EP0959307B1 - Sorptions- Plattenwärmeaustauscher - Google Patents

Sorptions- Plattenwärmeaustauscher Download PDF

Info

Publication number
EP0959307B1
EP0959307B1 EP98810472A EP98810472A EP0959307B1 EP 0959307 B1 EP0959307 B1 EP 0959307B1 EP 98810472 A EP98810472 A EP 98810472A EP 98810472 A EP98810472 A EP 98810472A EP 0959307 B1 EP0959307 B1 EP 0959307B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
cooling
heat exchanger
plate heat
flow channels
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP98810472A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0959307A1 (de
Inventor
Friedrich Bachofen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Polybloc AG
Original Assignee
Polybloc AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Polybloc AG filed Critical Polybloc AG
Priority to DE59808157T priority Critical patent/DE59808157D1/de
Priority to AT98810472T priority patent/ATE239200T1/de
Priority to EP98810472A priority patent/EP0959307B1/de
Publication of EP0959307A1 publication Critical patent/EP0959307A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0959307B1 publication Critical patent/EP0959307B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
    • F24F3/1411—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification by absorbing or adsorbing water, e.g. using an hygroscopic desiccant
    • F24F3/1417—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification by absorbing or adsorbing water, e.g. using an hygroscopic desiccant with liquid hygroscopic desiccants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
    • F24F3/147—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification with both heat and humidity transfer between supplied and exhausted air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D5/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, using the cooling effect of natural or forced evaporation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
    • F24F2003/144—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification by dehumidification only

