EP2092247A1 - Konditioniervorrichtung für den zuluftstrom einer trocknungskabine einer lackieranlage und verfahren zur konditionierung des zuluftstroms - Google Patents

Konditioniervorrichtung für den zuluftstrom einer trocknungskabine einer lackieranlage und verfahren zur konditionierung des zuluftstroms

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EP2092247A1
EP2092247A1 EP07819137A EP07819137A EP2092247A1 EP 2092247 A1 EP2092247 A1 EP 2092247A1 EP 07819137 A EP07819137 A EP 07819137A EP 07819137 A EP07819137 A EP 07819137A EP 2092247 A1 EP2092247 A1 EP 2092247A1
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EP
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duct
stream
air flow
air duct
exhaust
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EP07819137A
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Norbert Struensee
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Klingenburg GmbH
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Publication date
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    • Y02B30/56—Heat recovery units

Definitions

  • Conditioning device for the supply air flow of a drying booth of a paint shop and method for conditioning the supply air flow
  • the invention relates to a conditioning device for the supply air flow of a drying booth a Lackieranla- ge, with an outside air duct and an adjoining supply air duct, through which an outside air or supply air into the drying cabin can be introduced, an exhaust duct and an adjoining exhaust air duct , through which an exhaust air stream from the drying cabin or a stream of exhaust air can be diverted into the environment, a removal or adsorption device, which is arranged on the one hand in the exhaust air duct and on the other hand in the supply air duct and in which the supply air flow is dehumidified to a predefinable moisture content by means of the exhaust air flow
  • a heat recovery device which is arranged upstream of the adsorption device in the exhaust air duct and on the other hand downstream of the adsorption device in the supply air duct and in which the dehumidified and in the desorption and adsorption heated supply air stream by means of the exhaust air discharged from the drying booth Cooling current is an aftercooler, which is
  • the invention relates to a method for conditioning the supply air flow of a drying booth of a paint shop, in which an outside or supply air flow is introduced into the drying cabin, a discharge or exhaust air flow is discharged from the drying cabin in the environment, the supply air flow in one Ab- or adsorption device is dehumidified and heated by means of the exhaust air stream to a predetermined moisture content, which is cooled in the adsorption and dehumidified and heated supply air stream in a heat recovery device by means of the exhausted from the drying cabin exhaust air stream, the cooled in the heat recovery device supply air in a Aftercooler is cooled to a temperature required on entry into the drying booth, and the exhaust air flow between the heat recovery device and the adsorption device in a
  • Afterheater is heated to a suitable temperature for the regeneration of the adsorption device.
  • the invention has the object, the generic conditioning or the generic method for conditioning in such a way that the operation of Conditioning device or the implementation of the method for conditioning with a compared to the prior
  • This object is achieved in terms of the above-described conditioning device in that branches off from the out of the drying booth exhaust duct at a first branch point, a recirculation duct, through which a portion of emerging from the drying booth exhaust air stream as circulating air flow in a second branching point with the outside air flow merge and then is introduced through the supply air duct as supply air into the drying cabin, and that upstream of the second branch point in the outside air duct, a precooler is arranged, by means of which the outside air flow can be cooled and dehumidified;
  • the object underlying the invention is achieved in that diverted from the drying air outlet exhaust air stream recirculated air and then together with thelusterluft- ström to supply air and through the absorption or adsorption, the heat recovery device and the Aftercooler is introduced into the drying cabin, and that the outside air stream is pre-cooled in a pre-cooler before merging with the circulating air flow.
  • the outside air flow is conditioned so that it assumes a state together with the recirculated from the exhaust air recirculation air flow condition, which allows that from the outside air flow and the circulating air composed Zu Kunststoffström in the downstream Ab- or Adsorptionsvorrich- on the desired moisture content of the supply air flow is dried.
  • the regeneration of the adsorption device is by means of branched off from the exhaust air stream Exhaust air flow after preheating the same realized by means of the heat recovery device and a reheater.
  • quasi-conditioned exhaust air is accordingly used to regenerate the conditioning or adsorption of the conditioning of the supply air flow.
  • the supply air flow heated in the drying process which takes place in the absorption or adsorption device, is pre-cooled with the cooling potential of the unheated exhaust air flow leaving the drying cabin in the heat recovery device. After this precooling the supply air flow is cooled in an aftercooler to the required or desired temperature when entering the drying booth.
  • the pre-cooler provided in the outside air duct and / or the aftercooler provided in the supply air duct are connected in the cold or heat network to the afterheater arranged in the outflow duct; accordingly, at a Advantageous embodiment of the method according to the invention, the exhaust air stream by means of upstream and / or aftercooler waste heat upstream of the adsorption device or adsorber heated to the suitable temperature for the regeneration of Ab- or Adsorptionsvorrich-, resulting in a further reduction of the regeneration energy demand.
