lein Kreislauf eines Wärmeträgers durch di, Leitungen i i", 11', 13, 15 und 15', in welchem sich einerseits .der Verdampfer und anderseits der Wärmeaustauscher befinden. Der Kreislauf des Wärmeträgers wird durch die Pumpe 87 aufrechterhalten, so daß die im Wärmeaustauscher 14 aufgenommene Wärme fortlaufend in den Verdampfer 36 abgeführt wird. Diese Wärme wird durch die Wärmepumpe auf eine höhere Temperatur gehoben und -im Kondensator 37 an das durch die Leitung 88 aus dem Leitungsnetz 1 i zugeführte Wasser abgegeben. Das mit Wärme beladene Kühlwasser kann schließlich in die Ablaufleitung 89 ;abströmen.
• Werden die Umschaltorgane 63' und 66 geöffnet und die Umschaltorgane 81, 62, 91, 28, 29 und 9o geschlossen, so ist auch der Wärmneaustauscher 13" der Lüftungseinrichtung an den Verdampfer 36 angeschlossen. Der Wärmeträger strömt dann im Kreislauf durch die Leitungen i i ", i 1', 13', 3 8 und. 15'. Auf diese Art werden die Wärmeübertragungselem@ente 8 und der Wärmeaustauscher i3" in parallelen Kreisläufen an den Verdampfer 36 angeschlossen. Bei dieser Schaltung tritt im Raum 20 die größte Kühlwirkung auf. Hierbei werden mindestens 30% der Kühlleistung den Wärm@eübertragungselementen 8 und der Rest dem Wärmeaustauscher 13" überwiesen. Die Wärmeaustauscher 1 ¢ und 13" können ferner in Hintereinanderschaltung an die als Kühleinrichtung wirkende Wärmepumpe angeschlossen werden. Hierzu muß gegenüber der Parallelschaltung das Umschaltorgan 62 geöffnet und die Umschaltorgane 62' und 63' geschlossen werden. Der Kälteträger strömt dann aus dem Wärmeaustauscher 14 nicht unmittelbar durch diie Leitungen 15 und 15 in den Wärmeaustauscher 36 zurück, sondern gelangt über das Organ 62 in die Leitung 13', um dann anschließend durch die Leitungen 38 und 15' in den Verdampfer 36 zurückzugelangen.
• Die Wärmepumpenanlage kann bei kaltem Wetter auch zur Beheizung des Wärmeaustauschers I Y' der Lüftungseinrichtung herangezogen werden. Hierzu müssen die Umschaltorgane 9o und 91 geöffnet und die Umschaltorgane 83, 8q., 22', 28, 29, 66 und 26' geschlossen werden. Mittels der Pumpe 92 wird ein Wärmeträger im Kreislauf durch den Kondensator 37, die Leitungen 70, 71 und 13', den Wärmeaustauscher 13" und die Leitungen 38 und 93 im Kreislauf umgeführt. Der Verdampfer 36 ist dann an das Wasserleitungsnetz i i über das Umschaltorgan 65 und die Leitung i i" angeschlossen. Die Pumpe 87 wird vom Leitungswasser rückwärts durchströmt und darf deshalb nicht angetrieben werden. Aus dem Leitungswasser wird im Verdampfer 36 Wärme entnommen und durch die Wärmepumpe auf eine höhere Temperaturgebracht. Das abgekühlte Wasser strömt durch die Leitung 94 und das geöffnete Umschaltorgan 95 in die Ablaufleitung 96.
• Auciz die Wärmeübertrabungs-elemente 8 der Heizeinrichtung lassen sich zur Beheizung an die Wärm@epumpenanlage anschließen. Hierzu müssen die Umschaltorgane 22', 23, 26 und 26' geöffnet werden. Die Umschaltorgane 22, 61 und 6o sind dann geschlossen. Der Kreislauf durch die Leitungen 70, 7, @9, i o und 70' spielt sich in @diesem Fall parallel zum Kreislauf durch die Leitungen 70, 71, 13', 38 und '93 ab.
• Die Kreisläufe der Wärmeträger müssen selbstverständlich Ausdehnungsvorrichtungen besitzen, welche die bei der Erwärmung entstehende Volumenzunahme des Wärmeträgers aufnehmen. Wird der Wärmeträger nicht unter Überdruck gehalten, so kann die Ausdehnungsvorrichtung aus einem offenen Behälter bestehen. Steht der Wärmeträger im Kreislauf aber unter Überdruck, so muß der Ausdehnungsbehälter geschlossen sein. Die Flüssigkeit steht dann unter ihrem Verdampfungsdruck. Die Raumflächenheizung kann auch in Wandflächen oder in der Bodenfläche des Raumes untergebracht sein. Auf diese Weise kann die Kühlung durch die Wände und den Boden erfolgen. Die H.eizeänrichtung und die Lüftungseinrichtung können zur Kühlung an verschiedene Kältequellen angeschlossen werden.. Die Luft der Lüftungseinrichtung kann zur Kühlung unter Umständen auch unmittelbar durch Wasser ;gekühlt werden. Das Wasser wird dann ummittelbar in den Luftstrom eingespritzt, oder es kann über Oberflächeneinbauten, wie beispielsweise Koks oder Füllkörper, rieseln, welche auch vorn Luftstrom passiert werden. ,

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Betrieb einer Raumtemperierungsanlage, bestehend aus einer Strahlungsheizung bzw. -kühleng und einer Lüftungsanlage, deren Luftstrom temperiert werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundtemperierung durch die Strahlungsheizung bzw. -kühleng erfolgt und die Endtemperatur durch die Lüftungsanlage erzielt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsheizung bzw. -kühleng wenigstens 300/0 der gesamten Temperierung bewirkt rund die Lüftung den Rest der Leistung übernimmt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärme- bzw. Kälteträger Wasser verwendet wird. q.. Raumtemperierungsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Strahlungskühlung und Luftkühlung eine Kältemaschine vorgesehen ist. 5. Raumtemperierungsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Strahlungsheizung und Luftheizung eine Wärmepumpe vorgesehen ist. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Strahlungskühlung und Luftkühlung eine Berieselung durch Kaltwasser erfolgt.