Definitions

  • the invention relates to a method for drying or drying and Cooling of at least one plate heat exchanger in a room conducted moist air, with a liquid, hygroscopic sorbent.
  • Cooling systems which, however, not only for heating, but also cause a relatively high energy consumption for cooling.
  • the recycling principle also has this Territory moved in.
  • the escaping exhaust air depends on the season used for pre-cooling or preheating the outside air. To achieve a the highest possible efficiency, the two air flows become more strict Separation with the largest possible exchange areas.
  • the plate heat exchangers often used for this work in known way according to the counter or the cross-flow principle.
  • Air conditioning also includes controlling air humidity.
  • the air conditioning requirements include one Reduced air humidity, which increases relatively when cooling.
  • Dehumidification of the outside air does not only become solid, hygroscopic materials used, but also liquid sorbents. Saturated solutions of hygroscopic salts dissolved in water reduce the moisture content of passing air by absorbing or condensing water becomes. As with any condensation process, heat is generated, which however, because of the greater absorbency at lower temperatures is undesirable.
  • Sorbents known per se are saturated solutions of salts of Alkali and alkaline earth metals, for example lithium chloride and / or calcium chloride.
  • other options also play a part in the selection Factors play a role, such as environmental compatibility, toxic Influences and last but not least the price.
  • Sorption systems for dehumidifying air are well known, in which the mass and heat transfer during absorption via suitable Exchange areas of packs are made.
  • the saline solution is made using a suitable Spray devices distributed over the exchange surfaces and flows in counterflow in the direction of gravity.
  • a pack consists of: Packings such as Raschig rings, Pall rings, Intalox saddles or Berl saddles.
  • the hygroscopic salt solution By absorbing humidity, the hygroscopic salt solution diluted until it can absorb significantly less or no more water.
  • Inexpensive and ecologically harmless salt solutions are based on the one-way principle used and disposed of. This applies, for example, to an aqueous one Calcium chloride solution too.
  • calcium chloride is non-toxic and even fully food-safe.
  • calcium chloride is much less corrosive than the health-damaging lithium chloride. With lithium chloride you can a lower dew point than achieved with calcium chloride. against, and this is Also important for economic processes, calcium chloride is essential cheaper than lithium chloride.
  • calcium chloride can be used in winter maintenance Road freezing can be used in large quantities.
  • liquid hygroscopic sorbents Another advantage of liquid hygroscopic sorbents is in the fact that a perfect supply of outside air into a room The supply air is kept germ-free, which is particularly the case in inhabited areas or other rooms with a special purpose is important.
  • a 5351497 is a method for drying and cooling air an absorption device known, which with a liquid dehumidifier is working.
  • the absorption device is in counter or cross flow of coolant and liquid dehumidifier with certain flow rates traversed. This is aimed at the upward Sprayed outlet side of the process gases and flows with dots in Fig. 1 indicated beddings, against the upward flowing process gases, down.
  • the beds are arranged in layers in parallel, the spaces between them are flowed through by sprayed cooling water and cooling air.
  • the inventor has set himself the task of a method and a device to create the kind of dehumidification Enable air in a simple, economical way without the usual warming-up.
  • the object is achieved according to the invention in that that the air on the inlet side of a plate heat exchanger with the liquid, hygroscopic sorbent in the flow direction continuously or sprayed periodically and the heat of condensation while maintaining a practically isothermal dehumidification of the air either directly or via medium is led into the room for cooling.
  • Special and further training embodiments the method are the subject of dependent claims.
  • the plate heat exchanger used to carry out the method according to the invention is usually a cross-flow, but can also be a Counterflow exchanger to be known design. Must have material the requirements regarding thermal conductivity and corrosion resistance be fulfilled.
  • This preferred cooling method has the great advantage that there is no cooling water drips off, further diluting the sorbent and the regeneration at most difficult and more expensive.
  • the preferably saturated sorbent solution is continuous or in relatively short intervals of a few seconds to a few Minutes, expediently 10 seconds to 3 minutes, into the sorption flow channels sprayed. Due to the condensation of air humidity the sorbent is diluted, more solution flows out of the channels than is sprayed.
  • Sorbent collected to desorb the absorbed Water is heated and / or the cavity above is partially evacuated.
  • the process is programmed so that the one recorded during the sorption process Amount of water is expelled again.
  • the concentrated in the saturated area Saline solution is cooled into the input side for reuse Spray nozzles of the plate heat exchanger passed and again returned to the cycle.
  • Regeneration is essential for hygrocospic salt solutions, which reused for their environmental impact or their high price have to or want to be.
  • aqueous salt solution also called brine
  • the air at one Temperature of 30 to 35 ° C, especially at about 32 ° C almost isothermal dehumidified.
  • the temperature fluctuations lie in a range of ⁇ 2 ° C, preferably ⁇ 1 ° C.
  • an isothermal Dehumidification in the temperature range of about 32 ° C, at about 40% relative The sorbent takes on moisture, which corresponds to about 12.7 g water / kg air about half the humidity.
  • the relative humidity is still 26.6%, which is about 8g Corresponds to water / kg air.
  • the dehumidified air which is still too warm in relation to the room temperature, can now cooled by evaporative cooling in a second plate heat exchanger be, preferably by the special evaporative cooling described above. So the temperature can be around 5 to 15, preferably around about 10 ° C, and the desired room temperature can be reached.
  • the optimal air humidity is not yet available can be at a pre-calculated temperature above the desired one Cooled to room temperature and then cooled further while maintaining the same temperature Enthalpy can be rewetted in a second heat exchanger.
  • the cooling with humidification becomes clear before it is reached the dew point line is completed.
  • the cooling with constant enthalpy humidification is, for example, 2 to 10 ° C., in particular approximately 5 ° C.
  • the approximation to the dew point line is expedient at most about 2 ° C.
  • a sorption system for Drying or for drying and cooling air at least one corrosion-resistant Plate heat exchanger with one of the sorption flow channels on the inlet side arranged spray nozzle bar or a spray nozzle matrix for the processed sorbent and one on the inlet side of the cooling air flow channels arranged spray nozzle bars for the cooling water, one Drip pan for the dripping, diluted sorbent and a treatment circuit for the sorbent with a desorption device, a cooling device and a pump.