  • the adsorption device can be advantageously designed as a sorption rotor or wheel, one sector of the sorption rotor or wheel being associated with the exhaust air channel and the other sector of the sorption rotor or wheel with the supply air channel.
  • the power of the heat recovery device can be regulated during operation of the conditioning device according to the invention or when carrying out the method according to the invention for conditioning, the waste heat produced during cooling can be dissipated in a sufficient manner.
  • At least one heat exchanger is integrated in the exhaust air duct, by means of which waste heat arising from the refrigeration in the conditioning device can be discharged from the conditioning device.
  • waste heat produced is transferred and removed by means of heat exchangers into the outgoing air stream.
  • the precooler and / or the aftercooler is / are designed as a direct evaporator.
  • the postheater can be formed in two stages with a corresponding requirement profile, wherein the postheater or the first and / or the second stage of the postheater can be designed as a capacitor or can.
  • the pre-, the aftercooler and the reheater can be dispensed with the inclusion of external refrigerant, while the process heat released in the refrigeration process can be integrated into the drying process at the same time.
  • a control valve is arranged in the circulating air channel, by means of which the volume flow of the circulating air flow can be controlled or regulated in carrying out the method according to the invention.
  • the single figure shows a schematic diagram of a conditioning device according to the invention for the supply air flow of a drying booth of a paint shop.
  • FIG. 1 of a conditioning device 1 is used to condition the supply air flow of a drying booth 2 of a painting installation not shown in such a way that the incoming air enters the drying booth 2 in particular with respect to its moisture content and temperature meets those requirements that are made in running in the drying booth 2 drying process.
  • the target moisture content of the supply air when entering the drying booth 2 1.3 g / kg, the target temperature 30 degrees C.
  • the volume of the supply air flow is 43000 m 3 / h.
  • the conditioning device 1 has a precooler 3, a desorption or adsorption device 4, a postheater 5, a heat recovery device 6 and an aftercooler 7.
  • the pre-cooler 3 is formed in the illustrated embodiment as a direct evaporator and arranged in an outside air duct 8 through which an outside air flow is introduced into the conditioning device 1.
  • the outside air flow has a volume of 29500 m 3 / h, a temperature of 35 degrees C and a moisture content of 22 g / kg.
  • the outside air duct 8 merges into a supply air duct 10 at a branching point 9.
  • the outside air duct 8 and a recirculating air duct 11 join to the supply air duct 10.
  • the outside air flow is combined with a circulating air flow to the supply air flow.
  • the circulating air flow has a volume of 13500 m 3 / h, a moisture content of 3.5 g / kg and a temperature of 25 degrees C.
  • the supply air stream composed of the outside air stream pre-cooled and dehumidified in the precooler 3 and the recirculating air stream has downstream of the branching point 9 Temperature of about 17 to 18 degrees C and a moisture content of about 8 g / kg.
  • the recirculation duct 11 terminates at its branch point 9 opposite end in a further branch point 12, in the input side, an exhaust duct 13 opens, which branches at the branch point 12 in the recirculating air duct 11 and an exhaust air duct 14.
  • an exhaust air flow from the drying booth 2 is led to the branch point 12.
  • the exhaust air stream is divided into an exhaust air stream and the circulating air stream.
  • the exhaust air flow in the embodiment shown has a moisture content of about 3.5 g / kg, a temperature of 25 degrees C and a volume of about 35000 m 3 / h.
  • the volume difference between the supply air and the exhaust air flow is caused by losses occurring in the drying booth 2 during the drying process.
  • Downstream of the branching point 12 the exhaust air stream flows through the exhaust air duct 14 with a volume of approximately 21,500 m 3 / h.
  • the removal or adsorption device 4 is arranged in the supply air duct 10.
  • the adsorption device 4 is designed as a sorption rotor or wheel and, except in the supply air duct 10, is arranged downstream of the afterheater 5 in the exhaust air duct 14.
  • the supply air duct 10 associated region of the adsorption device 4 or the supply air stream is heated to a temperature of about 50 degrees C and dehumidified to a moisture content of about 1.3 g / kg.
  • the heat recovery device 6 Downstream of the adsorption device 4 or 4, the heat recovery device 6 is arranged in the supply air duct 10, which is arranged with another section upstream of the reheater 5 in the exhaust air duct 14. In the heat recovery device 6, the supply air flow is cooled to 50 ° C. to about 38 to 40 ° C. while maintaining its moisture content as far as possible. For this purpose, in the heat recovery device 6 of the exhaust air stream having the temperature of 25 degrees C before entering the heat recovery device 6, heated.
  • the aftercooler 7 Downstream of the heat recovery device 6, the aftercooler 7 is arranged in the supply air duct 10, by means of which the supply air flow of 38 to 40 degrees C to the desired temperature of about 30 degrees C when entering the drying booth 2 - while keeping the moisture content of 1.3 g / kg - is cooled.
