EP1910747A1 - Method for cooling an airflow - Google Patents

Method for cooling an airflow

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Publication number
EP1910747A1
EP1910747A1 EP06761236A EP06761236A EP1910747A1 EP 1910747 A1 EP1910747 A1 EP 1910747A1 EP 06761236 A EP06761236 A EP 06761236A EP 06761236 A EP06761236 A EP 06761236A EP 1910747 A1 EP1910747 A1 EP 1910747A1
Authority
EP
European Patent Office
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air
cooling
dehumidifying
heat exchanger
condensate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06761236A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Urs A. Weidmann
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Mentus Holding AG
Original Assignee
Imes Management AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Imes Management AG filed Critical Imes Management AG
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Publication of EP1910747A1 publication Critical patent/EP1910747A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
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    • Y02B30/56—Heat recovery units

Definitions

  • the present invention relates to a device for cooling an air flow and has the features of the preamble of claim 1.
  • Dehumidification systems are known in domestic engineering.
  • a device as disclosed in EP 1 521 040 can be used.
  • Moisture is withdrawn from a flow of air flowing in a first cavity through a water and / or water vapor permeable membrane.
  • a liquid is then added to this exhaust air and evaporated to lower the temperature of the exhaust air flow upstream of the heat exchanger (evaporative cooling).
  • EP 0 959 307 discloses a sorption plate heat exchanger whose diluted sorbent is collected by a complex process, treated (desorption by heating and subsequent cooling) and then fed back to the plate heat exchanger.
  • WO 03/091632 discloses a dew-point cooler, in which two air streams are guided past a heat-conducting wall. In this case, water is absorbed from the one air stream by a one-sided hygroscopic coating of the wall and fed back to the medium by evaporation. This leads to a cooling of the other air flow behind the wall.
  • US 6,434,963 describes a cooling and heating device with a central heat exchanger. At the exits of the heat exchanger a closed cooling circuit is provided, which further cools the supply air, whereby the exhaust air is further heated thereby.
  • water is added to the exhausted room air to cool it in front of the heat exchanger. After the heat exchanger water is further added to the exhaust air, advantageously by a Verdampfungspad before the exhaust air passes through the heating part of the cooling circuit.
  • condensing water is collected at the cooling part of the cooling circuit and returned to the evaporation pad. An external water supply is also available.
  • US 2005/056042 describes a device similar to US Pat. No. 6,434,963, in which water is injected into the exhaust air above the heat exchanger, so that the walls of the heat exchanger are wetted. By collecting the water below the heat exchanger, with the exception of the remaining water in the exhaust air, a partial water cycle is possible.
  • the present invention seeks to improve a device of the type mentioned in such a way that it allows a completely or partially self-sufficient operation of the device.
  • a method of cooling a first air stream comprises the steps of dehumidifying a second air stream, injecting water into the dehumidified air stream to cool the second air stream, and passing the first and cooled second air streams through one Heat exchanger for cooling the first air flow.
  • dehumidifying the second air flow condensate is recovered, which is used again during injection.
  • the injection includes due to the physical conditions, evaporation of the injected water.
  • An apparatus for cooling a first air stream comprises an air dehumidifying device for at least one second air stream with a water and / or water vapor permeable structure, which is connected via pump means with a condensate, a cooling system through which the dehumidified second air stream is feasible, and a heat exchanger through which the two air streams for cooling the first air flow can be passed.
  • the water recovered from the condensate separator is fed into the cooling system for injection (evaporation).
  • further condensate can be obtained from the cooled first air stream.
  • the additional device can be placed on a vehicle.
  • the air flow is generated along the additional air dehumidifier by moving the vehicle.
  • the Fahrzei ⁇ g is preferably a motor vehicle or a trailer of a motor vehicle, more preferably a motorhome, a caravan, a truck, a trailer, a ship or an aircraft.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of the present invention.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a device according to the present invention. The function of the device according to the invention will be explained with reference to this schematic representation.
  • the device for cooling room air has a plurality of individual equipment, which are known in the art, so that this will not be discussed in detail here.
  • outside air 50 is guided into a room 60 by various elements as supply air 51.
  • the outside air 50 which often has a desirably lower outside temperature in summer, is typically passed through a coarse particle filter 38 and / or an electrostatic filter 39 into a heat exchanger 40, the heat exchanger can be designed, for example, as a plate heat exchanger according to WO 2004/085946.
  • the outside air 50 experiences a cooling by the advantageously countercurrently guided cooled air stream 55 '' and exits as a cooled air stream 50 'again.
  • the cooled air stream 50 ' which now has a higher relative humidity relative to the warmer outside air 50, moisture is removed and the cooled air stream 50' occurs as a cooled and dehumidified air stream 50 '' again from the air dehumidifier 1 off.
  • a fan 41 of the cooled and dehumidified air stream 50 '' is supplied as supply air 51 a advantageously closed space 60, in which the desired climatic conditions are established. Accordingly, the supply air 51 has a lower temperature than the outside air 50.
  • exhaust air 55 is discharged from a room 60 through various elements to be described below as exhaust air 56 of the environment.
  • the exhaust air 55 which has an indoor room temperature, is typically conducted from the closed space 60 through a coarse particle filter 38 and / or an electrostatic filter 39.
  • the exhaust air 55 enters a second air dehumidifier 2 and leaves it as a dehumidified air stream 55 '.