  • the plate heat exchanger is preferably constructed from plastic films. Plate heat exchangers with alternating ones are particularly suitable crossing sorption and cooling air flow channels. In contrast to metallic The plastic plates may be used as materials for the plate heat exchanger be thin due to their low thermal conductivity, for example from tear-resistant plastic films with a thickness in the range of 0.1 up to 1 mm, in particular 0.5 to 0.7 mm. With a correspondingly greater thickness these can also be provided with covered metallic reinforcements, for example foils or crossing threads.
  • a sorption system 10 shown in FIG. 1 with the possibility of cooling comprises as the centerpiece for sorption-based air conditioning, a plate heat exchanger 12.
  • This is designed as a cross-flow heat exchanger and constructed in modular form from plastic films.
  • This type of heat exchanger is well known per se, for example from EP, B1 0449783 and WO, A1 96/22497. Because of the low susceptibility to corrosion Plastic foils preferred despite the lower conductivity compared to metal foils.
  • the moist outside air 14 flows through, as indicated in FIGS. 1 and 1a parallel sorption flow channels 16 and are dried Supply air 18 is directed into a room 20, for example an occupied room. Due to the alternating arrangement between the sorption flow channels 16 Cooling air flow channels 22 also flow moist outside air 14 through the cross-flow heat exchanger 12 and occurs as heated cooling air 24 back into the atmosphere. Analogously, the cooling air flow channels 22 entering outside air 14 may also be exhaust air that heated In this case, cooling air 24 is the exhaust air.
  • the plastic films 28 forming the plate heat exchanger 12 are in accordance with Fig. 1a arranged such that the flow channels 16, 22 each sealed alternately in a flow direction for the outside air 14 are.
  • a wall-mounted spray nozzle bar 26 (WO, A1 96/22497) or a spray nozzle matrix 30 which sprays a liquid, hygroscopic sorbent 32 into all sorption flow channels 16.
  • the sorbent 32 is an aqueous, saturated CaCl 2 solution.
  • the sprayed sorbent 32 absorbs moisture from the outside air 14 and dries it, whereby heat of condensation is released.
  • the atomized sorbent precipitates on the plastic films 28 and can - if still sufficiently concentrated - absorb residual moisture.
  • the surface of the plastic films 28 of the plate heat exchanger 12 can be made enlarged, for example by roughening or velor coating.
  • the sorption process is intensified by the enlarged surface with a layer of sorbent.
  • the moisture absorption takes place predominantly through deposited sorbent 32.
  • Diluted sorbent 34 also drips from the plate heat exchanger 12.
  • the cooling air flow channels are therefore on the inlet side 22 (Fig. 1a) also a spray nozzle matrix or preferably one Wandering spray nozzle bar 38 arranged, it will be again in this regard expressly referred to WO, A1 96/22497.
  • the incoming outside air 14 so much cooling water 36 is added that nothing drips on the outlet side, however, the plastic films 28 always remain moist.
  • a trough 40 arranged for the draining dilute sorbent 34.
  • the supply air 18 flows through a droplet separator 42 known per se, which prevents that droplets of sorbent 34 remain in the supply air 18.
  • a treatment circuit 52 formed, which a brine / brine heat exchanger 44, a desorption device 46, a cooling device 48 and a pump 50 comprises the now again enriched sorbent 32 in the area of the plate heat exchanger 12 and thus brings back the processing circuit 52 closes.
  • the desorption device 46 is in the present case as an evaporator 54 a drain 55 and a heater 56 are formed. The heating takes place with Steam, however, could also be electrical energy or on others per se known way.
  • the preheated one in the middle dilute sorbent 34 is heated and by evaporating water concentrated until the value determined by the process computer is reached.
  • the concentrated sorbent pre-cooled in the brine / brine heat exchanger 44 32 is in the cooling device 48, a ventilated air cooler, on a brought optimal operating temperature.
  • a collecting trough is located below the outlet openings for the heated cooling air 24 58 with a drain 59 for cleaning water of the cooling air flow channels 22 arranged. These channels are washed out at the end of work (WO, A1 96/22497) cleaned.
  • FIG. 2 is a sorption system with two plate heat exchangers 12, 12 ' shown, the preparation of the dilute sorbent 34 according to Fig. 1 takes place and is therefore not shown.
  • the first plate heat exchanger 12 corresponds essentially to that of Fig. 1. However, flows out through the cooling air flow channels 22 (Fig. 1a) exhaust air 60 exiting space 20, which is sprayed with cooling water 36 and exits into the atmosphere as exhaust air 62.
  • the sprayed, with condensed Moisture of the outside air 14 diluted sorbent 34 is from a deflection profile 64 deflected into the area above the tub 40.
  • the dried outside air 14 is through a second plate heat exchanger 12 'guided and metered if necessary by spraying with cooling water 36 moistened.
  • the supply air 18 entering the space 20 is therefore temperature-related air-conditioned and water content.
  • Cooling water is generated at regular time intervals via the spray nozzle bar 38 ' 36 sprayed, in compliance with the above-mentioned conditions of constantly keeping the plastic films 28 (Fig. 1a), but without dripping.
  • the plate heat exchanger 12 can be switched off and with the heat exchanger 12 'by in the description of Fig. 1 mentioned modes of operation are cooled and / or heated without the absolute moisture content is changed.
  • the plate heat exchanger can also be used 12 'switched off and with the plate heat exchanger 12 dried or dried and cooled.
  • FIG. 3 Another variant of a sorption system with two plate heat exchangers 12, 12 'is shown in Fig. 3.
  • the outside air 14 becomes as above shown continuously before entering a first plate heat exchanger 12 or periodically sprayed with liquid, hygroscopic sorbent 32, the outside air 14 is dehumidified.
  • the dehumidified outside air is passed through a droplet separator 42 passed to a second plate heat exchanger 12 'and there cooled.
  • the exhaust air 60 from the room 20 is divided into two partial flows.
  • a first partial flow is after the periodic spraying with cooling water 36 by the led first plate heat exchanger 12 and enters as exhaust air 62 in the Atmosphere out, analogous to a second partial flow 62 ', which for cooling is guided through the second plate heat exchanger 12 '.
  • a so-called Mollier-h-x diagram for moist air is one Air conditioning with a sorption system 10 e.g. 2 or 3 shown.
  • Humid outside air has a temperature of 32 ° C and an absolute. Humidity of 12.8 g water / kg air.
  • the moist outside air of a relative Humidity of 40% is achieved by sorption in a plate heat exchanger 12 practically isothermal by means of a sprayed-in sorbent dehumidified.
  • the temperature rises slightly to 34 ° C, so it remains practical isothermal and in this first step it becomes 6 g water / kg air dried.
  • the relative humidity has dropped from 40% to below about 17%. With stronger cooling, this first step could easily be done are kept more precisely isothermal.