  • the aftercooler 7 is shown in the illustrated embodiment. tion example - as the precooler 3 - designed as a direct evaporator.
  • the heat recovery device 6 is designed adjustable in the embodiment shown in order to ensure sufficient heat dissipation of the refrigeration.
  • the postheater 5 arranged in the exhaust air duct downstream of the heat recovery device 6 and upstream of the adsorption device 4 can be designed in two stages with a corresponding requirement profile, wherein a configuration of the reheater 5 or its two stages as a condenser is expedient.
  • the exhaust air flow is adjusted in terms of its temperature so that it is sufficient for the regeneration of the adsorption device 4, by means of which the supply air flow heated to 50 degrees C and the target moisture content of 1.3 g / kg is.
  • the exhaust air flow in the embodiment shown has a moisture content of 17 g / kg and a temperature of 51 degrees C, its volume still amounts to 21500 m 3 / h.
  • a control valve 15 is provided in the circulating air 11, by means of which the volume of the circulating air flow and thus indirectly the proportion of the recirculating air flow and the exhaust air flow is adjustable at the exhaust air flow.
  • the precooler 3 provided in the outside air duct 8 and the aftercooler 7 provided in the supply air duct 10 are in the cold or heat connection with the pre-cooler 3
  • Exhaust air duct 14 arranged reheater 5 is connected, so that the waste heat obtained during the cooling can be used for heating the exhaust air stream upstream of the adsorption device.

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Abstract

Eine Konditioniervorrichtung (1) für den Zuluftstrom einer Trocknungskabine (2) einer Lackieranlage hat einen Außenluftkanal (8) und einen sich daran anschließenden Zuluftkanal (10), durch die hindurch ein Außenluft- bzw. Zuluftstrom in die Trocknungskabine (2) einleitbar sind, einen Abluftkanal (13) und einen sich daran anschließenden Fortluftkanal (14), durch den hindurch ein Abluftstrom aus der Trocknungskabine (2) bzw. ein Fortluftstrom in die Umgebung ableitbar sind, eine Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung (4), die einerseits im Fortluftkanal (14) und andererseits im Zuluftkanal (10) angeordnet und in der der Zuluftstrom mittels des Fortluftstroms auf einen vorgebbaren Feuchtegehalt entfeucht- und aufheizbar ist, eine Wärmerückgewinnungsvorrichtung (6), die einerseits stromauf der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung (4) im Fortluftkanal (14) und andererseits stromab der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung (4) im Zuluftkanal (10) angeordnet und in der der in der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung (4) entfeuchtete und aufgeheizte Zuluftstrom mittels des aus der Trocknungskabine (2) ausgetretenen Fortluftstroms abkühlbar ist, einen Nachkühler (7), der im Zuluftkanal (10) stromab der Wärmerückgewinnungsvorrichtung (6) angeordnet und in dem der in der Wärmerückgewinnungsvorrichtung (6) vorgekühlte Zuluftstrom auf eine bei Eintritt in die Trocknungskabine (2) geforderte Temperatur abkühlbar ist, und einen Nachheizer (5), der im Fortluftkanal (14) stromab der Wärmerückgewinnungsvorrichtung (6) und stromauf der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung (4) angeordnet und in dem der Fortluftstrom auf eine für die Regeneration der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung (4) geeignete Temperatur aufheizbar ist. Zur Reduzierung des Energieaufwands für den Betrieb der Konditioniervorrichtung (1) wird vorgeschlagen, dass von dem aus der Trocknungskabine (2) austretenden Abluftkanal (13) an einer ersten Verzweigungsstelle (12) ein Umluftkanal (11) abzweigt, durch den hindurch ein Anteil des aus der Trocknungskabine (2) austretenden Abluftstroms als Umluftstrom in einer zweiten Verzweigungsstelle (9) mit dem Außenluftstrom zusammenführbar und dann durch den Zuluftkanal (10) als Zuluftstrom in die Trocknungskabine (2) einleitbar ist, und dass stromauf der zweiten Verzweigungsstelle (9) im Außenluft kanal (8) ein Vorkühler (3) angeordnet ist, mittels dem der Außenluftstrom abkühlbar und entfeuchtbar ist.

Description

- IL ¬
Konditioniervorrichtung für den Zuluftstrom einer Trocknungskabine einer Lackieranlage und Verfahren zur Konditionierung des Zuluftstroms
Die Erfindung bezieht sich auf eine Konditioniervorrichtung für den Zuluftstrom einer Trocknungskabine einer Lackieranla- ge, mit einem Außenluftkanal und einem sich daran anschließenden Zuluftkanal, durch die hindurch ein Außenluft- bzw. Zuluftstrom in die Trocknungskabine einleitbar sind, einem Abluftkanal und einem sich daran anschließenden Fortluftkanal, durch den hindurch ein Abluftstrom aus der Trocknungska- bine bzw. ein Fortluftstrom in die Umgebung ableitbar sind, einer Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung, die einerseits im Fortluftkanal und andererseits im Zuluftkanal angeordnet und in der der Zuluftstrom mittels des Fortluftstroms auf einen vorgebbaren Feuchtegehalt entfeucht- und aufheizbar ist, ei- ner Wärmerückgewinnungsvorrichtung, die einerseits stromauf der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung im Fortluftkanal und andererseits stromab der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung im Zuluftkanal angeordnet und in der der in der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung entfeuchtete und aufgeheizte Zuluftstrom mit- tels des aus der Trocknungskabine ausgetretenen Fortluft- Stroms abkühlbar ist, einem Nachkühler, der im Zuluftkanal stromab der Wärmerückgewinnungsvorrichtung angeordnet und in dem der in der Wärmerückgewinnungsvorrichtung vorgekühlte Zuluftstrom auf eine bei Eintritt in die Trocknungskabine ge- forderte Temperatur abkühlbar ist, und einem Nachheizer, der im Fortluftkanal stromab der Wärmerückgewinnungsvorrichtung und stromauf der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung angeordnet und in dem der Fortluftstrom auf eine für die Regeneration der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung geeignete Temperatur auf- heizbar ist. Entsprechend bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Konditionierung des Zuluftstroms einer Trocknungskabine einer Lackieranlage, bei dem ein Außen- bzw. Zuluftstrom in die Trocknungskabine eingeleitet wird, ein Ab- bzw. Fortluftstrom aus der Trocknungskabine in die Umgebung abgeleitet wird, der Zuluftstrom in einer Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung mittels des Fortluftstroms auf einen vorgebbaren Feuchtegehalt entfeuchtet und aufgeheizt wird, der in der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung entfeuchtete und aufgeheizte Zuluftstrom in einer Wärmerückgewinnungsvorrichtung mittels des aus der Trocknungskabine ausgetretenen Fortluftstroms abgekühlt wird, der in der Wärmerückgewinnungsvorrichtung abgekühlte Zuluftstrom in einem Nachkühler auf eine bei Eintritt in die Trocknungskabine geforderte Temperatur abgekühlt wird, und der Fortluftstrom zwischen der Wärmerückgewinnungsvor- richtung und der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung in einem
Nachheizer auf eine für die Regeneration der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung geeignete Temperatur aufgeheizt wird.
Ausgehend von dem vorstehend geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Konditioniervorrichtung bzw. das gattungsgemäße Verfahren zur Konditionierung derart weiterzubilden, dass der Betrieb der Konditioniervorrichtung bzw. die Durchführung des Verfahrens zur Konditionierung mit einem im Vergleich zum Stand der
Technik erheblich reduzierten Energieeinsatz möglich ist.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der vorstehend geschilderten Konditioniervorrichtung dadurch gelöst, dass von dem aus der Trocknungskabine austretenden Abluftkanal an einer ersten Verzweigungsstelle ein Umluftkanal abzweigt, durch den hindurch ein Anteil des aus der Trocknungskabine austretenden Abluftstroms als Umluftstrom in einer zweiten Verzweigungsstelle mit dem Außenluftstrom zusammenführbar und dann durch den Zuluftkanal als Zuluftstrom in die Trocknungskabine einleitbar ist, und dass stromauf der zweiten Verzweigungsstelle im Außenluftkanal ein Vorkühler angeordnet ist, mittels dem der Außenluftstrom abkühlbar und entfeuchtbar ist; hinsichtlich des vorstehend angegebenen gattungsgemäßen Verfahrens wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, dass vom aus der Trocknungskabine austretenden Abluftstrom ein Umluftstrom abgezweigt und dann mit dem Außenluft- ström zum Zuluftstrom zusammen- und durch die Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung, die Wärmerückgewinnungsvorrichtung und den Nachkühler in die Trocknungskabine eingeführt wird, und dass der Außenluftstrom vor der Zusammenführung mit dem Umluftstrom in einem Vorkühler vorgekühlt wird. Mittels des Vorkühlers wird der Außenluftstrom so konditioniert, dass sie zusammen mit dem aus dem Abluftkanal abgezweigten Umluftstrom einen Zustand annimmt, der es ermöglicht, dass der aus dem Außenluftstrom und dem Umluftstrom sich zusammensetzende Zuluftström in der nachfolgenden Ab- bzw. Adsorptionsvorrich- tung auf den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt des Zuluftstroms getrocknet wird. Die Regenerierung der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung wird mittels des aus dem Abluftstrom abgezweigten Fortluftstroms nach Vorwärmung desselben mittels der Wärmerückgewinnungsvorrichtung und eines Nachheizers realisiert. In der erfindungsgemäßen Konditioniervorrichtung bzw. bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Konditionierung wird demgemäß quasi konditionierte Abluft verwendet, um die der Konditionierung des ZuluftStroms dienende Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung zu regenerieren. Der in dem Trocknungsprozess, der in der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung stattfindet, erwärmte Zuluftstrom wird mit dem Kühlpotential des aus der Trock- nungskabine ausgetretenen, nicht erwärmten Fortluftstroms in der Wärmerückgewinnungsvorrichtung vorgekühlt. Nach diesem Vorkühlvorgang wird der Zuluftstrom in einem Nachkühler auf die beim Eintritt in die Trocknungskabine geforderte bzw. erwünschte Temperatur gekühlt.
Im Vergleich zu herkömmlichen derartigen Vorrichtungen bzw. Verfahren ergibt sich ein erheblich reduzierter Energieein- satz für die Kälteerzeugung sowie die Regeneration der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung. Eine vollständige Konditionie- rung wird nur für denjenigen Anteil des Zuluftstroms erforderlich, der in Form des Außenluftstroms in die Konditionier- einrichtung eingeleitet wird. Hinsichtlich des Umluftstroms ist lediglich eine teilweise Konditionierung erforderlich. Des Weiteren wird die Auswechselung der in der Trocknungska- bine für den Trocknungsvorgang erforderlichen Luft auf das verfahrenstechnisch notwendige Maß begrenzt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind der im Außenluftkanal vorgesehene Vor- kühler und/oder der im Zuluftkanal vorgesehene Nachkühler im Kälte- bzw. Wärmeverbund mit dem im Fortluftkanal angeordneten Nachheizer geschaltet; entsprechend wird bei einer vor- teilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens der Fortluftstrom mittels im Vor- und/oder Nachkühler anfallender Abwärme stromauf der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung auf die für die Regeneration der Ab- bzw. Adsorptionsvorrich- tung geeignete Temperatur aufgeheizt, wodurch sich eine weitere Reduzierung des Regenerationsenergiebedarfs ergibt. Die Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung lässt sich vorteilhaft als Sorptionsrotor bzw. -rad ausbilden, wobei der eine Sektor des Sorptionsrotors bzw. -rads dem Fortluftkanal und der andere Sektor des Sorptionsrotors bzw. -rads dem Zuluftkanal zugeordnet ist.
Sofern beim Betrieb der erfindungsgemäßen Konditioniervor- richtung bzw. bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- fahrens zur Konditionierung die Leistung der Wärmerückgewinnungsvorrichtung regelbar ist, kann die bei der Kälteerzeugung anfallende Abwärme in ausreichender Weise abgeführt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Konditioniervorrichtung ist im Fortluftkanal zumindest ein Wärmetauscher integriert, mittels dem bei der Kälteerzeugung in der Konditioniervorrichtung anfallende Abwärme aus der Konditioniervorrichtung ableitbar ist. In ent- sprechender Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anfallende Abwärme mittels Wärmetauschern in den Fort- luftstrom übertragen und abgeführt. Somit steht neben der Leistungsregelung der Wärmerückgewinnungsvorrichtung eine weitere Möglichkeit zur Verfügung, Wärme aus der Konditio- niervorrichtung abzuleiten. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Konditioniervorrichtung ist bzw. sind der Vorkühler und/oder der Nachkühler als Direktverdampfer ausgebildet. Der Nachheizer kann bei einem entsprechenden Anforde- rungsprofil zweistufig ausgebildet werden, wobei der Nachheizer bzw. die erste und/oder die zweite Stufe des Nachheizers als Kondensator ausgebildet sein kann bzw. können. Bei dieser Ausgestaltung des Vor-, des Nachkühlers und des Nachheizers kann auf die Einbeziehung externer Kältemittel verzichtet werden, wobei gleichzeitig die im Kälteprozess freiwerdende Prozesswärme in den Trocknungsprozess eingebunden werden kann.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsge- mäßen Verfahrens zur Konditionierung ergibt sich, wenn der
Zuluftstrom zu ca. 25 bis 37 %, vorzugsweise zu ca. 31 %, aus Umluft und zu ca. 63 bis 75 %, vorzugsweise zu ca. 69 %, aus Außenluft zusammengesetzt wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Konditioniervorrichtung ist im Umluftkanal ein Steuerventil angeordnet, mittels dem bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Volumenstrom des Umluftstroms gesteuert bzw. geregelt werden kann. Hierdurch kann eine Anpassung des Verhältnisses zwischen Umluft- und Außen- luftstrom je nach Änderungen der Verfahrensparameter bzw. des Anforderungsprofils an den Zuluftstrom quasi stufenlos eingestellt werden.
Im Vergleich zum Stand der Technik kann mittels der erfindungsgemäß ausgestalteten Konditioniervorrichtung bzw. des entsprechend ausgestalteten Verfahrens eine Energieeinsparung von bis zu 40 % erzielt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Konditioniervorrichtung für den Zuluftstrom einer Trocknungskabine einer Lackieranlage zeigt.
Eine in der einzigen Figur gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Konditioniervorrichtung 1 wird eingesetzt, um den Zuluftstrom einer Trocknungskabine 2 einer im übrigen nicht dargestellten Lackieranlage in der Weise zu konditio- nieren, dass die Zuluft bei Eintritt in die Trocknungskabine 2 insbesondere hinsichtlich ihres Feuchtigkeitsgehalts und ihrer Temperatur denjenigen Anforderung entspricht, die im in der Trocknungskabine 2 ablaufenden Trocknungsprozess gestellt werden. Bei dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der Soll-Feuchtegehalt der Zuluft bei Eintritt in die Trocknungskabine 2 1,3 g/kg, die Soll-Temperatur 30 Grad C. Das Volumen des Zuluftstroms beträgt 43000 m3/h.
Zur Konditionierung dieses Zuluftstroms in der gewünschten Weise hat die Konditioniervorrichtung 1 einen Vorkühler 3, eine Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung 4, einen Nachheizer 5, eine Wärmerückgewinnungsvorrichtung 6 und einen Nachkühler 7.
Der Vorkühler 3 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Direktverdampfer ausgebildet und in einem Außenluftkanal 8 angeordnet, durch den hindurch ein Außenluftstrom in die Konditioniervorrichtung 1 eingeleitet wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Außenluftstrom ein Volumen von 29500 m3/h, eine Temperatur von 35 Grad C und einen Feuchtigkeitsgehalt von 22 g/kg. Stromab des Nachkühlers 7 geht der Außenluftkanal 8 an einer Verzweigungsstelle 9 in einen Zu- luftkanal 10 über. An der Verzweigungsstelle 9 vereinigen sich der Außenluftkanal 8 und ein Umluftkanal 11 zum Zuluftkanal 10. Entsprechend wird an der Verzweigungsstelle 9 der Außenluftstrom mit einem Umluftstrom zum Zuluftstrom zusammengeführt. Der Umluftstrom hat ein Volumen von 13500 m3/h, einen Feuchtigkeitsgehalt von 3,5 g/kg und eine Temperatur von 25 Grad C. Der aus dem im Vorkühler 3 vorgekühlten und entfeuchteten Außenluftstrom und dem Umluftstrom zusammengesetzte Zuluftstrom hat stromab der Verzweigungsstelle 9 eine Temperatur von ca. 17 bis 18 Grad C und einen Feuchtigkeitsgehalt von ca. 8 g/kg.
Der Umluftkanal 11 endet an seinem der Verzweigungsstelle 9 entgegengesetzten Ende in einer weiteren Verzweigungsstelle 12, in die eingangsseitig ein Abluftkanal 13 mündet, der sich an der Verzweigungsstelle 12 in den Umluftkanal 11 und einen Fortluftkanal 14 verzweigt. Durch den Abluftkanal 13 wird ein Abluftstrom aus der Trocknungskabine 2 zur Verzweigungsstelle 12 geführt. An der Verzweigungsstelle 12 wird der Abluftstrom in einen Fortluftstrom und den Umluftstrom aufgeteilt. Der Abluftstrom hat im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Feuch- tigkeitsgehalt von ca. 3,5 g/kg, eine Temperatur von 25 Grad C und ein Volumen von ca. 35000 m3/h. Die Volumendifferenz zwischen dem Zuluft- und dem Abluftstrom entsteht durch beim Trocknungsprozess in der Trocknungskabine 2 auftretende Verluste. Stromab der Verzweigungsstelle 12 strömt der Fortluftstrom mit einem Volumen von ca. 21500 m3/h durch den Fortluftkanal 14.
Stromab der Verzweigungsstelle 9 ist im Zuluftkanal 10 die Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung 4 angeordnet. Die Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung 4 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Sorptionsrotor bzw. -rad ausgebildet und außer im Zuluftkanal 10 noch stromab des Nachheizers 5 im Fortluftkanal 14 angeordnet. In dem dem Zuluftkanal 10 zugeordneten Bereich der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung 4 wird der Zuluftstrom auf eine Temperatur von ca. 50 Grad C aufgeheizt und auf einen Feuchtigkeitsgehalt von ca. 1,3 g/kg entfeuchtet.
Stromab der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung 4 ist im Zuluftkanal 10 die Wärmerückgewinnungsvorrichtung 6 angeordnet, die mit einem anderen Abschnitt stromauf des Nachheizers 5 im Fortluftkanal 14 angeordnet ist. In der Wärmerückgewinnungsvorrichtung 6 wird der Zuluftstrom bei weitestgehender Kon- stanthaltung seines Feuchtigkeitsgehalts von 50 Grad C auf ca. 38 bis 40 Grad C abgekühlt. Hierzu wird in der Wärmerückgewinnungsvorrichtung 6 der Fortluftstrom, der vor Eintritt in die Wärmerückgewinnungsvorrichtung 6 die Temperatur von 25 Grad C aufweist, erhitzt.
Stromab der Wärmerückgewinnungsvorrichtung 6 ist im Zuluftkanal 10 der Nachkühler 7 angeordnet, mittels dem der Zuluftstrom von 38 bis 40 Grad C auf die bei Eintritt in die Trocknungskabine 2 gewünschte Temperatur von ca. 30 Grad C - unter Konstanthaltung des Feuchtigkeitsgehalts von 1,3 g/kg - abgekühlt wird. Der Nachkühler 7 ist im gezeigten Ausfüh- rungsbeispiel - wie der Vorkühler 3 - als Direktverdampfer ausgebildet.
Die Wärmerückgewinnungsvorrichtung 6 ist im gezeigten Ausfüh- rungsbeispiel regelbar ausgestaltet, um die ausreichende Wärmeabfuhr der Kälteerzeugung zu gewährleisten.
Der im Fortluftkanal stromab der Wärmerückgewinnungsvorrichtung 6 und stromauf der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung 4 an- geordnete Nachheizer 5 kann bei entsprechendem Anforderungsprofil zweistufig ausgebildet sein, wobei eine Ausgestaltung des Nachheizers 5 bzw. seiner beiden Stufen als Kondensator zweckmäßig ist. Im Nachheizer 5 wird der Fortluftstrom hinsichtlich seiner Temperatur so eingestellt, dass er für die Regeneration der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung 4, mittels der der Zuluftstrom auf 50 Grad C aufgeheizt und den Ziel- Feuchtigkeitsgehalt von 1,3 g/kg eingestellt wird, ausreichend ist.
Bei Austritt aus der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung 4 hat der Fortluftstrom im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Feuchtigkeitsgehalt von 17 g/kg und eine Temperatur von 51 Grad C, wobei sein Volumen nach wie vor 21500 m3/h beträgt.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist im Umluftkanal 11 ein Steuerventil 15 vorgesehen, mittels dem das Volumen des Umluftstroms und damit mittelbar der Anteil des Umluftstroms und des Fortluftstroms am Abluftstrom einstellbar ist.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind der im Außenluft- kanal 8 vorgesehen Vorkühler 3 und der im Zuluftkanal 10 vorgesehene Nachkühler 7 im Kälte- bzw. Wärmeverbund mit dem im Fortluftkanal 14 angeordneten Nachheizer 5 geschaltet, so dass die bei der Kühlung anfallende Abwärme zum Aufheizen des Fortluftstroms stromauf der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung eingesetzt werden kann.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Konditioniervorrichtung für den Zuluftstrom einer Trocknungskabine (2) einer Lackieranlage, mit einem Außenluftkanal (8) und einem sich daran anschließenden Zuluftkanal (10), durch die hindurch ein Außenluft- bzw. Zuluftström in die Trocknungskabine (2) einleitbar sind, einem Abluftkanal (13) und einem sich daran anschließenden Fortluftkanal (14), durch den hindurch ein Abluftstrom aus der Trocknungskabine (2) bzw. ein Fortluftstrom in die Umgebung ableitbar sind, einer Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung (4), die einerseits im Fortluftkanal (14) und andererseits im Zuluftkanal (10) angeordnet und in der der Zuluftstrom mittels des Fortluftstroms auf einen vorgebbaren Feuchtegehalt entfeucht- und aufheizbar ist, einer Wärmerückgewinnungsvorrichtung (6) , die einerseits stromauf der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung (4) im Fortluft- kanal (14) und andererseits stromab der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung (4) im Zuluftkanal (10) angeordnet und in der der in der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung (4) entfeuchtete und aufgeheizte Zuluftstrom mittels des aus der Trocknungskabine (2) ausgetretenen Fortluftstroms abkühlbar ist, einem Nachkühler (7), der im Zuluftkanal (10) stromab der Wärmerückgewinnungsvorrichtung (6) angeordnet und in dem der in der Wärmerückgewinnungsvorrichtung (6) vorgekühlte Zuluftstrom auf eine bei Eintritt in die Trocknungskabine (2) geforderte Temperatur abkühlbar ist, und einem Nachheizer (5), der im Fortluftkanal (14) stromab der Wärmerückgewinnungsvorrichtung (6) und stromauf der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung (4) angeordnet und in dem der Fortluftstrom auf eine für die Regenerati- on der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung (4) geeignete Temperatur aufheizbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass von dem aus der Trocknungskabine (2) austretenden Abluftkanal (13) an ei- ner ersten Verzweigungsstelle (12) ein Umluftkanal (11) abzweigt, durch den hindurch ein Anteil des aus der Trocknungskabine (2) austretenden Abluftstroms als Umluftstrom in einer zweiten Verzweigungsstelle (9) mit dem Außenluftstrom zusam- menführbar und dann durch den Zuluftkanal (10) als Zu- luftstrom in die Trocknungskabine (2) einleitbar ist, und dass stromauf der zweiten Verzweigungsstelle (9) im Außen- luftkanal (8) ein Vorkühler (3) angeordnet ist, mittels dem der Außenluftstrom abkühlbar und entfeuchtbar ist.
2. Konditioniervorrichtung nach Anspruch 1, bei der der im Außenluftkanal (8) vorgesehene Vorkühler (3) und/oder der im Zuluftkanal (10) vorgesehene Nachkühler (7) im Kälte- bzw. Wärmeverbund mit dem im Fortluftkanal (14) angeordneten Nach- heizer (5) geschaltet sind.
3. Konditioniervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung (4) als Sorptionsrotor bzw. -rad ausgebildet ist.
4. Konditioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Leistung der Wärmerückgewinnungsvorrichtung (6) regelbar ist.
5. Konditioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der im Fortluftkanal (14) zumindest ein Wärmetauscher integriert ist, mittels dem bei der Kälteerzeugung in der Konditioniervorrichtung (1) anfallende Abwärme aus der Konditioniervorrichtung (1) ableitbar ist.
6. Konditioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Vorkühler (3) und/oder der Nachkühler (7) als Direktverdampfer ausgebildet ist bzw. sind.
7. Konditioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der Nachheizer (5) zweistufig ausgebildet ist.
8. Konditioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der der Nachheizer (5) bzw. die erste und/oder die zweite Stufe des Nachheizers (5) als Kondensator ausgebildet ist bzw. sind.
9. Konditioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der im Umluftkanal (10) ein Steuerventil (15) angeordnet ist.
10. Verfahren zur Konditionierung des Zuluftstroms einer Trocknungskabine (2) einer Lackieranlage, bei dem ein Außenbzw. Zuluftstrom in die Trocknungskabine (2) eingeleitet wird, ein Ab- bzw. Fortluftstrom aus der Trocknungskabine (2) in die Umgebung abgeleitet wird, der Zuluftstrom in einer Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung (4) mittels des Fortluftstroms auf einen vorgebbaren Feuchtegehalt entfeuchtet und aufgeheizt wird, der in der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung (4) entfeuchtete und aufgeheizte Zuluftstrom in einer Wärmerückgewinnungsvorrichtung (6) mittels des aus der Trocknungskabine (2) ausgetretenen Fortluftstroms abgekühlt wird, der in der Wärmerückgewinnungsvorrichtung (6) abgekühlte Zuluftstrom in einem Nachkühler (7) auf eine bei Eintritt in die Trock- nungskabine (2) geforderte Temperatur abgekühlt wird, und der Fortluftstrom zwischen der Wärmerückgewinnungsvorrichtung (6) und der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung (4) in einem Nachhei- zer (5) auf eine für die Regeneration der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung (4) geeignete Temperatur aufgeheizt wird, dadurch gekennzeichnet, dass vom aus der Trocknungskabine (2) austretenden Abluftstrom ein Umluftstrom abgezweigt und dann mit dem Außenluftstrom zum Zuluftstrom zusammen- und durch die Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung (4) , die Wärmerückgewinnungsvorrichtung (6) und den Nachkühler (7) in die Trocknungskabine (2) eingeführt wird, und dass der Außenluftstrom vor der Zusammenführung mit dem Umluftstrom in einem Vorküh- ler (3) vorgekühlt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Fortluftstrom mittels im Vor- (3) und/oder Nachkühler (7) anfallendem Abwärmestrom auf der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung (4) auf die für die Regeneration der Ab- bzw. Adsorptionsvorrichtung (4) geeignete Temperatur aufgeheizt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem die Leistung der Wärmerückgewinnungsvorrichtung (6) geregelt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem anfallende Abwärme mittels Wärmetauschern in den Fortluftstrom übertragen und abgeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem der Zuluftstrom zu ca. 25 bis 37 %, vorzugsweise zu ca. 31 %, aus Umluft und zu ca. 63 bis 75 %, vorzugsweise zu ca. 69 %, aus Außenluft zusammengesetzt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem der
Volumenstrom des Umluftstroms gesteuert bzw. geregelt wird.
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