EP2053335B1 - Plattenwärmetauscher zur Beaufschlagung eines Zuluftstroms mit Kühlenergie - Google Patents

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EP2053335B1
EP2053335B1 EP08014824A EP08014824A EP2053335B1 EP 2053335 B1 EP2053335 B1 EP 2053335B1 EP 08014824 A EP08014824 A EP 08014824A EP 08014824 A EP08014824 A EP 08014824A EP 2053335 B1 EP2053335 B1 EP 2053335B1
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heat exchanger
air flow
plate heat
cooling air
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Hans Klingenburg
Thomas Westerdorf
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Klingenburg GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/0007—Indoor units, e.g. fan coil units
    • F24F1/0059—Indoor units, e.g. fan coil units characterised by heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
    • F28F13/185—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
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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
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2245/00—Coatings; Surface treatments
    • F28F2245/02—Coatings; Surface treatments hydrophilic

Definitions

  • the invention relates to an arrangement according to the preamble of claim 1. Such an arrangement is made DE-A-10 2005 003 543 known.
  • the cooling air flow upstream ie before the plate heat exchanger, is moistened by means of a suitable spraying device.
  • the moistening operation of the spraying device takes place according to a non-published embodiment with temporal timing, since a continuous moistening of the cooling air flow would have the consequence that extremely small nozzle bores would have to be realized.
  • such small nozzle holes have the consequence that they easily clog and so that irregularities in the operation of the spraying device result. This can cause operational disturbances.
  • the invention has the object of providing a plate heat exchanger of the type described in such a way that it, without impurities or contamination occur on the supply air flow exposed side of its heat exchanger plates can provide a quasi-constant temperature level.
  • the hydrophilic lacquer coating is formed on the side contacted by the cooling air flow side of the heat exchanger plate so that in its moisture from the cooling air flow can be stored. Moisture can be absorbed by this storage medium, which is not in operation in those periods in which the temporally clocked spraying device, which upstream of the plate heat exchanger and the upstream of the plate heat exchanger with moisture. As a result of this release of moisture from the storage medium to the free surface of the hydrophilic lacquer coating, a largely constant layer thickness of the wetting on this free surface can be ensured, which ultimately results in no temperature fluctuations occurring on the side of the heat exchanger plates of the plate heat exchanger exposed to the supply air flow.
  • An inorganic storage medium is provided in the hydrophilic lacquer coating of the sides of the heat exchanger plates contacted by the cooling air flow, so that any impurities and microbial contamination critical for the operation of the plate heat exchanger are reliably avoided.
  • zeolite As an inorganic storage medium zeolite has proven particularly advantageous, which can be provided in a simple manner in the hydrophilic lacquer coating. In particular in nanocrystalline form, zeolite has proved to be advantageous, preferably a particle diameter ⁇ 1000 nm (nanometers) and in particular between 100 nm and 500 nm should be maintained. Such zeolite materials can in an excellent manner in cooperation with the hydrophilic lacquer coating store moisture within the coating itself, this moisture can be delivered to the free surface of the paint coating in downtime of the arranged in the cooling air flow upstream or in front of the plate heat exchanger spraying.
  • the cooling air flow flowing through the plate heat exchanger can be an exhaust air flow or an outside air flow or a mixture of exhaust air flow and outside air flow, the cooling air flow designed in this way preferably being humidified adiabatically.
  • the heat exchanger plates of the plate heat exchanger may be formed of a metallic material or plastic.
  • a plate heat exchanger according to the invention has a multiplicity of heat exchanger plates 1 arranged at a distance from each other in a manner known per se, of which a section is shown in the single figure.
  • Each of these plurality of heat exchanger plates 1 has a side 2, which is contacted by a supply air stream 3, and another or other side 4, which is contacted by a cooling air flow 5.
  • the plate heat exchanger having the plurality of heat exchanger plates 1 serves for cooling energy from the cooling air flow 5 withdraw and hereby act on the supply air stream 3.
  • the cooling air flow 5 is for this purpose upstream, i. in front of the plate heat exchanger, adiabatically charged with moisture. Serves for this purpose a Bedüsungsvorraum not shown in the figure, which humidifies the cooling air flow 5 upstream of the heat exchanger.
  • a Bedüsungsvorraum not shown in the figure, which humidifies the cooling air flow 5 upstream of the heat exchanger.
  • an exhaust air flow or an outside air flow can be used as the cooling air flow 5.
  • the moistened cooling air flow 5 carries with it the moisture introduced into the plate heat exchanger or its heat exchanger plates 1.
  • Each heat exchanger plate 1 of the plate heat exchanger is provided at its other, the cooling air flow 5 facing and contacted by this page 4 with a hydrophilic lacquer coating 6.
  • a hydrophilic lacquer coating 6 On the outside of the hydrophilic lacquer coating 6, the moisture contained in the cooling air flow 5 settles in the form of a moisture layer.
  • the hydrophilic lacquer coating is designed such that the wetting of their free surface is as uniform as possible, so that the other side 4 of the heat exchanger plate 1 is wetted over the entire surface and with the same thickness. This results in favorable transmission options for the cooling air flow side cooling energy to the supply air flow.
  • zeolite 7 is introduced into the hydrophilic lacquer coating as a storage medium. Moisture can be present in the zeolite 7 contained in the lacquer coating 6 be recorded and stored, which is discharged at a standstill of the upstream of the plate heat exchanger, the cooling air flow 5 acting jet device gradually to the free surface of the lacquer coating 6, so that the layer thickness of the wetting layer remains substantially constant.
  • the zeolite 7 or storage medium used is preferably a nanocrystalline zeolite having a particle diameter between 100 and 500 nm (nanometers).

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. So eine Anordnung ist aus DE-A-10 2005 003 543 bekannt.
  • Mittels derartiger Plattenwärmetauscher werden z.B. Zuluftströme in klimatisierte Bereiche gekühlt. Um eine ausreichende Kühlwirkung zur Verfügung stellen zu können, wird gemäß einer nicht veröffentlichen Ausführungsform der Kühlluftstrom stromauf, d.h. vor dem Plattenwärmetauscher, mittels einer geeigneten Bedüsungseinrichtung befeuchtet. Der Befeuchtungsbetrieb der Bedüsungsvorrichtung erfolgt gemäß einer nicht veröffentlichen Ausführungsform mit zeitlicher Taktung, da eine kontinuierliche Befeuchtung des Kühlluftstroms zur Folge hätte, dass äußerst kleine Düsenbohrungen realisiert werden müssten. Derartig kleine Düsenbohrungen haben jedoch zur Folge, dass sie leicht zusetzen und damit Unregelmäßigkeiten beim Betrieb der Bedüsungseinrichtung zur Folge haben. Hierdurch können betriebliche Störungen auftreten. Aufgrund der zeitlichen Taktung der Befeuchtung des Kühlluftstroms ist der Feuchtigkeitsanfall im Plattenwärmetauscher nicht konstant. Dies resultiert darin, dass die Schichtdicke der Feuchteschicht auf der dem Kühlluftstrom ausgesetzten Seite jeder Wärmetauscherplatte nicht konstant ist, sondern je nach aktueller Feuchtebeaufschlagung des Kühlluftstroms zu- bzw. abnimmt. Derartige Schwankungen in der Feuchtigkeitsdichte auf den dem Kühlluftstrom ausgesetzten Seiten der Wärmetauscherplatten des Plattenwärmetauschers haben zur Folge, dass auf der dem Zuluftstrom ausgesetzten Seite der Wärmetauscherplatten des Plattenwärmetauschers Temperaturschwankungen auftreten, die im Betrieb eines derartigen Plattenwärmetauschers unerwünscht sind.
  • Es hat Versuche gegeben, diese Unregelmäßigkeit durch eine auf der dem Kühlluftstrom ausgesetzten Seite der Wärmetauscherplatten vorgesehene Papierwerkstoffschicht zu beseitigen, die als Speichermedium für Feuchtigkeit fungieren kann. Jedoch stellte sich heraus, dass derartige Papierwerkstoffschichten zu Verunreinigungen und insbesondere Verkeimungen neigen, was im Betrieb eines derartigen Plattenwärmetauschers, der üblicherweise Klimatisierungszwecken dient, erhebliche negative Auswirkungen hat.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Plattenwärmetauscher der eingangs geschilderten Gattung derart weiterzubilden, dass er, ohne dass Verunreinigungen oder Verkeimungen auftreten, auf der dem Zuluftstrom ausgesetzten Seite seiner Wärmetauscherplatten ein quasi konstantes Temperaturniveau zur Verfügung stellen kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die hydrophile Lackbeschichtung auf der vom Kühlluftstrom kontaktierten Seite der Wärmetauscherplatte so ausgebildet ist, dass in ihr Feuchtigkeit aus dem Kühlluftstrom speicherbar ist. Durch dieses Speichermedium kann Feuchtigkeit aufgenommen werden, die in denjenigen Zeiträumen, in denen die zeitlich getaktete Bedüsungseinrichtung, die stromauf bzw. vor dem Plattenwärmetauscher den Kühlluftstrom mit Feuchtigkeit beaufschlagt, nicht in Betrieb ist. Durch diese Feuchtigkeitsabgabe aus dem Speichermedium an die freie Oberfläche der hydrophilen Lackbeschichtung kann eine weitestgehend konstante Schichtdicke der Benetzung auf dieser freien Oberfläche sichergestellt werden, die letztlich dazu führt, dass auf der dem Zuluftstrom ausgesetzten Seite der Wärmetauscherplatten des Plattenwärmetauschers keine Temperaturschwankungen auftreten.
  • In der hydrophilen Lackbeschichtung der vom Kühlluftstrom kontaktierten Seiten der Wärmetauscherplatten ist ein anorganisches Speichermedium vorgesehen, so dass jedwede für den Betrieb des Plattenwärmetauschers kritische Verunreinigungen und Verkeimungen zuverlässig vermieden werden.
  • Als anorganisches Speichermedium besonders vorteilhaft hat sich Zeolith erwiesen, der in einfacher Weise in der hydrophilen Lackbeschichtung vorgesehen werden kann. Insbesondere in nanokristalliner Form hat sich Zeolith als vorteilhaft erwiesen, wobei vorzugsweise ein Partikeldurchmesser < 1000 nm (Nanometer) und insbesondere zwischen 100 nm und 500 nm eingehalten werden sollte. Derartige Zeolithwerkstoffe können in hervorragender Weise im Zusammenwirken mit der hydrophilen Lackbeschichtung Feuchtigkeit innerhalb der Beschichtung selbst speichern, wobei diese Feuchtigkeit in Stillstandszeiten der im Kühlluftstrom stromauf bzw. vor dem Plattenwärmetauscher angeordneten Bedüsungseinrichtung an die freie Oberfläche der Lackbeschichtung abgegeben werden kann.
  • Beim den Plattenwärmetauscher durchströmenden Kühlluftstrom kann es sich um einen Abluftstrom oder um einen Außenluftstrom oder um eine Mischung aus Abluft- und Außenluftstrom handeln, wobei der so gestaltete Kühlluftstrom vorzugsweise adiabat befeuchtet wird.
  • Die Wärmetauscherplatten des Plattenwärmetauschers können aus einem metallischen Werkstoff oder aus Kunststoff ausgebildet sein.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in deren einziger Figur eine Wärmetauscherplatte eines erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers prinzipiell gezeigt ist.
  • Ein erfindungsgemäßer Plattenwärmetauscher hat eine Vielzahl von in an sich bekannter Weise mit Abstand zueinander angeordneten Wärmetauscherplatten 1, von denen in der einzigen Figur eine abschnittsweise dargestellt ist. Jede dieser Vielzahl von Wärmetauscherplatten 1 hat eine Seite 2, welche durch einen Zuluftstrom 3 kontaktiert wird, und eine weitere bzw. andere Seite 4, welche durch einen Kühlluftstrom 5 kontaktiert wird.
  • Der die Vielzahl von Wärmetauscherplatten 1 aufweisende Plattenwärmetauscher dient dazu, Kühlenergie aus dem Kühlluftstrom 5 zu entziehen und hiermit den Zuluftstrom 3 zu beaufschlagen.
  • Der Kühlluftstrom 5 wird hierzu stromauf, d.h. vor dem Plattenwärmetauscher, adiabat mit Feuchtigkeit beaufschlagt. Hierzu dient eine in der Figur nicht gezeigte Bedüsungsvorrichtung, die den Kühlluftstrom 5 stromauf des Wärmetauschers befeuchtet. Als Kühlluftstrom 5 kann ein Abluftstrom oder auch ein Außenluftstrom verwendet werden. Der befeuchtete Kühlluftstrom 5 führt mit sich die in ihn eingeleitete Feuchtigkeit zum Plattenwärmetauscher bzw. zu dessen Wärmetauscherplatten 1.
  • Jede Wärmetauscherplatte 1 des Plattenwärmetauschers ist an ihrer anderen, dem Kühlluftstrom 5 zugewandten und von diesem kontaktierten Seite 4 mit einer hydrophilen Lackbeschichtung 6 versehen. An der Außenseite der hydrophilen Lackbeschichtung 6 setzt sich die im Kühlluftstrom 5 enthaltene Feuchtigkeit in Form einer Feuchtigkeitsschicht ab. Hierbei ist die hydrophile Lackbeschichtung derart ausgeführt, dass die Benetzung ihrer freien Fläche möglichst gleichmäßig erfolgt, so dass die andere Seite 4 der Wärmetauscherplatte 1 möglichst ganzflächig und mit gleicher Dicke benetzt wird. Hierdurch ergeben sich günstige Übertragungsmöglichkeiten für die kühlluftstromseitige Kühlenergie auf den Zuluftstrom 3.
  • Um bei der zeitlichen Taktung der Bedüsungseinrichtung, mittels der der Kühlluftstrom adiabat befeuchtet wird, eine im wesentlichen konstante Dicke der Benetzungsschicht zu gewährleisten, ist in die hydrophile Lackbeschichtung Zeolith 7 als Speichermedium eingebracht. In dem in der Lackbeschichtung 6 enthaltenen Zeolith 7 kann Feuchtigkeit aufgenommen und gespeichert werden, die bei einem Stillstand der stromauf des Plattenwärmetauschers den Kühlluftstrom 5 beaufschlagenden Bedüsungseinrichtung allmählich an die freie Oberfläche der Lackbeschichtung 6 abgegeben wird, so dass die Schichtdicke der Benetzungsschicht im Wesentlichen konstant bleibt.
  • Als Zeolith 7 bzw. als Speichermedium wird vorzugsweise ein nanokristalliner Zeolith eingesetzt, der einen Partikeldurchmesser zwischen 100 und 500 nm (Nanometer) aufweist.

Claims (6)

  1. Anordnung zur Beaufschlagung eines Zuluftstroms (3) mit Kühlenergie, mit einem Plattenwärmetauscher, in dem ein Kühlluftstrom (5) Kühlenergie entziehbar und auf den Zuluftstrom (3) übertragbar ist, wobei der Plattenwärmetauscher Märmetauscherplatten (1) aufweist, die an ihrer einen Seite (2) vom Zuluft- (3) und an ihrer anderen Seite (4) vom Kühlluftstrom (5) kontaktierbar sind und deren vom Kühlluftstrom (5) kontaktierte Seiten (4) mit einer hydrophilen Beschichtung (6) versehen sind, die mit Feuchtigkeit aus dem Kühlluftstrom (5) benetzbar, in der ein anorganisches Speichermedium (7) vorhanden und Feuchtigkeit aus dem Kühlluftstrom (5) speicherbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophile Beschichtung (6) auf der vom Kühlluftstrom (5) kontaktierten Seite (4) der Wärmetauscherplatte (1) als hydrophile Lackbeschichtung (6) ausgebildet ist, und dass die Anordnung eine Bedüsungsvorrichtung aufweist, mittels der ein Abluft- oder ein Außenluftstrom als Kühlluftstrom (5) stromauf des Plattenwärmetauschers adiabat befeuchtbar ist und deren Befeuchtungsbetrieb mit zeitlicher Taktung erfolgt.
  2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem in der hydrophilen Lackbeschichtung (6) der vom Kühlluftstrom (5) kontaktierten Seiten (4) der Wärmetauscherplatten (1) Zeolith (7) als anorganisches Speichermedium vorgesehen ist.
  3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 2, bei dem als Zeolith ein nanokristalliner Zeolith (7) vorgesehen ist.
  4. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 3, bei dem der nanokristalline Zeolith (7) einen Partikeldurchmesser < 1000 nm (Nanometer) aufweist.
  5. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 4, bei dem der nanokristalline Zeolith (7) einen Partikeldurchmesser zwischen 100 nm und 500 nm aufweist.
  6. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dessen Wärmetauscherplatten (1) aus Metall oder Kunststoff ausgebildet sind.
EP08014824A 2007-10-26 2008-08-21 Plattenwärmetauscher zur Beaufschlagung eines Zuluftstroms mit Kühlenergie Not-in-force EP2053335B1 (de)

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