  • the dehumidified and cooled air gets through passed another plate heat exchanger and humidified and cooled there.
  • the temperature drops to about 17 ° C, the absolute humidity will increased to 8 g water / kg air.
  • the relative humidity is now just above 60%.
  • This last step takes place with unchanged enthalpy, the curve runs parallel between two enthalpy curves 66 in the Mollier-h-x diagram. Dew point line 68 with 100% relative humidity is not reached.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Drying Of Gases (AREA)
  • Central Air Conditioning (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Trocknen oder Trocknen und Kühlen von über wenigstens einen Plattenwärmeaustauscher in einen Raum geleiteter feuchter Luft, mit einem flüssigen, hygroskopischen Sorptionsmittel.
Der gängige Begriff Luft wird hier und im folgenden einfachheitshalber für atmosphärische Aussenluft, Prozessluft und andere zu trocknende oder zu trocknende und zu kühlende Gase verwendet. Unter einem Raum wird ein geschlossenes Volumen verstanden, welches einen Raum eines Gebäudes, ein Gefäss oder einen definierten Körperinhalt ganz allgemein bedeutet.
Zur Klimatisierung von Wohn-, Arbeits- und Lagerräumen sowie von temperaturempfindlichen Objekten werden je nach Empfindlichkeitsstufe Heiz- und/oder Kühlanlagen eingesetzt, welche jedoch nicht nur zum Heizen, sondern auch zum Kühlen einen verhältnismässig hohen Energieverbrauch verursachen. Im Rahmen zunehmend scharfer ökologischer Rahmenbedingungen, gepaart mit langfristig steigenden Energiekosten, hat das Recyclingprinzip auch auf diesem Gebiet Einzug gehalten. Die austretende Abluft wird je nach Jahreszeit zum Vorkühlen oder Vorwärmen der Aussenluft eingesetzt. Zur Erzielung eines möglichst hohen Wirkungsgrades werden die beiden Luftströme bei strikter Trennung mit möglichst grossen Austauschflächen durcheinander hindurchgeführt. Die dazu häufig eingesetzten Plattenwärmeaustauscher arbeiten in an sich bekannter Weise nach dem Gegen- oder nach dem Kreuzstromprinzip.
Die laufend erhöhten Anforderungen an eine behagliche Wohnqualität können jedoch durch ausschliessliches Heizen und Kühlen nicht mehr erfüllt werden, zur Klimatisierung gehört auch die Regelung der Luftfeuchtigkeit. Insbesondere in der heissen Jahreszeit umfassen die Ansprüche an die Klimatisierung eine Herabsetzung der Luftfeuchtigkeit, welche beim Abkühlen relativ zunimmt. Bei der Entfeuchtung der Aussenluft werden nicht nur feste, hygroskopische Materialien eingesetzt, sondern auch flüssige Sorptionsmittel. Gesättigte Lösungen von in Wasser gelösten hygroskopischen Salzen erniedrigen den Feuchtigkeitsgehalt von vorbeiströmender Luft, indem Wasser absorbiert bzw. kondensiert wird. Wie bei jedem Kondensationsprozess entsteht dabei Wärme, welche jedoch wegen des grösseren Absorptionsvermögens bei tieferen Temperaturen unerwünscht ist.
An sich bekannte Sorptionsmittel sind gesättigte Lösungen von Salzen der Alkali- und Erdalkalimetalle, beispielsweise Lithiumchlorid undloder Calciumchlorid. Bei der Auswahl spielen neben dem Absorptionsvermögen auch weitere Faktoren eine Rolle, beispielsweise die Umweltverträglichkeit, toxische Einwirkungen und nicht zuletzt der Preis.
Für das Verständnis der treibenden Kraft bei einem Absorptionsvorgang, in der Praxis meist kurz als Sorptionsvorgang bezeichnet, ist die Kenntnis des Dampfdruckes über dem Flüssigkeitsspiegel von grosser Bedeutung. Ein gutes Sorptionsmittel weist einen geringeren Dampfdruck auf als Wasser in Luft. Bei einer grösseren Differenz ist auch das Sorptionsvermögen höher.
Allgemein bekannt sind Sorptionssysteme zur Entfeuchtung von Luft, bei welchen die Stoff- und Wärmeübertragung bei der Absorption über geeignete Austauschflächen von Packungen erfolgt. Die Salzlösung wird mittels geeigneter Sprühvorrichtungen über die Austauschflächen verteilt und fliesst im Gegenstrom in Schwerkraftrichtung. Eine Packung besteht beispielsweise aus Füllkörpern, wie Raschig-Ringen, Pall-Ringen, Intalox-Sätteln oder Berl-Sätteln.
Durch die Aufnahme von Luftfeuchtigkeit wird die hygroskopische Salzlösung verdünnt, bis sie deutlich weniger oder kein Wasser mehr absorbieren kann.
Billige und ökologisch unbedenkliche Salzlösungen werden nach dem Einwegprinzip verwendet und entsorgt. Die trifft beispielsweise für eine wässrige Calciumchloridlösung zu. Im Gegensatz zu dem in dieser Sorptionstechnologie oft verwendeten Lithiumchlorid ist Calciumchlorid ungiftig und sogar voll lebensmitteltauglich. Ausserdem ist Calciumchlorid wesentlich weniger korrosiv als das auch gesundheitschädliche Lithiumchlorid. Mit Lithiumchlorid lässt sich ein tieferer Taupunkt als mit Calciumchlorid erreichten. Dagegen, und dies ist für ökonomische Prozesse auch bedeutungsvoll, ist Calciumchlorid wesentlich billiger als Lithiumchlorid. Schliesslich kann Calciumchlorid im Winterdienst zur Frostfreihaltung von Strassen in grossen Mengen verwendet werden.
Ein weiterer Vorteil von flüssigen hygroskopischen Sorptionsmitteln besteht darin, dass bei der Zuleitung von Aussenluft in einen Raum eine perfekte Keimfreihaltung der Zuluft gewährleistet ist, was sich vor allem bei bewohnten oder anderen Räumen mit speziellem Verwendungszweck von Bedeutung ist.
Bei einem rotierenden Sorptionsentfeuchter, dem an sich bekannten Sorptionsrad, kann die bei der Entfeuchtung entstehende Kondensationswärme, welche die Wasserabsorption des Sorptionsmittels stark reduziert, nicht hinreichend abgeführt werden. Hinzu kommt noch die sogenannte Schleppwärme durch die Regeneration.
Die heute auf allen Gebieten zunehmende Regelungsdichte macht auch bei den Vorschriften über die Entfeuchtung von Aussenluft nicht Halt. So muss beispielsweise in Deutschland (ausser Küstengebieten) nach DIN 4710 (11.82) für eine Entfeuchtung der Aussenluft auf 8 g/kg mit 2900 Entfeuchtungsgrammstunden gerechnet werden, um den vorstehenden maximalen Aussenluftzustand zu erreichen. Dies bedeutet, dass vorwiegend in den Sommermonaten entfeuchtet werden muss, nach einer Statistik während 71 Tagen. Die durchschnittliche Belastung während diesen 71 Tagen beträgt nur etwa 24% der maximalen Entfeuchtungsleistung.
Aus der US,A 5351497 ist ein Verfahren zum Trocknen und Kühlen von Luft mit einer Absorptionsvorrichtung bekannt, welche mit einem flüssigen Entfeuchtungsmittel arbeitet. Die Absorptionsvorrichtung wird in Gegen- oder Kreuzstrom vom Kühlmittel und flüssigen Entfeuchtungsmittel mit bestimmten Strömungsmengen durchflossen. Dieses wird auf die nach oben gerichtete Austrittsseite der Prozessgase aufgesprüht und fliesst die in Fig. 1 mit Punkten angedeuteten Bettungen, entgegen den nach oben ausströmenden Prozessgasen, hinunter. Die Bettungen sind schichtweise parallel angeordnet, die Zwischenräume werden von aufgespritztem Kühlwasser und Kühlluft durchflossen. Obwohl anzunehmen ist, dass die Austrittsöffnungen für das flüssige Entfeuchtungsmittel oberhalb der Bettungs-Schichten angeordnet sind, werden Tröpfchen von austretender getrockneter Prozessluft mitgerissen, was ökologisch und ökonomisch nachteilig ist.
Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche den Feuchtigkeitsentzug aus Luft ohne die übliche Aufwärmung auf einfache, wirtschaftliche Weise ermöglichen.
Mit Bezug auf das Verfahren wird die Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Luft eingangsseitig eines Plattenwärmeaustauschers mit dem flüssigen, hygroskopischen Sorptionsmittel in Strömungsrichtung kontinuierlich oder periodisch besprüht und die Kondensationswärme unter Aufrechterhaltung einer praktisch isothermen Entfeuchtung der Luft laufend direkt oder über Mittel zum Kühlen in den Raum geleitet wird. Spezielle und weiterbildende Ausführungsformen des Verfahrens sind Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen.
