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Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer Raumtemperierungsanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer aus einer Strahlungsheizung
bzw. -kühlung und einer Lüftungsanlage bestehenden, Raumtemperierungsanlage nach
Patent 86174:2, bei dem die Grundtemperierung durch die Strahlungsheizung bzw. -kühlung
erfolgt und diel Endtemperatur durch. die Lüftungsanlage erzielt wird.
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Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß bei Durchführung
des Verfahrens mit Strahlungskühlung die Temperatur der Strahlungsflächen so gewählt
und die durch die Lüftungsanlage in den Raum eingeführte Luft so weit entfeuchtet
wird, daß keine Betauung der Raumflächen erfolgt.
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Hierfür kann die durch die Lüftungsanlage in den Raum eingeführte
Luft unter den Taupunkt abgekühlt und nach Abführung des niedergeschlagenen Wassers
wiedererwärmt werden.
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Zur Abkühlung der Luft kann: ein kühlmitteldurchströmter Wärmeaustauschar
im Kreislauf des Kühlmittels, vor die zur Kühlung mindestens, einer Raumfläche herangezogene
Strahlungskühlung geschaltet sein.. Der Wärmeaustauscher kann. als Verdampfer in
dien. Kreislauf einer als Kältemaschine zur Wirkung kommenden Wärmepumpe geschaltet
sein, wobei die vom Verdampfer gekühlte Luft durch einen als Kondensator der Wärmepumpe
zur Wirkung kommenden weiteren Wärmeaustauscher wieder erwärmt werden kann.
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Die Erfindung ist nachstehend mit Hilfe zweier als Ausführungsbeispiele
in den Fig. z und 2 dargestellter
Anlagen zur Durchführung des
Verfahrens. nach der Erfindung näher erläutert. In beiden Figuren sind für gleiche
Teile gleiche Bezugszeichen verwendet.
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Zur Beheizung des Raumes 2o (Fig. i und 2) ist in seiner `Decke ein
System von WärxneÜbertragungselementen 8 untergebracht. Di:e Wärme wird aus diesen
Elementen zuerst durch Wärmeleitung auf die Decke übertragen und dann durch Strahlung
in den Raum eingeführt. Weiter isst eine Lüftungsanlage vorgesehen, die mittels
des Ventilators.27 durch den Kanal 27' und dlie Lüftungsöffnungen 3o Luft
in den Raum einführt. Der Ventilator 27 kann Außenluft oder Umluft aus dem Raum
20 oder ein. Außenluft-Umluft-Gemlisch: zugeführt erhalten. Sowohl die Außenluft
als auch insbesondere die Umluft können eine nicht gezeichnete Konditionierungsanlage
passieren.
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Die Wärmeübertragungselemente 8 sind zur Beheizung des Raumes an einen
Wärmeaustauscher i angeschlossen, welcher seinerseits durch eine Vorlaufleitung
2 und eine Rücklauf leitung 3 an den als Wärmequelle dienenden Heizkessel i' angeschlossen
ist. Zwischen, den Wärmeübertragungselementen 8 und dem Wärmeaustauscher i bildet
ein Leitungssystem 9, g', 4@, 4!' und 7 einen geschlos&elien Kreislauf, in weilchein
die Pumpe 8o einen flüssigen Wärmeträger in Zirkulation hält. Der Wärmeträger des
durch die Vorlaufleitung 2 und die Rücklaufleitung 3 stattfindenden Kreislaufes
wird durch die Pumpe 3' in Bewegung gehalten.
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Im Sommer und gegebenenfalls im Frühling und im Herbst kann der Raum
2o mit Hilfe der Wärmeübertragungselemente 8 der Heizeinrichtung und mittels eines
Wärmeaustauschers 13" der Lüftungsanlage gekühlt werden. Für diesen Zweck sind Umschaltorgane
vorgesehen, mit denen die Wärmeübertragungselemente 8 von der Wärmequelle abgeschaltet
und zusammen mit dem Wärme austIuscher 13" der Lüftungsanlage an eine Kältequelle
angeschlossen werden können.
