EP1259769B1 - Vorrichtung zum erzeugen von kaltwasser für raumkühlung - Google Patents

Vorrichtung zum erzeugen von kaltwasser für raumkühlung Download PDF

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EP1259769B1
EP1259769B1 EP01902417A EP01902417A EP1259769B1 EP 1259769 B1 EP1259769 B1 EP 1259769B1 EP 01902417 A EP01902417 A EP 01902417A EP 01902417 A EP01902417 A EP 01902417A EP 1259769 B1 EP1259769 B1 EP 1259769B1
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cooling
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air
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Horst Doerk
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Menerga Apparatebau GmbH
MENERGA APPBAU GmbH
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    • 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
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
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    • F25B6/00—Compression machines, plants or systems, with several condenser circuits
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B9/00—Auxiliary systems, arrangements, or devices
    • F28B9/04—Auxiliary systems, arrangements, or devices for feeding, collecting, and storing cooling water or other cooling liquid
    • F28B9/06—Auxiliary systems, arrangements, or devices for feeding, collecting, and storing cooling water or other cooling liquid with provision for re-cooling the cooling water or other cooling liquid
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0089—Systems using radiation from walls or panels
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    • F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04—Details of condensers
    • F25B2339/047—Water-cooled condensers

Definitions

  • the invention relates to a device for generating cold water for the room cooling according to the preamble of claim 1.
  • a such device is already from document DE-A-3 228 124 known.
  • the object of the invention is to provide the cooling capacity of a device at the outset mentioned type to improve with little installation and cost.
  • the task is characterized by the characteristics of the characteristic part of the Claim 1 solved.
  • the evaporative cooler be on Plate heat exchanger is made of polypropylene.
  • a further increase in cooling capacity is provided by the water condenser upstream air condenser reached in the exhaust air duct is arranged.
  • Another advantage is the increase in the exhaust air temperature and the result resulting reduction in relative humidity. This eliminates the danger the formation of condensate in the exhaust air duct is reduced. By evaporating the in of the exhaust air after the evaporative cooler are the aerosols any bacteria in it, especially Legionella pneumophila, the Livelihood deprived. It is particularly advantageous here that the Air condenser is arranged in the exhaust air duct of the evaporative cooler.
  • Another advantage is the compactness of the system. This will Energy losses from heating the cold water pipes between the individual components of the system and the usual energy consumption avoided for the pumps.
  • the device or system has a refrigerator, with a Refrigerant circuit 1, in which a compressor (compressor) 2 is arranged.
  • a condenser (condenser) 3 arranged, which is cooled by the second liquid circuit 4, the is described in more detail below.
  • the refrigerant comes from the condenser 3 via an expansion valve 5 to an evaporator 6, on which a third circuit 7 is connected.
  • the cooling power delivered by the evaporator 6 to the third circuit 7 becomes fed to a buffer 9 via a pump 8.
  • a buffer 9 is the cooling capacity of a fourth circuit 10 Cooling surface 11 supplied via a distribution system 12.
  • the capacitor 3 connected second circuit 4 is by a pump 13 through a Evaporative cooler 14 performed as a plate heat exchanger and is resistant to contamination and corrosion.
  • the Air flows through the plate heat exchanger 14 and flows through an inlet 15 arrives between the plates and into the environment via an outlet 16 is delivered. This flow is caused by a fan 17.
  • Water is introduced into the air flow via a distribution system 18 in particular sprayed, causing the cooling capacity of the air reached in the heat exchanger is increased due to the evaporative cold.
  • a pump 19 for the introduction of the water there is a pump 19 in the water supply line.
  • the Buffer 9 can be dispensed with.
  • the liquid circuit 7 then leads directly to the distribution system 12.
  • an expansion valve 5 can be a Heat exchanger 25 is used, which is flowed through by the water, which is then fed to the distribution system 18. This will make another one Enables improvement in cooling performance.
  • the liquid 21 to be cooled can either be via the heat exchanger 23 and then via the evaporator 6 of the refrigerator or through Switch valve 24 only circulate via the evaporator 6.
  • All parts of the device or system that is, all parts of the Chiller, the evaporative cooler 14 and the control and regulation and all liquids and live lines are within one Housing 20 arranged in a compact manner.
  • the housing can consist of several easy to transport units.

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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Kaltwasser für die Raumkühlung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Vorrichtung ist aus Dokument DE-A-3 228 124 schon bekannt.
Es ist bekannt, für Kühlflächen Kaltwasser durch eine Kältemaschine zu erzeugen. Hierbei ist es auch bekannt, den Kondensator bzw. Verflüssiger der Kältemaschine durch einen Wasserkreislauf zu kühlen, in dem ein Wärmeübertrager angeordnet ist, der von Luft durchströmt wird. Bekannt ist auch, dass man durch Beaufschlagung des Wärmeübertragers mit Wasser die Wärmeabfuhr verbessern kann (Nasskühlturm).
Aufgabe der Erfindung ist es, die Kühlleistung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art bei geringem Installations- und Kostenaufwand zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die Beaufschlagung des Wärmeübertragers mit Wasser auf der Luftseite, wird auf einfache und kostengünstige Weise die Bereitstellung der erforderlichen Kühlleistung effizienter. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn größere Kühlleistungen, wie zum Beispiel im Sommer erforderlich sind. Durch die Beaufschlagung des Wärmeübertragers mit Wasser und die dadurch bedingte Abkühlung der Luft, erfolgt die Abfuhr der Kondensationswärme auf einem niedrigem Temperaturniveau. Durch die niedrige Kondensationstemperatur arbeitet die Kältemaschine mit einer entsprechend günstigen Leistungszahl.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass der Verdunstungskühler ein Plattenwärmeübertrager aus Polypropylen ist.
Da im Wärmeübertrager des Verdunstungskühlers mit Wasser gearbeitet wird, spielt hierbei der Werkstoff für den Plattenwärmeübertrager eine große Rolle. Mit Polypropylen wird ein Material eingesetzt, bei dem es zu keiner festen Ablagerung aufgrund der Verwendung von Wasser kommen kann.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn im Kühlkreislauf der Kältemaschine vor dem Expansionsventil ein Wärmeübertrager angeordnet ist, der mit dem Wasser durchströmt ist, ehe das Wasser in den Luftstrom des Verdunstungskühlers eingebracht wird. Durch die hierdurch erzielte Abkühlung des Kältemittels vor dem Einspritzen in den Verdampfer, wird auf einfache und ökologische Weise eine weitere Verbesserung der Leistungszahl erreicht.
Eine weitere Erhöhung der Kühlleistung wird durch einen dem Wasserkondensator vorgeschalteten Luftkondensator erreicht, der im Fortluftkanal angeordnet ist.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Erhöhung der Fortlufttemperatur und die dadurch resultierende Absenkung der relativen Luftfeuchtigkeit. Dadurch wird die Gefahr der Kondensatbildung im Fortluftkanal verringert. Durch das Verdampfen der in der Fortluft nach dem Verdunstungskühler vorhandenen Aerosole werden den evtl. darin befindlichen Bakterien, insbesondere Legionella pneumophila, die Lebensgrundlage entzogen. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, dass der Luftkondensator im Fortluftkanal des Verdunstungskühlers angeordnet ist.
Ein weiterer Vorteil ist die Kompaktheit der Anlage. Dadurch werden Energieverluste durch Erwärmung der Kaltwasserleitungen zwischen den einzelnen Bauteilen der Anlage sowie durch den sonst üblichen Energieaufwand für die Pumpen vermieden.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1
ein erstes Ausführungsbeispiel und
Fig. 2
ein zweites Ausführungsbeispiel.
Die Vorrichtung bzw. Anlage weist eine Kältemaschine auf, mit einem Kältemittelkreislauf 1, in dem ein Kompressor (Verdichter) 2 angeordnet ist. In Strömungsrichtung hinter dem Kompressor 2 ist ein Kondensator (Verflüssiger) 3 angeordnet, der durch den zweiten Flüssigkeitskreislauf 4 gekühlt wird, der weiter unten näher beschrieben ist. Vom Kondensator 3 gelangt das Kältemittel über ein Expansionsventil 5 zu einem Verdampfer 6, an dem ein dritter Kreislauf 7 angeschlossen ist.
Die vom Verdampfer 6 an den dritten Kreislauf 7 abgegebene Kühlleistung wird über eine Pumpe 8 einem Zwischenspeicher 9 zugeführt. Von dem Zwischenspeicher 9 wird über einen vierten Kreislauf 10 die Kühlleistung einer Kühlfläche 11 über ein Verteilsystem 12 zugeführt. Der an den Kondensator 3 angeschlossene zweite Kreislauf 4 wird von einer Pumpe 13 durch einen Verdunstungskühler 14 geführt, der als Plattenwärmeübertrager ausgeführt und beständig gegen Verunreinigungen sowie Korrosion ist. Der Plattenwärmeübertrager 14 ist von Luft durchströmt, die über einen Einlass 15 zwischen den Platten gelangt und über einen Auslass 16 in die Umgebung abgegeben wird. Dieses Durchströmen wird durch einen Ventilator 17 bewirkt.
Zwischen dem Einlass 15 und den Platten des Wärmeübertragers 14 wird Wasser über ein Verteilsystem 18 in den Luftstrom eingebracht insbesondere eingesprüht, wodurch die Kühlleistung der im Wärmeübertrager erreichten Luft aufgrund der Verdunstungskälte erhöht wird. Zur Einbringung des Wassers befindet sich in der Wasserzuflussleitung eine Pumpe 19.
Bei Einsatz einer leistungsgeregelten Kälteanlage kann auf den Zwischenspeicher 9 verzichtet werden. Der Flüssigkeitskreislauf 7 führt dann direkt zum Verteilsystem 12.
Im Kühlkreislauf der Kältemaschine kann vor dem Expansionsventil 5 ein Wärmeübertrager 25 eingesetzt werden, der von dem Wasser durchströmt wird, das dem Verteilsystem 18 danach zugeführt wird. Hierdurch wird eine weitere Verbesserung der Kühlleistung ermöglicht.
Weiterhin kann im Kühlkreislauf der Kältemaschine vor dem Wasserkondensator 3 ein Wärmeübertrager 26 eingesetzt werden, der von der Luft, die aus dem Verdunstungskühler 14 austritt, durchströmt wird. Die dadurch erhöhte Wärmeabfuhr vergrößert die Gesamtleistung der Vorrichtung. Hierbei wird der Umstand genutzt, dass die Wärme aus dem Wärmetauscher 14 der Kältemaschine 3, 13, 14 immer noch aufnahmefähiger für Wärme ist, die aus dem selben Kältekreis der Kältemaschine kommt.
Die Vorrichtung bzw. Anlage wird vorzugsweise in drei verschiedenen Stufen gefahren:
  • 1) Ist die Luft ausreichend kühl, so ist es nicht erforderlich, dass die Kältemaschine arbeitet und es kann auch eine Beaufschlagung mit Wasser in dem Plattenwärmeübertrager unterbleiben. Die zu kühlende Flüssigkeit strömt über die Leitung 21, den Wärmeübertrager 23, die Leitung 22 und über den Verdampfer 6 zum Zwischenspeicher 9 zurück.
  • 2) Ist die Luftemperatur so hoch, dass die freie Kühlung nicht mehr ausreicht, kann die Kühlleistung durch die Wasserbeaufschlagung des Verdunstungskühlers 14 erhöht werden.
  • 3) Bei weiterer Zunahme der Luftemperatur und einem eventuell höherem Kühlbedarf, wird die Kältemaschine zugeschaltet. Die Beaufschlagung des Wärmeübertragers 25 mit Wasser und dadurch bedingte Absenkung der Kondensationstemperatur verbessert die Leistungszahl der Kältemaschine und reduziert dadurch den Stromverbrauch. Die Gesamtleistung des Systems wird durch den Wärmeübertrager 26 erhöht.
    • Die zu kühlende Flüssigkeit 21 kann entweder über den Wärmeübertrager 23 und anschließend über den Verdampfer 6 der Kältemaschine oder durch Umschaltung des Ventils 24 nur über den Verdampfer 6 zirkulieren.
    Alle Teile der Vorrichtung bzw. der Anlage, das heißt alle Teile der Kältemaschine, des Verdunstungskühlers 14 und der Steuerung und Regelung und auch alle Flüssigkeiten und stromführenden Leitungen sind innerhalb eines Gehäuses 20 in kompakter Weise angeordnet. Das Gehäuse kann dabei aus mehreren leicht zu transportierenden Einheiten bestehen.
    In einer weiteren alternativen Ausführung ist zum Wasserkondensator 3 ein diesen überbrückender Bypass 28 angeordnet, durch den der zweite Flüssigkeitskreislauf 4 im Teillastbetrieb fließt, wenn ein Ventil (Dreiwegeventil) 27 geöffnet wird. Damit erfolgt die Kondensation nur in dem Wärmeübertrager (Kondensator) 26. Hierbei arbeitet der Kompressor 2 in mehreren Stufen. Dies hat den Vorteil, dass der Kreislauf 4 thermisch nicht belastet wird, so dass der Energieverbrauch des Gesamtsystems verringert wird.

    Claims (6)

    1. Vorrichtung zum Erzeugen von Kaltwasser für die Raumkühlung durch Kühlflächen und Kühler in der Gebäudeausrüstung insbesondere für Kühldecken (11) mit einer Kältemaschine (2, 3, 5, 6) und einem davor geschaltetem Verdunstungskühler (14), der von zu kühlender Flüssigkeit und von Luft durchströmt ist, wobei
      der kühlende Luftstrom des Verdunstungskühlers (14) mit Wasser beaufschlagbar ist,
      die zu kühlende Flüssigkeit (4) über einen Wärmeübertrager (23) und den Kondensator (3) der Kältemaschine oder direkt zu einem Zwischenspeicher (9) oder direkt zum Verbraucher (11) strömt, dadurch gekennzeichnet,
      dass dem Kondensator (3) ein Luftkondensator (26) vorgeschaltet ist, und
      dass der Luftkondensator (26) im Fortluftkanal des Verdunstungskühlers (14) angeordnet ist.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdunstungskühler (14) ein Plattenwärmeübertrager aus Polypropylen ist.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Kühlkreislauf (1) der Kältemaschine vor dem Expansionsventil (5) ein Wärmeübertrager (25) angeordnet ist, der mit dem Wasser durchströmt ist; ehe das Wasser in den Außenluftstrom über das Verteilsystem (18) des Verdunstungskühlers (14) eingebracht wird.
    4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Teile der Kältemaschine, des Verdunstungskühlers und der Steuerung/Regelung innerhalb eines Gehäuses (20) angeordnet sind.
    5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus mehreren transportablen Einheiten besteht.
    6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Kondensator (3) der Kältemaschine überbrückender Bypass (28) angeordnet ist, der durch ein Ventil (27) einschaltbar ist.
    EP01902417A 2000-03-02 2001-02-06 Vorrichtung zum erzeugen von kaltwasser für raumkühlung Expired - Lifetime EP1259769B1 (de)

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    DE10010216 2000-03-02
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    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP1259769A1 EP1259769A1 (de) 2002-11-27
    EP1259769B1 true EP1259769B1 (de) 2004-11-24

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    Family Applications (1)

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    Country Status (10)

    Country Link
    EP (1) EP1259769B1 (de)
    AT (1) ATE283463T1 (de)
    AU (1) AU2001230251A1 (de)
    CZ (1) CZ304827B6 (de)
    ES (1) ES2230266T3 (de)
    HU (1) HU228723B1 (de)
    NO (1) NO315440B1 (de)
    PT (1) PT1259769E (de)
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