Der zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens verwendete Plattenwärmeaustauscher ist in der Regel ein Kreuzstrom-, kann aber auch ein Gegenstromtauscher an sich bekannter Bauart sein. Materialmässig müssen die Erfordernisse bezüglich der Wärmeleitfähigkeit und der Korrosionsbeständigkeit erfüllt werden.
Die beim Sorptionsvorgang gebildete Kondensationswärme kann unter Einhaltung einer praktisch isothermen Entfeuchtung der Luft besonders vorteilhaft erfüllt werden, wenn eingangsseitig eines Kreuzstromwärmetauschers in gleichen Zeitintervallen ein feiner Sprühstrahl von aufbereitetem Wasser in die Kühlluft-Strömungskanäle gesprüht wird. Dabei müssen zwei Bedingungen gleichzeitig eingehalten werden:
  • Das aufgesprühte Wasser darf nicht abtropfen.
  • Die luftbestrichenen Flächenelemente müssen jedoch bis zum nächsten Besprühen feucht bleiben.
Diese Bedingungen werden erfüllt durch eine programmgesteuert wandernde und Kühlwasser versprühende Düsenleiste oder ein entsprechend gesteuertes matrixförmig ausgebildetes Düsenfeld. Die Reinigung der Kühlluft-Strömungskanäle erfolgt durch Ausschwemmen am Schluss einer Arbeitsperiode.
Dieses bevorzugte Kühlverfahren hat den grossen Vorteil, dass kein Kühlwasser abtropft und so das Sorptionsmittel weiter verdünnt und die Regeneration allenfalls erschwert und verteuert. Für Details bezüglich eines Plattenwärmeaustauschers mit der erwähnten Benetzungseinreichtungen wird auf die WO, A1 96/22497 verwiesen.
Die vorzugsweise gesättigte Sorptionsmittellösung wird kontinuierlich oder in verhältnismässig kurzen Zeitabständen von wenigen Sekunden bis einigen Minuten, zweckmässig 10 Sekunden bis 3 Minuten, in die Sorptions-Strömungskanäle gesprüht. Durch die Kondensation von Luftfeuchtigkeit wird das Sorptionsmittel verdünnt, es fliesst mehr Lösung aus den Kanälen als eingesprüht wird.
Billige, ökologisch unbedenkliche Sorptionsmittel, wie beispielsweise eine wässrige Calciumchloridlösung, werden direkt in die Kanalisation geleitet oder einer sinnvollen dritten Nutzung zugeführt.
In der Regel wird das aus den Sorptions-Strömungskanälen abtropfende verdünnte Sorptionsmittel aufgefangen, zur Desorption des aufgenommenen Wassers erwärmt und/oder der darüberliegende Hohlraum teilevakuiert. Das Verfahren ist so programmiert, dass die beim Sorptionsvorgang aufgenommene Wassermenge wieder ausgetrieben wird. Die in den gesättigten Bereich konzentrierte Salzlösung wird unter Kühlung zur Wiederverwendung in die eingangsseitigen Sprühdüsen des Plattenwärmeaustauschers geleitet und wieder in den Kreislauf zurückgeführt.
Die Regeneration ist bei hygrokospischen Salzlösungen wesentlich, welche wegen ihrer Umweltschädlichkeit oder ihrem hohen Preis wiederverwendet werden müssen oder wollen. Durch Verdampfen oder sonstiges Austreiben von Wasser wird die wässrige Salzlösung, auch Sole genannt, wieder in ihren gesättigten ursprünglichen Zustand zurückgeführt und wieder verwendet.
Nach dem bekannten Stand der Technik muss zum Erhalt eines bestimmten Luftzustandes mit einer Kälteanlage zunächst soweit gekühlt werden, dass auf oder unmittelbar über der Taupunktlinie ein Punkt unterhalb des gewünschten Luftzustandes erreicht wird. Durch die Erwärmung der Luft mit einem normalen, warmwasserbetriebenen Heizregister wird sodann der gewünschte Luftzustand erreicht. Diese Methode ist energetisch aufwendig und kompliziert.
Im Gegensatz dazu wird nach einer Weiterausbildung der Erfindung beispielsweise für die Klimatisierung von bewohnten Räumen die Luft vorerst bei einer Temperatur von 30 bis 35° C, insbesondere bei etwa 32° C, nahezu isotherm entfeuchtet. Bei der isothermen Entfeuchtung liegen die Temperaturschwankungen in einer Bandbreite von ± 2°C, vorzugsweise ± 1°C. Bei einer isothermen Entfeuchtung im Temperaturbereich von etwa 32°C, bei etwa 40% relativer Feuchte, was etwa 12,7 g Wasser/kg Luft entspricht, nimmt das Sorptionsmittel etwa die Hälfte der Luftfeuchtigkeit auf. Bei einer Endtemperatur von ebenfalls etwa 32°C beträgt die relative Feuchtigkeit noch 26,6%, was etwa 8g Wasser/kg Luft entspricht. Bei einer Sorption ohne Kühlung würde sich die Zuluft statt isotherm adiabatisch bis auf über 42°C erwärmen. Da auf beiden Seiten des Plattenwärmeaustauschers energetisch mit einer Zustandänderung (Kondensation und Verdampfung) gearbeitet wird, ist es möglich, den Entfeuchtungsvorgang isotherm ablaufen zulassen.
Die entfeuchtete, bezüglich der Raumtemperatur noch zu warme Luft kann nun durch Verdunstungskühlung in einem zweiten Plattenwärmeaustauscher gekühlt werden, vorzugsweise durch die vorstehend beschriebene spezielle Verdunstungskühlung. So kann die Temperatur um 5 bis 15, vorzugsweise um etwa 10°C, erniedrigt und die gewünschte Raumtemperatur erreicht werden.
Liegt nach dieser Abkühlung noch nicht die optimale Luftfeuchtigkeit vor, so kann auf eine vorausberechnete Temperatur oberhalb der gewünschten Raumtemperatur abgekühlt und dann unter weiterer Abkühlung bei gleichbleibender Enthalpie in einem zweiten Wärmeaustauscher wieder befeuchtet werden. Die Abkühlung mit Befeuchtung wird jedoch deutlich vor dem Erreichen der Taupunktlinie abgeschlossen. Die Abkühlung bei gleichbleibender Enthalpie durch Befeuchten beträgt beispielsweise 2 bis 10°C, insbesondere etwa 5°C. Die Annäherung an die Taupunktlinie beträgt zweckmässig höchstens etwa 2°C.
In bezug auf die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine Sorptionsanlage zum Trocknen oder zum Trocknen und Kühlen von Luft wenigstens einen korrosionsfesten Plattenwärmeaustauscher mit einem eingangsseitig der Sorptions-Strömungskanäle angeordneten Spritzdüsenbalken oder einer Spritzdüsenmatrix für das aufbereitete Sorptionsmittel und einem eingangsseitig der Kühlluft-Strömungskanäle angeordenten Spritzdüsenbalken für das Kühlwasser, eine Auffangwanne für das abtropfende, verdünnte Sorptionsmittel und einen Aufbereitungskreislauf für das Sorptionsmittel mit einer Desorptionseinrichtung, einer Kühleinrichtung und einer Pumpe umfasst. Spezielle und weiterbildende Ausführungsformen der Vorrichtung sind Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen.
Der Plattenwärmeaustauscher ist vorzugsweise aus Kunststoffolien aufgebaut. Besonders geeignet sind Plattenwärmeaustauscher mit alternierenden, sich kreuzenden Sorptions- und Kühlluft-Strömungskanälen. Im Gegensatz zu metallischen Werkstoffen für den Plattenwärmeaustauscher dürfen die Kunststoffplatten wegen ihrer niedrigen Wärmeleitfähigkeit nur dünn ausgebildet sein, beispielsweise aus reissfesten Kunststoffolien einer Dicke im Bereich von 0,1 bis 1 mm, insbesondere 0,5 bis 0,7 mm. Bei entsprechend grösserer Dicke können diese auch mit abgedeckten metallischen Bewehrungen versehen sein, beispielsweise Folien oder sich kreuzenden Fäden.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die zugeordnete Vorrichtung erlauben mit einfachen Mitteln, grosse Luftvolumen einfach und kostengünstig zu entfeuchten und wo notwendig oder erwünscht zu kühlen. Das Erreichen der Taupunktlinie wird bei allen Verfahrensschritten vermieden. Dank der Sole, die entweder entsorgt oder regeneriert wird, ist auch eine perfekte Keimfreihaltung der Zuluft gewährleistet.
Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, welche auch Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen sind, näher erläutert. Es zeigen schematisch:
  • Fig. 1 eine Sorptionsanlage mit einem Plattenwärmeaustauscher,
  • Fig. 1a ein Detail des Wärmeaustauschers gemäss Fig. 1,
  • Fig. 2 eine Sorptionsanlage mit zwei Plattenwärmeaustauschern,
  • Fig. 3 eine Variante von Fig. 2,
  • Fig. 4 ein Mollier-h-x Diagramm für feuchte Luft, und
  • Fig. 5 eine Variante von Fig. 4.
Eine in Fig. 1 dargestellte Sorptionsanlage 10 mit Kühlungsmöglichkeit umfasst als Kernstück zur sorptionsgestützten Klimatisierung einen Plattenwärmeaustauscher 12. Dieser ist als Kreuzstrom-Wärmeaustauscher ausgebildet und modulförmig aus Kunststoffolien aufgebaut. Dieser Typ von Wärmeaustauschern ist an sich bestens bekannt, beispielsweise aus der EP,B1 0449783 und WO,A1 96/22497. Wegen der geringen Korrosionsanfälligkeit sind jedoch Kunststoffolien trotz der geringeren Leitfähigkeit gegenüber Metallfolien bevorzugt.
Die feuchte Aussenluft 14 strömt, wie in Fig. 1 und 1a angedeutet, durch parallel angeordnete Sorptions-Strömungskanäle 16 und werden als getrocknete Zuluft 18 in einen Raum 20, beispielsweise ein bewohntes Zimmer, geleitet. Durch die altemierend zwischen den Sorptions-Strömungskanälen 16 angeordneten Kühlluft-Strömungskanäle 22 strömt ebenfalls feuchte Aussenluft 14 durch den Kreuzstrom-Wärmeaustauscher 12 und tritt als erwärmte Kühlluft 24 wieder in die Atmosphäre aus. Sinngemäss kann die in die Kühlluft-Strömungskanäle 22 eintretende Aussenluft 14 auch Abluft sein, die erwärmte Kühlluft 24 ist in diesem Fall die Fortluft.
Die den Plattenwärmeaustauscher 12 bildenden Kunststoffolien 28 sind gemäss Fig. 1a derart angeordnet, dass die Strömungskanäle 16, 22 jeweils altemierend in einer Anströmungsrichtung für die Aussenluft 14 verschlossen sind.
Eingangsseitig der Sorptions-Strömungskanäle 16 ist ein wandemder Spritzdüsenbalken 26 (WO,A1 96/22497) oder eine Spritzdüsenmatrix 30 angeordnet, welche/r ein flüssiges, hygroskopisches Sorptionsmittel 32 in alle Sorptions-Strömungskanäle 16 sprüht. Im vorliegenden Fall ist das Sorptionsmittel 32 eine wässrige, gesättigte CaCl2-Lösung. Während des Durchströmens der Sorptions-Strömungskanäle nimmt das versprühte Sorptionsmittel 32 Feuchtigkeit der Aussenluft 14 auf und trocknet diese, wobei Kondensationswärme freigesetzt wird. Im Verlauf des Durchströmens der Sorptions-Strömungskanäle schlägt sich das zerstäubte Sorptionsmittel an den Kunststoffolien 28 nieder und kann - falls noch genügend konzentriert - Restfeuchtigkeit aufnehmen. Die Oberfläche der Kunststoffolien 28 des Plattenwärmeaustauschers 12 kann vergrössert ausgebildet sein, z.B. durch Aufrauhung oder Veloursbeschichtung. Durch die vergrösserte Oberfläche mit einer Schicht von Sorptionsmittel wird der Sorptionsvorgang intensiviert. Bei einem wandemden Spritzdüsenbalken 26 erfolgt die Feuchtigkeitsaufnahme überwiegend durch niedergeschlagenes Sorptionsmittel 32. Aus dem Plattenwärmeaustauscher 12 tritt getrocknete Zuluft 18 aus, welche beispielsweise noch die Hälfte der ursprünglichen Feuchtigkeit enthält. Weiter tropft aus dem Plattenwärmeaustauscher 12 verdünntes Sorptionsmittel 34 ab.
Die erfindungswesentlichen Vorteile, eine höhere spezifische Entfeuchtungsleistung und ein praktisch isothermer Entfeuchtungsvorgang, können nur erreicht werden, wenn die Kondensationswärme optimal abgeführt wird.
Gemäss dem Beispiel von Fig. 1 ist deshalb eingangsseitig der Kühlluft-Strömungskanäle 22 (Fig. 1a) ebenfalls eine Spritzdüsenmatrix oder bevorzugt ein wandernder Spritzdüsenbalken 38 angeordnet, es wird diesbezüglich erneut ausdrücklich auf die WO,A1 96/22497 verwiesen. Der einströmenden Aussenluft 14 wird soviel Kühlwasser 36 zugegeben, dass ausgangsseitig nichts abtropft, die Kunststoffolien 28 jedoch stets feucht bleiben.
Der Plattenwärmeaustauscher 12 mit den Sprüheinrichtungen kann je nach Bedarf vielseitig eingesetzt werden:
  • Im Winter zum Befeuchten der Aussenluft 14, indem durch den wandernde Spritzdüsenbalken 26 oder die Spritzdüsenmatrix 30 statt Sorptionsmittel 32 reines Kühlwasser 36 eingedüst wird.
  • Zusätzlich zum Befeuchten kann die Aussenluft 14 durch Einleiten von Abluft in die Kühlluft-Strömungskanäle 22 vorgewärmt werden.
  • Durch Einleiten von Kühlluft oder Warmluft in die Kühlluft-Strömungskanäle 22 kann eine reine Wärmeregulierung ohne Änderung des absoluten Feuchtigkeitsgehaltes der einströmenden Aussenluft erfolgen.
Im Bereich unterhalb der Austrittsöffnungen für die Zuluft 18 ist eine Wanne 40 für das abtropfende verdünnte Sorptionsmittel 34 angeordnet. Die Zuluft 18 durchströmt einen an sich bekannten Tropfenabscheider 42, welcher verhindert, dass Tröpfchen von Sorptionsmittel 34 in der Zuluft 18 verbleiben. Zum Austreiben des im Sorptionsmittel 34 kondensierten Wassers ist ein Aufbereitungskreislauf 52 ausgebildet, welcher einen Sole/Sole-Wärmeaustauscher 44, eine Desorptionseinrichtung 46, eine Kühleinrichtung 48 und eine Pumpe 50 umfasst, das nunmehr wieder angereicherte Sorptionsmittel 32 in den Bereich des Plattenwärmeaustauschers 12 zurückbringt und damit den Aufbereitungskreislauf 52 schliesst.
Die Desorptionsvorrichtung 46 ist im vorliegenden Fall als Verdampfer 54 mit einem Ablauf 55 und einer Heizung 56 ausgebildet. Die Beheizung erfolgt mit Dampf, könnte jedoch auch mit elektrischer Energie oder auf andere an sich bekannte Weise erfolgen. Das im mittleren Bereich zugeführte, vorgewärmte verdünnte Sorptionsmittel 34 wird erwärmt und durch Verdampfen von Wasser konzentriert, bis der vom Prozessrechner ermittelte Wert erreicht ist.
Das im Sole/Sole-Wärmeaustauscher 44 vorgekühlte konzentrierte Sorptionsmittel 32 wird in der Kühleinrichtung 48, einem ventilierten Luftkühler, auf eine optimale Betriebstemperatur gebracht.
Unterhalb der Austrittsöffnungen für die erwärmte Kühlluft 24 ist eine Auffangwanne 58 mit einem Ablauf 59 für Reinigungswasser der Kühlluft-Strömungskanäle 22 angeordnet. Diese Kanäle werden bei Arbeitsende durch Ausschwemmen (WO,A1 96/22497) gereinigt.
In Fig. 2 ist eine Sorptionsanlage mit zwei Plattenwärmeaustauschem 12, 12' dargestellt, wobei die Aufbereitung des verdünnten Sorptionsmittels 34 gemäss Fig. 1 erfolgt und deshalb nicht dargestellt ist.
Der erste Plattenwärmeaustauscher 12 entspricht im wesentlichen demjenigen von Fig. 1. Durch die Kühlluft-Strömungskanäle 22 (Fig. 1a) strömt jedoch aus dem Raum 20 austretende Abluft 60, welche mit Kühlwasser 36 besprüht wird und als Fortluft 62 in die Atmosphäre austritt. Das eingesprühte, mit kondensierter Feuchtigkeit der Aussenluft 14 verdünnte Sorptionsmittel 34 wird von einem Umlenkprofil 64 in den Bereich oberhalb der Wanne 40 umgelenkt.
Die getrocknete Aussenluft 14 wird durch einen zweiten Plattenwärmeaustauscher 12' geführt und bei Bedarf durch Besprühen mit Kühlwasser 36 dosierbar befeuchtet. Die in den Raum 20 eintretende Zuluft 18 ist damit bezüglich Temperatur und Wassergehalt klimatisiert.
Über den Spritzdüsenbalken 38' wird in regelmässigen Zeitintervallen Kühlwasser 36 eingesprüht, unter Einhaltung der obenerwähnten Bedingungen des stetigen Feuchthaltens der Kunststoffolien 28 (Fig. 1a), jedoch ohne Abtropfen.
Auch hier sind je nach Aussenbedingungen (Jahreszeit, Wetterlage usw.) verschiedene Betriebsarten möglich. Der Plattenwärmeaustauscher 12 kann ausgeschaltet und mit dem Wärmeaustauscher 12' durch in der Beschreibung von Fig. 1 erwähnte Betriebsweisen gekühlt und/oder erwärmt werden, ohne dass der absolute Feuchtigkeitsgehalt geändert wird. Ebenso kann der Plattenwärmeaustauscher 12' ausgeschaltet und mit dem Plattenwärmeaustauscher 12 getrocknet oder getrocknet und gekühlt werden.