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Als Kältequelle dient bei beiden Anlagen nach Fig. i und 2 eine als
Kältemaschine zur Wirkung kommende Wärmepumpe. Diese besitzt einen durch den Motor
35 angetriebenen Verdichter 34 zur Verdichtung eines im Kreislauf 34' umströmenden
Verdampfungsmittels. Das Verdampfungsmittel passiert hierbei zunächst einen Kondensator
37, dann ein Entspannungsorgan 36'- und hierauf einen Verdampfer 14, um schließlich
zum Verdichter zurückgeführt zu werden. Der Kondensator wird durch Wasser aus der
Leitung i i gekühlt, das durch die Leitung 96 abgeführt wird. Der Verdampfer kühlt
einen Wärmeträger, der in einem Kreislauf die Wärmeübertragungs.elemente 8 durchströmt
und dadurch die Deckenfläche des Raumes 2o kühlt.
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Beim Beispiel nach Fig. i bleiben zur Kühlung des. Raumes 2o die Umschaltorgane
61, 23, toi und 6o geschlossen, die Umschaltorgane z6, 23' und io2 werden geöffnet.
Der durch die Pumpe 8o geförderte Wärmeträger gelangt durch die Leitung 4 in den
Verdampfer 14, sodann durch die Leitungen 21 und 13' in den Wärmeaustauscher 13"
der Lüftungsanlage und schließlich durch die Leitungen 103 und 104 in die
Wärmeübertragungselemente 8 der Heizeinrichtung, um schließlich durch die Leitungen
9, io und 4 wieder zur Pumpe 8o zurückzukehren. Er nimmt hierbei im Wärmeaustauscher
13" und in den Wärmeübertragungselementen 8 Wärme auf, die im Verdampfer 14 an das
Verdampfungsmittel der Wärmepumpe abgeleitet wird. Durch die Wärmepumpe wird diese
Wärme auf ein höheres Temperaturniveau gebracht und im Kondensator an das durch
die Leitung i i 7ugeführte Leitungswasser übertragen. Infolge der Hintereinanderschaltun@g
des Wärmeaustauschers 13" und der Wärmeübertragungselemeute 8 wird die durch die
Lüftungsanlage in den Raum 2o eingeführte Luft tiefer gekühlt als die Raumdecke
durch die Wärmeübertragungselemente B. Während der Kühlung durch den Wärmeaustauscher
13" schlägt sich ein Teil des in Dampfform in der Luft enthaltenen Wassers infolge
der unter der Ta:upunktgrenze liegenden Kühltemperatur an den Wärmeübertragungsflächen
nieder und wird dann durch die Leitung 105 abgeführt. Wenn auch diese Luft
in gesättigtem Zustand durch die Öffnungen 3o in, den Raum 20 einströmt, kann eine
Betau.ung der durch die Wärmeübertragungselemente 8 gekühlten Decke nicht entstehen,
weil die Luft eine niedrigere Temperatur aufweist als die Decke. Durch Entzug von
Wärme aus dem Raum wird die eingeführte Luft erwärmt und ihre relative Feuchtigkeit
vermindert, so daß sie imstande ist, Feuchtigkeit aus dem Raum aufzunehmen. Selbstverständlich
kann zur Entfeuchtung der in den Raum eingeführten Luft noch eine nicht gezeichnete
Konditionierungsanlage weiter beitragen, so daß die Luft schon mit verminderter
relativer Feuchtigkeit in den Raum eintritt.
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Soll die Kühlung der Raumdecke zur Verhütung einer Betauung geschwächt
werden, so kann mittels des Umschaltorgans ioi und der Leitung io6 eine Teilmenge
des Wärmeträgers um die Wärmeübertragungselemente 8 herumgeführt werden. Die verminderte
Wärmeträgermenge, welche nach dieser Aufteilung nur noch durch die Wärmeübertragungselemente
8 strömt, vermag die Decke dann auch nur noch in geringem Maße zu kühlen. Eine Schwächung
der Deckenkühlung läßt sich auch erreichen, wenn durch Öffnen des Umschaltorgans
61 eine Teilmenge des Wärmeträgers um den Verdampfer 14 durch die Leitung 4' herumgeführt
wird. Diese Teilmenge des Wärmeträgers gelangt dann durch die Leitung 7 in urigekühltem
Zustand in die Wärmeübertragungselemente 8, wo Fr sich mit dem aus dem Verdampfer
14 ankommenden, gekühlten Teil des Wärmeträgers vermischt.