  • the dehumidified air stream 55 ' is supplied to a cooling system 20.
  • the dehumidified air stream 55 ' is cooled. This exits a cooled air flow 55 '' from the cooling system again.
  • the two air dehumidifying devices 1, 2 can be designed according to EP 1 521 040 or a comparable device.
  • the air dehumidifiers 1, 2 include, for example a respective first cavity 4, which is separated by a water and / or water vapor permeable membrane 3 from a second cavity 5.
  • the air streams described above each flow through a separate first cavity 4.
  • two separate air dehumidifying devices 1, 2 may be provided or only the dehumidifying device 2 is provided for the second airflow 55.
  • air dehumidifying device may be provided which works with the ambient air, so dehumidifies. The goal is not the dehumidified ambient air, but the condensate recovery. This can be carried out with a separate condensate separator or with the condensate separator 11 explained in connection with the dehumidifying devices 1, 2.
  • a negative pressure e.g. generated by a vacuum pump 10
  • a negative pressure is generated in a manifold 6 and in the second cavity 5 of the air dehumidifier 1, 2.
  • this humid air is discharged.
  • a mixture 100 of air and water vapor is sucked into the condensate 11.
  • the mixture 100 is separated into air 101 and water 102.
  • the air 101 is discharged to the environment and the water 102 is supplied via a line 12 to a Druckh ⁇ hungspumpe 13.
  • the pressurized water 103 is supplied to the cooling system 20.
  • the pressurized water 103 by means of a or more nozzle (s) atomizes and enriches the dehumidified air stream 55 'with moisture.
  • the relative humidity of the exhaust air increases, and by the heat of vaporization to be absorbed, the temperature of the dehumidified air stream 55 'decreases and results in the cooled air flow 55''. Excess water is released to the environment. It may also be collected and provided for return to the cooling system 20.
  • the device is designed without the cavity 4, the membrane 3 thus directly adjoins an air flow.
  • This device is particularly advantageous when the device is arranged on a motor vehicle or a trailer of a motor vehicle, such as a motorhome, a caravan, a truck, a trailer or an aircraft.
  • the air flow in this case is a passing air flow, which is generated by the wind of the vehicle, and thus further condensate for the injection of the free ambient air is obtained.
  • the system can also be used during winter for heating and humidifying the airflow 50, 50 ', 50''.
  • the airflow 55 ', 55'' is then not cooled in the cooling system 20.
  • the air flow 50 can be warmed up by means of warmer exhaust air 55 ".
  • the exhaust air 55 is deprived of moisture in the second air dehumidifier 2 and added via the Sam ⁇ meltechnisch 6 in the first air dehumidifier 1.
  • the air flow 50 ' is enriched with moisture.
  • the device can be combined with a caravan or automobile heating system.
  • the apparatus of Fig. 1 can be cascaded in a simple manner.
  • the simplest cascade is that to the channels that carry the air streams 50 and 56, another device including the filters 38, 39 and the heat exchanger 40 as shown on the left side of Fig. L and up to fan 41 and the filters 38, 39 as shown on the right side of Fig. 1 is arranged so that the channel of the supply air 51 is connected to said channel 50 and the channel of the exhaust air 55 is connected to the exhaust air of the previous device.
  • the temperature can be lowered overall on a larger scale.
  • Each of the devices can then be self-sufficient except for the power supply lines, advantageously the channels 101 are combined for the discharge of the air.
  • the advantage of this cascading lies in its simplicity, since identical devices can be used.

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Abstract

A method for cooling a first airflow (50, 50', 50'', 51) applies the method steps of dehumidifying a second airflow (55, 55', 55'', 56), the injection of water into the dehumidified airflow to cool the second airflow and passing the first and the cooled second airflow through a heat exchanger (40) to cool the first airflow. The condensate obtained on dehumidifying the second and/or first airflow is used for the injection.

Description

Verfahren zur Kühlung eines Luftstromes Method for cooling an airflow
Technisches Gebiet der ErfindungTechnical field of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung eines Luftstromes und weist die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 auf .The present invention relates to a device for cooling an air flow and has the features of the preamble of claim 1.
Stand der TechnikState of the art
Entfeuchtungssysteme sind in der Haustechnik bekannt . Dabei kann eine Vorrichtung, wie in EP 1 521 040 offenbart, eingesetzt werden. Aus einem, in einem ersten Hohlraum hindurch fliessenden Luftstrom, wird durch eine wasser- und/oder wasserdampfpermeab- len Membran Feuchtigkeit entzogen. Vor dem Wärmeaustausch mit dem zu kühlendem Luftstrom und dem entfeuchteten Abluftstrom wird in dieser Abluft sodann eine Flüssigkeit hinzugegeben und verdunstet, um die Temperatur des Abluftstroms vor dem Wärmetauscher zu senken (Verdunstungskühlung) .Dehumidification systems are known in domestic engineering. In this case, a device as disclosed in EP 1 521 040 can be used. Moisture is withdrawn from a flow of air flowing in a first cavity through a water and / or water vapor permeable membrane. Before the heat exchange with the air flow to be cooled and the dehumidified exhaust air flow, a liquid is then added to this exhaust air and evaporated to lower the temperature of the exhaust air flow upstream of the heat exchanger (evaporative cooling).