Eine weitere Variante einer Sorptionsanlage mit zwei Plattenwärmeaustauschem 12, 12' ist in Fig. 3 dargestellt. Die Aussenluft 14 wird wie vorstehend gezeigt vor dem Eintritt in einen ersten Plattenwärmeaustauscher 12 kontinuierlich oder periodisch mit flüssigem, hygroskopischem Sorptionsmittel 32 besprüht, wobei die Aussenluft 14 entfeuchtet wird. Die entfeuchtete Aussenluft wird über einen Tropfenabscheider 42 zu einem zweiten Plattenwärmeaustauscher 12' geleitet und dort gekühlt.
Die Abluft 60 aus dem Raum 20 in zwei Teilströme aufgeteilt. Ein erster Teilstrom wird nach dem periodischen Besprühen mit Kühlwasser 36 durch den ersten Plattenwärmeaustauscher 12 geführt und tritt als Fortluft 62 in die Atmosphäre aus, analog einem zweiten Teilstrom 62', welcher zum Kühlen durch den zweiten Plattenwärmeaustaucher 12' geführt wird.
Im vorliegenden Fall wird Aussenluft von 32°C mit 12,5 g Wasser/kg Luft isotherm durch den ersten Wärmeaustauscher 12 geführt. Durch den Sorptionsvorgang wird die absolute Luftfeuchtigkeit isotherm auf 8g Wasser/kg Luft erniedrigt, die Temperatur bleibt, wie erwähnt, bei 32°C. Im zweiten Plattenwärmeaustauscher 12' wird die teilgetrocknete Luft auf 22°C abgekühlt, die absolute Luftfeuchtigkeit bleibt unverändert.
In Fig. 4, einem sogenannten Mollier-h-x-Diagramm für feuchte Luft ist eine Klimatisierung mit einer Sorptionsanlage 10 z.B. gemäss Fig. 2 oder 3 dargestellt. Feuchte Aussenluft hat eine Temperatur von 32°C und eine absolute. Luftfeuchtigkeit von 12,8 g Wasser/kg Luft. Die feuchte Aussenluft einer relativen Luftfeuchtigkeit von 40% wird durch Sorption in einem Plattenwärmeaustauscher 12 mittels eines eingesprühten Sorptionsmittels praktisch isotherm entfeuchtet. Dabei steigt die Temperatur leicht auf 34°C an, bleibt also praktisch isotherm und wird in diesem ersten Arbeitsschritt auf 6 g Wasser/kg Luft getrocknet. Die relative Luftfeuchtigkeit ist von 40% auf unter etwa 17% gesunken. Durch stärkere Kühlung könnte dieser erste Arbeitsschritt ohne weiteres noch genauer isotherm gehalten werden.
In einem zweiten Arbeitsschritt wird die Aussenluft nicht mehr entfeuchtet, nur noch gekühlt. Dadurch sinkt die Temperatur bei gleicher absoluter Luftfeuchtigkeit auf 22°C ab. Die relative Luftfeuchtigkeit liegt nun bei etwa 35%.
In einem dritten Arbeitsschritt wird die entfeuchtete und abgekühlte Luft durch einen weiteren Plattenwärmeaustauscher geleitet und dort befeuchtet und gekühlt. Die Temperatur sinkt auf etwa 17°C, die absolute Luftfeuchtigkeit wird auf 8 g Wasser/kg Luft erhöht. Die relative Luftfeuchtigkeit liegt nun knapp über 60%. Dieser letzte Arbeitsschritt erfolgt bei unveränderter Enthalpie, die Kurve verläuft parallel zwischen zwei Enthalpiekurven 66 im Mollier-h-x-Diagramm. Die Taupunktlinie 68 mit 100% relativer Luftfeuchtigkeit wird nicht erreicht.
Anhand eines weiteren Mollier-h-x-Diagramms wird gemäss Fig. 5 eine vereinfachte, in der Regel bevorzugte Variante in zwei statt drei Arbeitsschritten gezeigt. Feuchte Aussenluft hat eine Temperatur von wiederum 32°C und eine absolute Luftfeuchtigkeit von 12,8 g Wasser/kg Luft, was einer relativen Luftfeuchtigkeit von 40% entspricht. Mit einem isothermen Sorptionsvorgang gemäss Fig. 1 wird die absolute Luftfeuchtigkeit auf 8 g Wasser/kg Luft erniedrigt, die relative Luftfeuchtigkeit ist auf etwa 26% gesunken. Im zweiten Arbeitsgang wird die Luft ohne Entfeuchtung direkt auf die Endtemperatur von 20°C abgesenkt, die relative Luftfeuchtigkeit steigt auf etwa 52%.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Trocknen oder Trocknen und Kühlen von über wenigstens einen Plattenwärmeaustauscher (12) in einen Raum (20) geleiteter feuchter Luft (14), mit einem flüssigen, hygroskopischen Sorptionsmittel (32),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Luft (14) eingangsseitig eines Plattenwärmeaustauschers (12) mit dem flüssigen, hygroskopischen Sorptionsmittel (32) in Strömungsrichtung kontinuierlich oder periodisch besprüht und die Kondensationswärme unter Aufrechterhaltung einer praktisch isothermen Entfeuchtung der Luft laufend direkt oder über Mittel (12') zum Kühlen in den Raum (20) geleitet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Kreuzstrom-Plattenwärmeaustauscher (12,12') eingangsseitig in gleichen Zeitintervallen ein feiner Sprühstrahl von aufbereitetem Wasser (36) in die Kühlluft-Strömungskanäle (22) gesprüht wird, wobei kein aufgesprühtes Wasser abtropft und die luftbestrichenen Flächenelemente (28) bis zum nächsten Besprühen feucht bleiben.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das aus den Sorptions-Strömungskanälen (16) abtropfende verdünnte Sorptionsmittel (34) aufgefangen, zur Desorption des aufgenommenen Wassers erwärmt und unter Kühlung zur Wiederverwendung dem Plattenwärmeaustauscher (12) zugeleitet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft bei einer Temperatur von 30 bis 35°C, insbesondere bei etwa 32°C, isotherm entfeuchtet und durch Verdunstungskühlung die Temperatur um 5 bis 15°C, insbesondere um etwa 10°C, erniedrigt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknen und Kühlen durch isothermes Entfeuchten in einem ersten Plattenwärmeaustauscher (12) und anschliessendem Kühlen in einem zweiten Plattenwärmeaustauscher (12'), durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die entfeuchtete oder entfeuchtete und abgekühlte Luft unter weiterer Abkühlung bei gleichbleibender Enthalpie wieder befeuchtet wird, wobei die Abkühlung und Befeuchtung deutlich vor dem Erreichen der Taupunktlinie (68) abgeschlossen wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die getrocknete Zuluft (18) über einen Tropfenabscheider (42) in den Raum (20) geleitet wird.
  8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Sorptionsanlage (10) zum Trocknen oder zum Trocknen und Kühlen von Luft wenigstens einen korrosionsfesten Plattenwärmeaustauscher (12,12') mit einem eingangsseitig der Sorptions-Strömungskanäle (16) angeordneten Spritzdüsenbalken (26) oder einer Spritzdüsenmatrix (30) für das gesättigte Sorptionsmittel (32) und einem eingangsseitig der Kühlluft-Strömungskanäle (22) angeordenten Spritzdüsenbalken (38) für das Kühlwasser (36), eine Auffangwanne (40) für das abtropfende, verdünnte Sorptionsmittel (34) und einen Aufbereitungskreislauf (52) für das Sorptionsmittel (34) mit einer Desorptionseinrichtung (46), einer Kühleinrichtung (48) und einer Pumpe (50) umfasst.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattenwärmeaustauscher (12,12') aus Kunststoffolien (28) aufgebaut sind, vorzugsweise mit alternierenden, sich kreuzenden Sorptions- und Kühlluft-Strömungskanälen (16,22).
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Desorptionseinrichtung (46) als Verdampfer (54) und/oder Evakuierer und die Kühleinrichtung (48) als ventilierter Luftkühler ausgebildet sind, wobei zwischen der Desorptions- und der Kühleinrichtung vorzugsweise ein Sole/Sole-Gegenstromwärmeaustauscher (44) angeordnet ist.
EP98810472A 1998-05-20 1998-05-20 Sorptions- Plattenwärmeaustauscher Expired - Lifetime EP0959307B1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE59808157T DE59808157D1 (de) 1998-05-20 1998-05-20 Sorptions- Plattenwärmeaustauscher
AT98810472T ATE239200T1 (de) 1998-05-20 1998-05-20 Sorptions- plattenwärmeaustauscher
EP98810472A EP0959307B1 (de) 1998-05-20 1998-05-20 Sorptions- Plattenwärmeaustauscher