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Der Wärmeaustauscher 13" der Lüftungsanlage nach Fig.2 ist als Teilverdampfer
der Wärmepumpe ausgebildet und wird unmittelbar von dem Verdampfungsmittel der Wärmepumpe
durchströmt. Außerdem befindet sich im Kana:l27' ein zur Wärmepumpe gehörender Teilkondensator
107.
An der Stelle: io8 des Kreislaufes 34' wird das Verdampfungsmittel in
zwei Teilmengen aufgeteilt, die
durch die Organe iog und i io nach
Bedarf eingestellt werden, können. Die durch das Organ i io und die Leitung i i
i abgeführte Teilmengei gelangt in den Teilkondensator io7 und wird hier verflüssigt.
Mindestens ein Teil des verflüssigten Mittels strömt dann über das Regeiloirgan
i i2, die Leitung 113,
das Entspannungsorgan 114 und die Leitung
i 15
in den als Teilverdampfer wirkenden Wärmenustauscher i3". Schließlich
wird durch die Leitung 116 das in letzterem verdampfte Mittel an der Stelle i i7
dem Kreislauf 34' wieder zugeführt. Für Regeilungs.zwecke läßt sich ein Teil des
im Teilkondensator io7 niedergeschlagenen Verdampfungsmittels über das Regelorgan
118 und die Leitung iig an der Stelle i2o wieder in, den, Kreislauf 34' zurückführen.
Dieser Teil wird dann gemeinsam mit dem imKondensator 37 niedergeschlagenen Teil
des Kältemittels durch das Entspannungsorgan 36' in den Verdampfer 14 geführt.
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Mittels des Teilverdampfers 13" wird die Luft der Lüftungsanlage auf
eine relativ niedrige Temperatur abgekühlt. Hierbei schlägt sich ein Teil ihres
Feuchtigkeitsgehaltes an den Wärmeaustauschflächen. des Verdampfers nieder und strömt
durch die Leitung 105 aus der Anlage fort. Die relativ tief abgekühlte Luft strömt
anschließend durch den Teilkondensator io7 und wird hierbei wieder auf eine höhere,
für den Raum 2o erträgliche Temperatur erwärmt. Hierbei wird die relative Feuchtigkeit
infolge der Erwärmung gesenkt, so daß an der gekühlten Decke 8 keine Tauerscheinungen
auftreten können.
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Die, Deckenfläche wird auf ähnliche Weise gekühlt wie bei der Anlage
nach Fig. i. Die Umschaltorgane 61 und 6o bleiben. geschlossen, während die -LTmischalto@rgane
26 und 23 geöffnet werden. Die Pumpe 8o fördert dann den Wärmeträger im Kreislauf
durch die Leitung 4, den Verdampfer 14, die Leitungen 2 1 und 7 in die Wärmeübertragungselemente
8 und von hier durch die Leitungen; g, io und 4' wieder zurück zur Pumpe 8o. Die
durch die Wärmeübertragungselemente 8 aus der Raumdecke aufgenommene Wärme wird
so an den Verdampfer 14 abgeführt, durch die Wärmepumpe auf ein höheres Temperaturniveau
gebracht und auf das aus der Leitung i i zuströmende Kühlwasser übertragen.
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Als Kühlmittel für den Wärmeaustauscher der Lüftungsvorrichtung und
für die Wärmeübertragungselemente in der Decke könnte auch. - insbesondere an Orten
mit gemäßigten oder kühlem Klima - unmittelbar Leitungswasser verwendet werden.
Dieses würde zweckmäßig erst dem Wärmeaustauscher der Lüftungseinrichtung und anschließend
den Wärmeübertragungselementen 8 der Heizeinrichtung zugeführt. Es :könnte auch
erst dem Wärmeaustauscher der Lüftungseinrichtung und anschließend einem anderen
Teil der Heizeinrichtung, insbesondere dem Wärmeaustauscher i, zugeführt werden,
indem die Leitungen 2, 3 in nicht gezeichneter Weise vom Kessel i' und der Umlaufpumpe
3' abgeschlossen und mit der Zuleitung des im Wärmeaustau:scher der Lüftungsvorrichtung
bereits teilweise erwärmten Wassers bzw. einem Ablauf für das im Wärmeaustauscher
i weiter erwärmte Wasser verbunden werden. Es könnte auf solche Art eine Wärmepumpe
erspart werden.