EP 0 959 307 offenbart einen Sorptions-Plattewärmetauscher, dessen verdünntes Sorptionsmittel mittels einem aufwändigen Verfahren aufgefangen, aufbereitet (Desorption durch Erwärmen und an- schliessende Kühlung) und dann dem Plattenwärmetauscher wieder zugeleitet wird.EP 0 959 307 discloses a sorption plate heat exchanger whose diluted sorbent is collected by a complex process, treated (desorption by heating and subsequent cooling) and then fed back to the plate heat exchanger.
WO 03/091632 offenbart einen Taupunktkühler, bei dem zwei Luftströme an einer wärmeleitenden Wand vorbeigeführt werden. Dabei wird durch eine einseitige hygroskopische Beschichtung der Wand Wasser aus dem einen Luftstrom absorbiert und durch Verdampfen wieder dem Medium zugeführt. Dies führt zu einer Kühlung des anderen Luftstroms hinter der Wand.WO 03/091632 discloses a dew-point cooler, in which two air streams are guided past a heat-conducting wall. In this case, water is absorbed from the one air stream by a one-sided hygroscopic coating of the wall and fed back to the medium by evaporation. This leads to a cooling of the other air flow behind the wall.
US 6,434,963 beschreibt eine Kühl- und Heiz-Vorrichtung mit einem zentralen Wärmetauscher. An den Ausgängen des Wärmetauschers ist ein geschlossener Kühlkreislauf vorgesehen, der die Zuluft weiter kühlt, wobei die Abluft dadurch weiter aufgeheizt wird. Bei der Vorrichtung nach dem Stand der Technik wird in die verbrauchte Raumluft Wasser gegeben, um sie vor dem Wärmetauscher abzukühlen. Nach dem Wärmetauscher wird in die Abluft weiter Wasser gegeben, vorteilhafterweise durch ein Verdampfungspad, bevor die Abluft durch den heizenden Teil des Kühlkreislaufes tritt. Auf Zuluftseite wird an dem kühlenden Teil des Kühlkreislaufes kondensierendes Wasser gesammelt und für das Verdampfungspad zurückgeführt. Eine externe Wasserzuführung besteht ebenfalls .US 6,434,963 describes a cooling and heating device with a central heat exchanger. At the exits of the heat exchanger a closed cooling circuit is provided, which further cools the supply air, whereby the exhaust air is further heated thereby. In the device of the prior art, water is added to the exhausted room air to cool it in front of the heat exchanger. After the heat exchanger water is further added to the exhaust air, advantageously by a Verdampfungspad before the exhaust air passes through the heating part of the cooling circuit. On the supply air side, condensing water is collected at the cooling part of the cooling circuit and returned to the evaporation pad. An external water supply is also available.
US 2005/056042 beschreibt eine ähnliche Vorrichtung wie US 6,434,963, bei der Wasser in die Abluft oberhalb des Wärmetauschers gespritzt wird, so dass die Wände des Wärmetauschers benetzt sind. Durch ein Auffangen des Wassers unterhalb des Wärmetauschers ist, mit Ausnahme des in der Abluft verbliebenen Wasserdampfes, ein teilweiser Wasserkreislauf möglich.US 2005/056042 describes a device similar to US Pat. No. 6,434,963, in which water is injected into the exhaust air above the heat exchanger, so that the walls of the heat exchanger are wetted. By collecting the water below the heat exchanger, with the exception of the remaining water in the exhaust air, a partial water cycle is possible.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass diese einen ganz oder teilweise autarken Betrieb der Vorrichtung ermöglicht.Based on this prior art, the present invention seeks to improve a device of the type mentioned in such a way that it allows a completely or partially self-sufficient operation of the device.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs und des Anspruchs 4 gelöst.This object is achieved by a device having the features of claim and claim 4.
Demgemäss weist ein Verfahren zur Kühlung eines ersten Luftstromes die Verfahrensschritte des Entfeuchtens eines zweiten Luftstromes, des Einspritzens von Wasser in den entfeuchteten Luftstrom zur Kühlung des zweiten Luftstromes und des Durchführens des ersten und des gekühlten zweiten Luftstromes durch einen Wärmetauscher zur Kühlung des ersten Luftstromes auf. Beim Entfeuchten des zweiten Luftstromes wird Kondensat gewonnen, welches beim Einspritzen wieder verwendet wird.Accordingly, a method of cooling a first air stream comprises the steps of dehumidifying a second air stream, injecting water into the dehumidified air stream to cool the second air stream, and passing the first and cooled second air streams through one Heat exchanger for cooling the first air flow. When dehumidifying the second air flow condensate is recovered, which is used again during injection.
Das Einspritzen umfasst aufgrund der physikalischen Gegebenheiten ein Verdunsten des eingespritzten Wassers.The injection includes due to the physical conditions, evaporation of the injected water.
Um die Autarkie zu erhöhen, insbesondere bei mobilen Anlagen, besteht eine zusätzliche Möglichkeit darin, dass weiteres Kondensat zum Einspritzen durch ein Entfeuchten von freier UmgebungsIuft gewonnen wird.In order to increase self-sufficiency, especially in mobile installations, there is an additional possibility that further condensate is obtained for injection by dehumidifying free ambient air.
Eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Kühlung eines ersten LuftStromes umfasst eine Luft-Entfeuchtevorrichtung für mindestens einen zweiten Luftstrom mit einer wasser- und/oder wasserdampfpermeablen Struktur, die über Pumpenmittel mit einem Kondensatabscheider verbunden ist, ein Kühlsystem, durch das der entfeuchtete zweite Luftstrom durchführbar ist, und einen Wärmetauscher, durch den die beiden Luftströme zur Abkühlung des ersten Luftstromes hindurchführbar sind. Das aus dem Kondensatabscheider gewonnene Wasser wird zum Einspritzen (Verdunsten) in das Kühlsystem geführt.An apparatus according to the invention for cooling a first air stream comprises an air dehumidifying device for at least one second air stream with a water and / or water vapor permeable structure, which is connected via pump means with a condensate, a cooling system through which the dehumidified second air stream is feasible, and a heat exchanger through which the two air streams for cooling the first air flow can be passed. The water recovered from the condensate separator is fed into the cooling system for injection (evaporation).
Bei einer weiteren Luft-Entfeuchtevorrichtung der erfindungsge- mässen Vorrichtung kann weiteres Kondensat aus dem gekühlten ersten Luftstrom gewonnen werden.In a further air dehumidifying device of the device according to the invention, further condensate can be obtained from the cooled first air stream.
Mit einer zusätzlichen Luft-Entfeuchtevorrichtung kann weiteres Kondensat aus der Umgebungsluft gewonnen werden.With an additional air dehumidifier further condensate can be recovered from the ambient air.
Die zusätzliche Vorrichtung kann auf einem Fahrzeug angeordnet werden. Der Luftström wird dabei entlang der zusätzlichen Luft- Entfeuchtevorrichtung durch ein Bewegen des Fahrzeuges erzeugt. Das Fahrzeiαg ist vorzugsweise ein Kraftfahrzeug oder ein Anhänger eines Kraftfahrzeuges, besonders bevorzugt ein Wohnmobil, ein Wohnwagen, ein Lastkraftfahrzeug, ein Anhänger, ein Schiff oder ein Flugzeug ist.The additional device can be placed on a vehicle. The air flow is generated along the additional air dehumidifier by moving the vehicle. The Fahrzeiαg is preferably a motor vehicle or a trailer of a motor vehicle, more preferably a motorhome, a caravan, a truck, a trailer, a ship or an aircraft.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:The invention will be described in more detail below with reference to the drawing. It shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of the present invention.
Beschreibung eines AusführungsbeispielsDescription of an embodiment
Die Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung. Die Funktion der er- findungsgemässen Vorrichtung wird anhand dieser schematischen Darstellung erläutert. Die Vorrichtung zum Kühlen von Raumluft verfügt über eine Vielzahl von einzelnen Gerätschaften, die dem Fachmann bekannt sind, so dass auf diese hier nicht im Detail eingegangen wird.Fig. 1 shows a schematic representation of a device according to the present invention. The function of the device according to the invention will be explained with reference to this schematic representation. The device for cooling room air has a plurality of individual equipment, which are known in the art, so that this will not be discussed in detail here.
In einem als ersten Luftstrom bezeichneten Luftstrom, wird Aus- senluft 50 durch diverse Elemente als Zuluft 51 in einen Raum 60 geführt. Die Aussenluft 50, welche im Sommer häufig eine Wünschenswerterweise abzusenkende Aussentemperatur aufweist, wird typischerweise durch einen Grobpartikelfilter 38 und/oder einen Elektrofilter 39 in einen Wärmetauscher 40 geführt, der Wärmetauscher kann zum Beispiel als Plattenwärmetauscher nach WO 2004/085946 ausgeführt sein. Im Wärmetauscher 40 erfährt die Aussenluft 50 eine Abkühlung durch den vorteilhafterweise im Gegenstrom geführten gekühlten Luftstrom 55'' und tritt als gekühlter Luftstrom 50' wieder aus. Weiter wird der gekühlte Luft- ström 50' vorteilhafterweise in eine erste Luft- Entfeuchtevorrichtung 1 geführt. In dieser ersten Luft- Entfeuchtevorrichtung 1 wird dem gekühlten Luftstrom 50' , der nun gegenüber der wärmeren Aussenluft 50 eine höhere relative Luftfeuchtigkeit aufweist, Feuchtigkeit entzogen und der gekühlte Luftstrom 50' tritt als gekühlter und entfeuchteter Luftstrom 50'' wieder aus der Luft-Entfeuchtevorrichtung 1 aus. Durch einen Ventilator 41 wird der gekühlte und entfeuchtete Luftstrom 50'' als Zuluft 51 einem vorteilhafterweise geschlossenen Raum 60 zugeführt, in welchem die gewünschten klimatischen Bedingungen hergestellt werden. Demnach weist die Zuluft 51 eine tiefere Temperatur auf, als die Aussenluft 50.In an air stream designated as the first air flow, outside air 50 is guided into a room 60 by various elements as supply air 51. The outside air 50, which often has a desirably lower outside temperature in summer, is typically passed through a coarse particle filter 38 and / or an electrostatic filter 39 into a heat exchanger 40, the heat exchanger can be designed, for example, as a plate heat exchanger according to WO 2004/085946. In the heat exchanger 40, the outside air 50 experiences a cooling by the advantageously countercurrently guided cooled air stream 55 '' and exits as a cooled air stream 50 'again. Next, the cooled air Ström 50 'advantageously guided in a first air dehumidifier 1. In this first air dehumidifier 1, the cooled air stream 50 ', which now has a higher relative humidity relative to the warmer outside air 50, moisture is removed and the cooled air stream 50' occurs as a cooled and dehumidified air stream 50 '' again from the air dehumidifier 1 off. By a fan 41 of the cooled and dehumidified air stream 50 '' is supplied as supply air 51 a advantageously closed space 60, in which the desired climatic conditions are established. Accordingly, the supply air 51 has a lower temperature than the outside air 50.
In einem als zweiten Luftstrom bezeichneten Luftstrom, wird Abluft 55 aus einem Raum 60 durch diverse nachstehend zu beschreibende Elemente als Fortluft 56 der Umgebung abgegeben. Die Abluft 55, welche eine Innen-Raumtemperatur aufweist, wird aus dem geschlossenen Raum 60 typischerweise durch einen Grobpartikelfilter 38 und/oder einen Elektrofilter 39 geführt. Die Abluft 55 tritt in eine zweite Luft-Entfeuchtevorrichtung 2 ein und ver- lässt diese als entfeuchteter Luftstrom 55' . Mittels einem Ventilator 41 wird der entfeuchtete Luftstrom 55' einem Kühlsystem 20 zugeführt. Im Kühlsystem wird der entfeuchtete Luftstrom 55' gekühlt. Damit tritt ein gekühlter Luftstrom 55'' aus dem Kühlsystem wieder aus. Im Wärmetauscher 40 findet ein Wärmetausch zwischen dem gekühlten Luftstrom 55'' und der warmen Aussenluft 50 statt. Nach erfolgtem Wärmetausch verlässt der jetzt wärmere, vormals gekühlte Luftstrom 55'' den Wärmetauscher als Abluft 56, die dann an die Umgebung abgegeben wird.In an airflow called the second airflow, exhaust air 55 is discharged from a room 60 through various elements to be described below as exhaust air 56 of the environment. The exhaust air 55, which has an indoor room temperature, is typically conducted from the closed space 60 through a coarse particle filter 38 and / or an electrostatic filter 39. The exhaust air 55 enters a second air dehumidifier 2 and leaves it as a dehumidified air stream 55 '. By means of a fan 41, the dehumidified air stream 55 'is supplied to a cooling system 20. In the cooling system, the dehumidified air stream 55 'is cooled. This exits a cooled air flow 55 '' from the cooling system again. In the heat exchanger 40, a heat exchange between the cooled air flow 55 '' and the warm outside air 50 takes place. After the heat exchange now leaves the warmer, previously cooled air flow 55 '' the heat exchanger as exhaust air 56, which is then discharged to the environment.
Die zwei Luft-Entfeuchtevorrichtungen 1, 2 können gemäss der EP 1 521 040 oder einer vergleichbaren Vorrichtung ausgeführt sein. Die Luft-Entfeuchtevorrichtungen 1, 2 umfassen beispielsweise einen jeweils ersten Hohlraum 4, welcher mittels einer wasser- und/oder wasserdampfpermeablen Membran 3 von einem zweiten Hohlraum 5 abgetrennt wird. Die vorhin beschriebenen Luftströme durchströmen jeweils einen getrennten ersten Hohlraum 4.The two air dehumidifying devices 1, 2 can be designed according to EP 1 521 040 or a comparable device. The air dehumidifiers 1, 2 include, for example a respective first cavity 4, which is separated by a water and / or water vapor permeable membrane 3 from a second cavity 5. The air streams described above each flow through a separate first cavity 4.
In anderen Ausführungsbeispielen können zwei getrennte Luft- Entfeuchtevorrichtungen 1, 2 vorgesehen sein oder es ist nur die Entfeuchtevorrichtung 2 für den zweiten Luftstrom 55 vorgesehen. Wie weiter unten angegeben wird, kann auch eine weitere, in den Zeichnungen nicht dargestellte Luft-Entfeuchtevorrichtung vorgesehen sein, die mit der Umgebungsluft arbeitet, also diese entfeuchtet. Dabei ist das Ziel aber nicht die entfeuchtete Umgebungsluft, sondern die Kondensatgewinnung . Dies kann mit einem getrennten Kondenswasserabscheider oder mit dem im Zusammenhang mit den Entfeuchtevorrichtungen 1, 2 erläuterten Kondenswasserabscheider 11 durchgeführt werden.In other embodiments, two separate air dehumidifying devices 1, 2 may be provided or only the dehumidifying device 2 is provided for the second airflow 55. As will be indicated below, another, not shown in the drawings, air dehumidifying device may be provided which works with the ambient air, so dehumidifies. The goal is not the dehumidified ambient air, but the condensate recovery. This can be carried out with a separate condensate separator or with the condensate separator 11 explained in connection with the dehumidifying devices 1, 2.
Durch einen Unterdruck, z.B. durch eine Vakuumpumpe 10 erzeugt, wird in einer Sammelleitung 6 und im zweiten Hohlraum 5 der Luft-Entfeuchtevorrichtung 1, 2 ein Unterdruck erzeugt. Über diese Sammelleitung 6, welche an den zweiten Hohlraum 5 der Luft-Entfeuchtevorrichtungen 1, 2 angeschlossen ist, wird diese feuchtere Luft abgeführt. Durch den Unterdruck wird ein Gemisch 100 aus Luft und Wasserdampf in den Kondenswasserabscheider 11 gesogen. Mittels dem Kondenswasserabscheider 11 wird das Gemisch 100 in Luft 101 und in Wasser 102 getrennt. Die Luft 101 wird an die Umgebung abgegeben und das Wasser 102 wird über eine Leitung 12 einer Druckerhδhungspumpe 13 zugeführt. Über einen weiteren Leitungsabschnitt 14 wird das unter Druck stehende Wasser 103 dem Kühlsystem 20 zugeleitet.By a negative pressure, e.g. generated by a vacuum pump 10, a negative pressure is generated in a manifold 6 and in the second cavity 5 of the air dehumidifier 1, 2. About this bus 6, which is connected to the second cavity 5 of the air-dehumidifying devices 1, 2, this humid air is discharged. By the negative pressure, a mixture 100 of air and water vapor is sucked into the condensate 11. By means of the condensed water separator 11, the mixture 100 is separated into air 101 and water 102. The air 101 is discharged to the environment and the water 102 is supplied via a line 12 to a Druckhδhungspumpe 13. Via a further line section 14, the pressurized water 103 is supplied to the cooling system 20.
Im Kühlsystem 20, wie zum Beispiel gemäss WO 2004/085946 ausgeführt, wird das unter Druck stehende Wasser 103 mittels einer oder mehrer Düse (n) zerstäubt und reichert den entfeuchteten Luftstrom 55' mit Feuchtigkeit an. Dabei steigt die relative Feuchte der Abluft, und durch die aufzunehmende Verdampfungswärme sinkt die Temperatur des entfeuchteten Luftstromes 55' und es resultiert der gekühlte Luftstrom 55''. überschüssiges Wasser wird an die Umwelt abgegeben. Es kann auch gesammelt werden und zur Rückführung in das Kühlsystem 20 vorgesehen sein.In the cooling system 20, as described for example according to WO 2004/085946, the pressurized water 103 by means of a or more nozzle (s) atomizes and enriches the dehumidified air stream 55 'with moisture. In this case, the relative humidity of the exhaust air increases, and by the heat of vaporization to be absorbed, the temperature of the dehumidified air stream 55 'decreases and results in the cooled air flow 55''. Excess water is released to the environment. It may also be collected and provided for return to the cooling system 20.
Durch die Gewinnung von Kondenswasser 102 durch Entfeuchten eines Luftstromes 50' und/oder 55' und die anschliessende Rückführung in das Kühlsystem 20 wird ein ganz oder teilweise autarker Betrieb der Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung ermöglicht.By recovering condensed water 102 by dehumidifying an air flow 50 'and / or 55' and the subsequent return to the cooling system 20, a fully or partially autonomous operation of the device according to the present invention is made possible.
Durch Anordnen einer zusätzlichen (in den Zeichnungen nicht dargestellten) Luft-Entfeuchtevorrichtung kann weiteres Kondensat gewonnen werden. Die Vorrichtung ist dabei ohne den Hohlraum 4 ausgestaltet, die Membrane 3 grenzt also direkt an einen Luftstrom. Diese Vorrichtung ist besonders vorteilhaft, wenn die Vorrichtung auf einem Kraftfahrzeug oder einem Anhänger eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist, wie zum Beispiel einem Wohnmobil, einem Wohnwagen, einem Lastkraftfahrzeug, einem Anhänger oder einem Flugzeug. Der Luftström ist in diesem Falle ein vorbei- streichender Luftstrom, welcher durch den Fahrtwind des Fahrzeuges erzeugt wird und somit wird weiteres Kondensat zum Einspritzen von der freien Umgebungsluft gewonnen.By placing an additional air dehumidifier (not shown in the drawings), further condensate can be obtained. The device is designed without the cavity 4, the membrane 3 thus directly adjoins an air flow. This device is particularly advantageous when the device is arranged on a motor vehicle or a trailer of a motor vehicle, such as a motorhome, a caravan, a truck, a trailer or an aircraft. The air flow in this case is a passing air flow, which is generated by the wind of the vehicle, and thus further condensate for the injection of the free ambient air is obtained.
Alle genannten Luftströme, ohne den vorbeistreichenden Luftstrom, werden in Leitungen oder Kanälen geführt, welche dem Fachmann bekannt sind.All said air streams, without the passing air flow, are guided in lines or channels, which are known in the art.
Die Anlage kann im Winter auch der Erwärmung und der Befeuchtung des Luftstromes 50, 50', 50'' dienen. Der Luftstrom 55', 55'' wird dann im Kühlsystem 20 nicht abgekühlt. Im Wärmetauscher 40 kann demnach der Luftstrom 50 mittels wärmerer Abluft 55'' aufgewärmt werden. Zudem wird der Abluft 55 in der zweiten Luft- Entfeuchtevorrichtung 2 Feuchtigkeit entzogen und über die Sam¬ melleitung 6 in die erste Luft-Entfeuchtevorrichtung 1 gegeben. Über die erste Luft-Entfeuchtevorrichtung 1 wird der Luftstrom 50' mit Feuchtigkeit angereichert. Die Vorrichtung kann mit einer Wohnwagen- oder einer Kraftfahrzeug-Heizungsanlage kombiniert werden.The system can also be used during winter for heating and humidifying the airflow 50, 50 ', 50''. The airflow 55 ', 55'' is then not cooled in the cooling system 20. In the heat exchanger 40, therefore, the air flow 50 can be warmed up by means of warmer exhaust air 55 ". In addition, the exhaust air 55 is deprived of moisture in the second air dehumidifier 2 and added via the Sam ¬ melleitung 6 in the first air dehumidifier 1. About the first air-dehumidifying device 1, the air flow 50 'is enriched with moisture. The device can be combined with a caravan or automobile heating system.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 kann in einfacher Weise kaskadiert werden. Die einfachste Kaskade besteht darin, dass an die Kanäle, die die Luftströme 50 und 56 führen, eine weitere Vorrichtung mit einschliesslich den Filtern 38, 39 sowie dem Wärmetauscher 40 entsprechend der Darstellung auf der linken Seite der Fig. l und bis einschliesslich Ventilator 41 und den Filtern 38, 39 entsprechend der Darstellung auf der rechten Seite der Fig. 1 so angeordnet wird, dass der Kanal der Zuluft 51 an den genannten Kanal 50 angeschlossen wird und der Kanal der Abluft 55 an die Fortluft der vorherigen Vorrichtung angeschlossen wird. Somit kann in mehreren Schritten die Temperatur insgesamt in grosserem Aussmass gesenkt werden. Jeder der Vorrichtungen kann dann bis auf die Stromzuleitungen autark sein, vorteilhafterweise werden die Kanäle 101 für die Abführung der Luft zusammenge- fasst. Der Vorteil dieser Kaskadierung liegt in ihrer Einfachheit, da baugleiche Vorrichtungen verwendet werden können. Wenn eine Einheit ausfallen sollte, so ist das Funktionieren der gesamten Vorrichtung an sich nicht betroffen, da beispielsweise die Ventilatoren 41 der anderen Vorrichtungen weiterhin die Luftbewegung aufrecht erhalten und bei Ausfall eines Wasserkreislaufs die Kühlung der anderen Kaskadenelemente weiter arbeitet . Bei einer einfacheren Kaskadierung wird nur die Luft- Entfeuchtevorrichtung 2 zusammen mit der Einspritzung 20 und dem Wärmetauscher 40 kaskadiert. Ventilatoren 41, Filter 38, 39 und Wasserabscheider 11 können auch nur ein einziges Mal für die ge¬ samte Vorrichtung vorgesehen sein. Die Abluft 55 geht dann jeweils aufeinanderfolgend durch die Baugruppen 2, 20 und 40, wäh¬ rend die Aussenluft 50 nur jeweils durch den zweiten Kanal des Wärmetauschers 40 geleitet wird, optional noch durch die Luft- Entfeuchtevorrichtung 1.The apparatus of Fig. 1 can be cascaded in a simple manner. The simplest cascade is that to the channels that carry the air streams 50 and 56, another device including the filters 38, 39 and the heat exchanger 40 as shown on the left side of Fig. L and up to fan 41 and the filters 38, 39 as shown on the right side of Fig. 1 is arranged so that the channel of the supply air 51 is connected to said channel 50 and the channel of the exhaust air 55 is connected to the exhaust air of the previous device. Thus, in several steps, the temperature can be lowered overall on a larger scale. Each of the devices can then be self-sufficient except for the power supply lines, advantageously the channels 101 are combined for the discharge of the air. The advantage of this cascading lies in its simplicity, since identical devices can be used. If a unit should fail, the functioning of the entire apparatus per se is not affected, since, for example, the fans 41 of the other apparatuses continue to maintain the air movement and, in the event of a water circuit failure, the cooling of the other cascade units continues to operate. In a simpler cascading only the air dehumidifier 2 is cascaded together with the injection 20 and the heat exchanger 40. Fans 41, filters 38, 39 and water separator 11 can only once also be provided for the ge ¬ entire device. The exhaust air 55 is then each successively by the modules 2, 20 and 40, ¬ currency rend the outside air 50 in each case only through the second channel of the heat exchanger 40 is passed, optionally also by the air Entfeuchtevorrichtung. 1
BezugzeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Luft-Entfeuchtevorrichtung1 air dehumidifier
2 Luft-Entfeuchtevorrichtung2 air dehumidifier
3 Wasser- und/oder wasserdampfpermeable Membran3 water and / or water vapor permeable membrane
4 Erster Hohlraum4 First cavity
5 Zweiter Hohlraum5 Second cavity
6 Sammelleitung6 manifold
10 Vakuumpumpe10 vacuum pump
11 Kondenswasserabscheider11 condensation separator
12 Leitung12 line
13 Druckerhöhungspumpe13 booster pump
14 Leitung14 line
20 Kühlsystem20 cooling system
38 Grobpartikelfilter38 Coarse particle filter
39 Elektrofilter39 electrostatic precipitator
40 Wärmetauscher40 heat exchangers
41 Ventilator41 fan
50 Aussenluft50 outside air
50' gekühlter Luftstrom50 'cooled airflow
50'' entfeuchteter und gekühlter Luftstrom50 "dehumidified and cooled airflow
51 Zuluft 55 Abluft ' entfeuchteter Luftstrom ' ' gekühlter Luftstrom Fortluft Raum 0 Gemisch aus Luft und Kondenswasser 1 Luft 2 Wasser 3 unter Druck stehendes Wasser 51 Supply air 55 Exhaust air 'dehumidified air stream''cooled air stream exhaust air room 0 mixture of air and condensed water 1 air 2 water 3 pressurized water

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Kühlung eines ersten Luftstromes (50, 50', 50'', 51) mit den Verfahrensschritten des1. A method for cooling a first air flow (50, 50 ', 50' ', 51) with the method steps of
Entfeuchtens eines zweiten Luftstromes (55, 55', 55'', 56), Einspritzens von Wasser in den entfeuchteten zweiten Luft- strom (55') zur Kühlung desselben,Dehumidifying a second air stream (55, 55 ', 55 ", 56), injecting water into the dehumidified second air stream (55') for cooling same,
Durchführens des ersten (50) und des gekühlten zweiten Luft- stromes (55'') durch einen Wärmetauscher zur Kühlung des erstenPassing the first (50) and cooled second air streams (55 '') through a heat exchanger for cooling the first one
LuftStromes (50) , dadurch gekennzeichnet, dass das beim Schritt des Entfeuchtens des zweiten Luftstromes (55) gewonnene Kondensat beim Schritt des Einspritzens verwendet wird.Air stream (50), characterized in that the condensate obtained in the step of dehumidifying the second air stream (55) is used in the injection step.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch der gekühlte erste Luftstrom (50, 50', 50'', 51) nachfolgend entfeuchtet und das gewonnene Kondensat beim Schritt des Einspritzens verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that also the cooled first air flow (50, 50 ', 50' ', 51) dehumidified below and the recovered condensate is used in the step of injection.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass weiteres Kondensat für den Schritt des Einspritzens durch ein Entfeuchten von freier Umgebungsluft gewonnen wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that further condensate is obtained for the step of injection by dehumidifying free ambient air.
4. Vorrichtung zur Kühlung eines ersten Luftstromes (50, 50', 50'', 51) mit -einer Luft-Entfeuchtevorrichtung (2) für mindestens einen zweiten Luftstrom mit einer wasser- und/oder wasser- dampfpermeablen Struktur (3, 4), die über Pumpenmittel (13, 10) mit einem Kondensatabscheider (11) verbunden ist, mit einem Kühlsystem (20) , durch das der entfeuchtete zweite Luftström durchführbar ist, und mit einem Wärmetauscher (40) , durch den die beiden Luftströme zur Abkühlung des ersten Luftstromes hindurchführbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Kon- densatabscheider (11) gewonnene Wasser zum Einspritzen in das KühlSystem (20) geführt wird.4. Device for cooling a first air flow (50, 50 ', 50'', 51) with an air dehumidifying device (2) for at least one second air flow with a water and / or water vapor permeable structure (3, 4) , which is connected via pump means (13, 10) with a condensate (11), with a cooling system (20) through which the dehumidified second Luftström is feasible, and with a heat exchanger (40) through which the two air streams for cooling the first air stream are guided, characterized in that the from the Kon- densatabscheider (11) recovered water for injection into the cooling system (20) is guided.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer weiteren Luft-Entfeuchtevorrichtung (1) weiteres Kondensat aus dem gekühlten ersten Luftstrom (50, 50', 50'', 51) gewonnen wird.5. Apparatus according to claim 4, characterized in that with a further air-dehumidifying device (1) further condensate from the cooled first air flow (50, 50 ', 50' ', 51) is obtained.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer zusätzlichen Luft-Entfeuchtevorrichtung weiteres Kondensat aus der vorbeistreichenden - mit oder ohne Ventilatorunterstützung - ümgebungsluft gewonnen wird.6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that with an additional air-dehumidifier further condensate from the vorbeistreichenden - with or without fan support - ümgebungsluft is obtained.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung auf einem Fahrzeug angeordnet ist und dass der Luftström entlang der zusätzlichen Luft-Entfeuchtevorrichtung durch ein Bewegen des Fahrzeugs erzeugbar ist .7. The device according to claim 6, characterized in that the device is arranged on a vehicle and that the air flow along the additional air-dehumidifying device can be generated by moving the vehicle.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Kraftfahrzeug oder ein Anhänger eines Kraftfahrzeuges, insbesondere ein Wohnmobil, ein Wohnwagen, ein Lastkraftfahrzeug, ein Anhänger, ein Schiff oder ein Flugzeug ist.8. The device according to claim 7, characterized in that the vehicle is a motor vehicle or a trailer of a motor vehicle, in particular a motorhome, a caravan, a truck, a trailer, a ship or an aircraft.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nacheinander mindestens zweimal eine Abfolge einer Luft-Entfeuchtevorrichtung (2) , eines Kühlsystems (20) und eines Wärmetauschers (40) für die Durchleitung des zweiten Luft- stroms (55 bis 56) vorgesehen sind, wobei der erste Luftström9. Device according to one of claims 4 to 8, characterized in that successively at least twice a sequence of an air dehumidifying device (2), a cooling system (20) and a heat exchanger (40) for the passage of the second air stream (55 bis 56) are provided, wherein the first air flow
(50 bis 51) jeweils durch die hintereinander geschalteten Wärmetauscher (40) im Gegenstrom zum zweiten Luftstrom (55 bis 56) durchgeleitet wird, optional durch im Wechsel zu den Wärmetauschern (40) vorgesehene weitere Luft-Entfeuchtevorrichtungen(50 to 51) in each case through the series-connected heat exchanger (40) is passed in countercurrent to the second air stream (55 to 56), optionally provided by alternately to the heat exchangers (40) provided further air dehumidifying
(1). (1).
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