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP98810472A EP0959307B1 (de) 1998-05-20 1998-05-20 Sorptions- Plattenwärmeaustauscher

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0959307A1 EP0959307A1 (de) 1999-11-24
EP0959307B1 true EP0959307B1 (de) 2003-05-02

Family

ID=8236101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP98810472A Expired - Lifetime EP0959307B1 (de) 1998-05-20 1998-05-20 Sorptions- Plattenwärmeaustauscher

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0959307B1 (de)
AT (1) ATE239200T1 (de)
DE (1) DE59808157D1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11441775B2 (en) 2019-07-24 2022-09-13 Inline Heat Recovery Inc. Heat recovery unit

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101303203A (zh) * 2003-03-26 2008-11-12 门图斯控股集团公司 板式换热器
EP1748260A1 (de) 2005-07-25 2007-01-31 Imes Management AG Verfahren zur Kühlung eines Luftstromes
DE102014010924A1 (de) * 2014-07-28 2016-01-28 Gea Air Treatment Gmbh Anlage mit Plattenwärmeübertrager
SG10201503433XA (en) * 2015-04-30 2016-11-29 Matthias Enzenhofer Humidity Management Device And Method
CN106705233A (zh) * 2017-01-17 2017-05-24 北京博源恒升高科技有限公司 一种室内空气净化换气换热消毒装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5471852A (en) * 1991-07-05 1995-12-05 Meckler; Milton Polymer enhanced glycol desiccant heat-pipe air dehumidifier preconditioning system
US5351497A (en) * 1992-12-17 1994-10-04 Gas Research Institute Low-flow internally-cooled liquid-desiccant absorber
DE29506110U1 (de) 1995-01-20 1995-08-17 Polybloc Ag, Winterthur Plattenwärmeaustauscher mit Benetzungseinrichtung
US5653115A (en) * 1995-04-12 1997-08-05 Munters Corporation Air-conditioning system using a desiccant core

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11441775B2 (en) 2019-07-24 2022-09-13 Inline Heat Recovery Inc. Heat recovery unit

Also Published As

Publication number Publication date
DE59808157D1 (de) 2003-06-05
ATE239200T1 (de) 2003-05-15
EP0959307A1 (de) 1999-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3436757B1 (de) Klimatisierung durch mehrphasen-plattenwärmetauscher
DE60311090T2 (de) Sorptionswärmetauscher und ein entsprechendes verfahren
DE10059910C2 (de) Vorrichtung zur kontinuierlichen Befeuchtung und Entfeuchtung der Zuluft von Fertigungsprozessen oder Raumlufttechnik-Anlagen
DE69824880T2 (de) Entfeuchtungssystem
EP0243536B1 (de) Vorrichtung zur Reinigung und/oder Be- und Entfeuchtung von Gasen, insbesondere Luft
DE2803263C2 (de) Kühlschrank mit einem Verdampferraum
DE1146237B (de) Klimaanlage
DE3637700A1 (de) Verfahren zum regenerieren einer mit feuchtigkeit beladenen trocknungspatrone sowie vorrichtung zur durchfuehrung eines solchen verfahrens
EP0959307B1 (de) Sorptions- Plattenwärmeaustauscher
DE4109276C2 (de) Verfahren und Anlage zur Aufbereitung von Abfallflüssigkeiten, insbesondere von Industrieabwasser mit hohem Feststoffgehalt
DE3629398A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur entfeuchtung gasfoermiger medien
EP1519118A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Befeuchtung der Luft in raumlufttechnischen Anlagen von Gebauden und Fahrzeugen
EP0957326B1 (de) Verfahren zum Kühlen von Wasser od.dgl. Fliessmedium sowie Vorrichtung dafür
EP1710516B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Befeuchtung eines Luftstromes
DE102010024624B4 (de) Verfahren zum Betrieb einer Sorptionswärmetauscheranlage und Sorptionswärmetauscheranlage hierfür
DE19512852C1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Klimatisieren von Räumen
DE10230668A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Gewinnung von reinem Wasser aus Rohwasser
DE102010007345A1 (de) Einsatz von konzentrierten Salzlösungen zur Luftreinigung, Wärmeübertragung, Wärmespeicherung und Feuchteregulierung von Luft
DE10215079B4 (de) Verfahren zum Destillieren oder Entsalzen von Flüssigkeiten
DE610939C (de) Verfahren zur Entfeuchtung atmosphaerischer Luft bzw. zur Waermegewinnung unter Befeuchtung von atmosphaerischer Luft
DE10203229C1 (de) Wärmetauscher
DE102008048238B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage
DE10122240A1 (de) Verfahren zur Trocknung und Reaktor für chemische Reaktionen
DE2608645A1 (de) Kuehlturm
AT518190B1 (de) Wärmerückgewinnungsvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT CH DE ES FR GB IT LI

AX Request for extension of the european patent

Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

17P Request for examination filed

Effective date: 20000515

AKX Designation fees paid

Free format text: AT CH DE ES FR GB IT LI

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Designated state(s): AT CH DE ES FR GB IT LI

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRE;WARNING: LAPSES OF ITALIAN PATENTS WITH EFFECTIVE DATE BEFORE 2007 MAY HAVE OCCURRED AT ANY TIME BEFORE 2007. THE CORRECT EFFECTIVE DATE MAY BE DIFFERENT FROM THE ONE RECORDED.SCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20030502

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20030502

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20030502

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REF Corresponds to:

Ref document number: 59808157

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20030605

Kind code of ref document: P

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: NV

Representative=s name: PATENTANWAELTE BREITER + WIEDMER AG

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20030813

GBV Gb: ep patent (uk) treated as always having been void in accordance with gb section 77(7)/1977 [no translation filed]

Effective date: 20030502

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20040203

EN Fr: translation not filed
REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PFA

Owner name: POLYBLOC AG

Free format text: POLYBLOC AG#FROESCHENWEIDSTRASSE 12#8404 WINTERTHUR (CH) -TRANSFER TO- POLYBLOC AG#FROESCHENWEIDSTRASSE 12#8404 WINTERTHUR (CH)

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AT

Payment date: 20100513

Year of fee payment: 13

REG Reference to a national code

Ref country code: AT

Ref legal event code: MM01

Ref document number: 239200

Country of ref document: AT

Kind code of ref document: T

Effective date: 20110520

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20110520

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PCAR

Free format text: NEW ADDRESS: EIGERSTRASSE 2 POSTFACH, 3000 BERN 14 (CH)

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CH

Payment date: 20170420

Year of fee payment: 20

Ref country code: DE

Payment date: 20170523

Year of fee payment: 20

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R071

Ref document number: 59808157

Country of ref document: DE

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL