EP3055626A1 - Kühlvorrichtung und verfahren zum kühlen eines mediums - Google Patents

Kühlvorrichtung und verfahren zum kühlen eines mediums

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EP3055626A1
EP3055626A1 EP14777030.9A EP14777030A EP3055626A1 EP 3055626 A1 EP3055626 A1 EP 3055626A1 EP 14777030 A EP14777030 A EP 14777030A EP 3055626 A1 EP3055626 A1 EP 3055626A1
Authority
EP
European Patent Office
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cooling device
recording medium
water
space
evaporation
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14777030.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Blug
Jens Busse
Sebastian Willmes
Martin Bouché
Marc Linder
Margarethe Molenda
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Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Evonik Degussa GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Evonik Degussa GmbH filed Critical Evonik Degussa GmbH
Publication of EP3055626A1 publication Critical patent/EP3055626A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • F25B15/02—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas
    • F25B15/06—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas the refrigerant being water vapour evaporated from a salt solution, e.g. lithium bromide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B17/00—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type
    • F25B17/02—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type the absorbent or adsorbent being a liquid, e.g. brine
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62—Absorption based systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00—Heat exchange
    • Y10S165/917—Pressurization and/or degassification

Definitions

  • the present invention relates to a cooling device for cooling a medium.
  • Such cooling devices are used in particular in production plants in order to be able to dissipate heat generated during production processes efficiently to the environment.
  • a cooling device it can be provided that a cooling device
  • the present invention is based on the object, a cooling device
  • Solved medium comprising:
  • a vacuum device for generating a negative pressure in an evaporation space of the evaporation device
  • a loading device comprising a loading space fluidly connected to the evaporation space of the evaporation device and at least partially filled with a receiving medium for receiving the vaporized water;
  • a recording of water by means of the recording medium is to be understood in particular as a physical and / or chemical reaction of the water with the recording medium. The reaction is particularly reversible.
  • the water is taken up by the recording medium, absorbed, adsorbed and / or stored in the recording medium.
  • the recording medium is preferably part of a thermochemical
  • the cooling device preferably comprises an open cooling circuit, in which cooling water is used not only sensitively by increasing the temperature but by evaporation.
  • the necessary amount of cooling water can thus be significantly reduced, for example up to a factor of 60, with the same refrigeration requirement.
  • heat is preferably released or absorbed heat.
  • the water absorption is thus preferably exothermic or endothermic.
  • the water delivery is preferably endothermic or exothermic.
  • Recording medium is removable, wherein the discharge space is preferably spatially separated from the loading space of the loading device.
  • the discharge space in a cooling operation of the cooling device has a higher pressure than the loading space.
  • the discharge space is preferably fluidly connected to an environment of the cooling device.
  • the discharge space preferably has at least approximately the ambient pressure, in particular atmospheric pressure.
  • the receiving medium in the discharge space comes into direct contact with discharging hot air to remove the water from the receiving medium.
  • the discharging hot air then preferably discharges the water removed from the receiving medium to the environment of the cooling device.
  • Recording medium can also be provided an indirect heat transfer.
  • the water removed from the receiving medium preferably collects in vapor form in a space which can be opened, for example by means of a valve, to deliver the water to the environment.
  • the cooling device comprises a conveying device for conveying the recording medium from the loading space to the discharge space.
  • the cooling device comprises a conveying device for conveying the recording medium from the discharge space to the loading space.
  • the cooling device comprises a conveying device, by means of which the recording medium can be conveyed both from the loading space to the unloading space and from the unloading space to the loading space.
  • the cooling device comprises at least one lock device, by means of which the recording medium from a negative pressure side of the cooling device, which is associated with the evaporation space and / or the loading space, on a high pressure side of the cooling device, which is associated with the discharge space, is conveyed.
  • a negative pressure is to be understood as meaning in particular a pressure below the ambient pressure / atmospheric pressure, for example at most approximately 500 mbar, in particular at most approximately 100 mbar, preferably at most approximately 50 mbar.
  • high pressure refers in particular to a pressure which substantially corresponds to or lies above the ambient pressure and / or atmospheric pressure.
  • the cooling device comprises at least one lock device, by means of which the receiving medium is assigned from a high-pressure side of the cooling device, which is associated with the discharge space, to a negative-pressure side of the cooling device, to which the evaporation space and / or the loading space is assigned. is eligible.
  • the cooling device comprises a conveying device for conveying the recording medium in a closed circuit.
  • the recording medium is from the loading space to the recording medium
  • Entladeraum and, in particular along a separate path, back to the loading space, etc. conveyed.
  • the cooling device comprises a water supply device for supplying liquid water to the evaporation device.
  • the cooling device preferably comprises at least one heat exchanger, by means of which heat can be transferred from a medium to be cooled to the evaporation device, in particular to the water to be evaporated in the evaporation device.
  • the cinnamonemediunn is preferably a liquid or a solid. In particular, it can be provided that the sacredemediunn is free-flowing.
  • the recording medium may be, for example, a bulk material and / or a powder.
  • the recording medium comprises salt, aqueous salt solution, silica gel, minerals, hydroxide, ionic liquid and / or zeolite or formed from salt, aqueous salt solution, silica gel, minerals, hydroxide, ionic liquid and / or zeolite is.
  • the cooling device comprises at least one degassing device for degassing the water to be supplied to the evaporating device and / or at least one degassing device for degassing the receiving medium to be loaded with water.
  • the vacuum device for generating the negative pressure in the evaporation space of the evaporation device may be formed, for example, by a conveying device for conveying the recording medium.
  • the cooling device preferably comprises at least one heat exchanger, by means of which heat can be transferred from an external heat source to the recording medium arranged in a discharge space.
  • the cooling device in particular the unloading device, comprises in particular at least one flushing device for flushing through the discharge space with a
  • the flushing medium is, for example, dry hot air, which can be passed through the discharge space of the unloading device.
  • the recording medium is heated in the discharge space, whereby
  • the water is removed from the recording medium.
  • the water will in particular emitted gaseous or vaporous and by means of
  • the cooling device according to the invention is particularly suitable for carrying out a method for cooling a medium.
  • the present invention therefore also relates to a method of cooling a medium by means of a cooling device.
  • the object of the present invention is to provide a method by means of which a medium can be cooled efficiently and with the smallest possible amount of cooling medium, in particular water.
  • Loading space of a loading device which is fluid-effectively connected to the evaporation space and which at least partially with a recording medium for
  • the method according to the invention preferably has one or more of the features and / or advantages described in connection with the cooling device according to the invention. Furthermore, the cooling device according to the invention preferably has one or more features and / or advantages of the method according to the invention.
  • the delivery of the water to the environment is preferably carried out in gaseous or vaporous form.
  • the recording medium is removed from the loading space after receiving the water and fed to a discharge space of an unloading device of the cooling device.
  • the recording medium is for removing the recording medium
  • the water supplied to the evaporator preferably has one
  • the receiving medium is preferably heated to a temperature of at least about 80 ° C, for example at least about 90 ° C, preferably at least about 100 ° C.
  • the recording medium is cooled after the removal of the water taken up by the recording medium from the recording medium and / or before the delivery of the recording medium to the loading space.
  • the cooling device according to the invention and / or the method according to the invention can have one or more of the features and / or advantages described below:
  • the water can preferably be evaporated in vacuum, for example at about 10 ° C.
  • the main cooling effect of the cooling device is preferably achieved by evaporating the water under reduced pressure.
  • the recording medium (reaction medium), which is guided in particular in a circuit, is preferably partially in negative pressure and partly under
  • the cooling device according to the invention can be used in particular when otherwise cold is not actually available, for example when
  • the recording medium when the recording medium is circulated and, for example, cooled before it is supplied to the loading space, continuous operation of the cooling device may be possible.
  • the cooling water used for cooling is preferably not only sensitively heated, but evaporated.
  • the amount of heat absorbed is about 41 kJ / kg.
  • the amount of heat that can be absorbed by evaporation is approximately 2,503 kJ / kg.
  • the cooling potential of the water used can thus be increased by a factor of about 60. The cooling water requirement thus drops drastically at a given cooling capacity.
  • the cooling water does not have to be passed back into a flow after heat absorption, since it is preferably gaseous or vaporous to the
  • Storage device for receiving the recording medium is then preferably unnecessary.
  • the recording medium is preferably industrial waste heat, for example, at a temperature level of about 100 ° C used.
  • the recording medium preferably has a high affinity for water.
  • the recording medium is preferably highly hygroscopic.
  • the water is preferably supplied in liquid form to the cooling device and gaseous and / or vapor from the cooling device to the environment
  • the cooling device according to the invention is particularly suitable for cooling industrial processes, for providing a predetermined cooling capacity and / or in addition to existing cooling devices for peak load coverage.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a cooling device in which liquid
  • Water is evaporated in the vacuum and released in vapor and / or gaseous form to an environment of the cooling device.
  • FIG. 1 An illustrated in Fig. 1, designated as a whole with 100 cooling device is used in particular for cooling a medium, which, for example, a
  • Heat exchanger 102 is supplied.
  • the cooling device 100 comprises an evaporation device 104 for evaporating water and a water supply device 106, by means of which liquid water can be supplied to the evaporation device 104.
  • the cooling device 100 includes a vacuum device 108, by means of which a negative pressure side 1 10 of the cooling device 100 can be acted upon by a negative pressure.
  • Ambient pressure or atmospheric pressure for example, about 100 mbar, are generated.
  • the cooling device 100 further comprises a loading device 1 14, which comprises a loading space 16.
  • the loading space 1 16 is at least partially filled with a recording medium.
  • the recording medium in particular the evaporated water can be absorbed.
  • the loading space 1 16 and the evaporation space 1 12 are fluidly connected to each other, so that the vaporized in the evaporation space 1 12 12 water can enter the loading space.
  • the recording medium after receiving water from the loading space 1 16 can be discharged and fed to a discharge space 120 of an unloading device 122.
  • the water can be removed from the recording medium.
  • arranged conveying device 1 18 preferably forms a lock device 126, by means of which the first on the negative pressure side 1 10 of the cooling device 100, that is, in vacuum, present recording medium on a high pressure side 128 of the cooling device 100, that is at least about ambient pressure, feasible.
  • the unloading device 122 is arranged on this high-pressure side 128 of the cooling device 100, so that in the discharge space 120 of the unloading device 122
  • the ambient pressure prevails and at ambient pressure, the water absorbed by the recording medium from the recording medium is removable.
  • the discharge space 120 of the unloading device 122 is coupled to a heat exchanger 130 of the cooling device 100.
  • heat exchanger 130 heat can be transferred from an external heat source 132 to the recording medium disposed in the discharge space 120.
  • the recording medium is in particular at a high temperature, for example, to about 100 ° C, heated.
  • the discharge space 120 is opened to an environment 134 of the cooling device 100, so that water escaping from the reception medium can escape into the environment 134.
  • the cooling device 100 further comprises a flushing device 136, by means of which a flushing medium, for example dry hot air, can be fed to the discharge space 120.
  • a flushing medium for example dry hot air
  • the flushing device 136 By means of the flushing device 136, the discharge space 120 and the recording medium arranged therein can thus be flushed through in a particularly simple manner in order to heat the recording medium and, on the other hand, remove the water escaping from the recording medium from the discharge space 120 and finally to the environment 134.
  • one or more degassing devices 138 of the cooling device 100 are further provided.
  • these degassing devices 138 in particular that of the
  • Evaporator 104 to be supplied degassed liquid water. Furthermore, the loading medium 1 16 to be supplied recording medium by means of a
  • Degassing 138 are degassed.
  • Cooling device 100 can be realized in particular by means of throttle valves 140 of cooling device 100.
  • a desired negative pressure on the negative pressure side 1 10, in particular in the evaporation space 1 12 and / or in the loading space 1 16, can be set.
  • the loading device 14 preferably also comprises a suction device 142.
  • a gas, in particular inert gas which accumulates in the loading space 16 during operation of the cooling device 100, can be removed from the loading space 16.
  • a closed recording medium circuit 144 is formed.
  • the recording medium circuit 144 include the loading space 1 16, the conveyor device 1 18, the discharge space 120, a degassing device 138, a throttle valve 140 and a further conveyor device 1 18th
  • the recording medium is thus of the
  • Lock device 126 through again the loading space 1 16 fed.
  • the cooling device 100 further comprises a water conveying path 146.
  • the water conveying path 146 comprises a throttle valve 140, the water supply device 106, a degassing device 138, the evaporation space 12, the loading space 16, a conveying device 118, the discharge space 120 and finally the surroundings 134.
  • the initially liquid water is first through the throttle valve 140 by means of the water supply device 106 the
  • Evaporation space 1 12 can be supplied and vaporizable therein.
  • the vaporized water can be supplied to the loading space 16 and can be received there by means of the recording medium. Together with the recording medium, the recorded water is over the
  • Conveying device 1 18 and thus through the lock device 126 through the discharge space 120 can be fed, there removed from the recording medium and finally, in particular, together with a flushing medium to the environment 134 deliverable.
  • the water conveyor section 146 is thus not closed. Rather, the first liquid water of the cooling device 100 can be supplied and gaseous or vapor to the environment 134 deliverable.
  • the above-described cooling apparatus 100 functions as follows.
  • a medium to be cooled by means of the cooling device 100 is fed to a heat exchanger 102, which is thermally coupled to the evaporation device 104.
  • water is evaporated in the evaporation device 104.
  • the initially liquid water is for this purpose introduced via the throttle valve 140 by means of the water supply device 106 into the evaporation chamber 1 12.
  • the evaporation chamber 1 12 there is preferably a negative pressure, so that the water evaporates already at very low temperatures and thus absorbs heat.
  • the evaporating water removes heat from the medium to be cooled.
  • the recorded medium comes into contact and is recorded by the recording medium.
  • Theêtemediunn is in particular a salt or an aqueous salt solution.
  • the water-loaded recording medium is then removed from the loading space 1 16.
  • the recording medium loaded with water is removed from the loading space 16 by means of the conveying device 118 and fed to the unloading space 120 of the cooling device 100.
  • the recording medium passes through the lock device 126 and is thus guided from the negative pressure side 1 10 of the cooling device to the high pressure side 128 of the cooling device 100.
  • the water-loaded recording medium is heated by supplying heat to remove the water taken therein from the recording medium.
  • a relatively high temperature for example, about 100 ° C is required to remove the gaseous or vaporous water from the recording medium and finally to the environment 134 of the cooling device 100 can deliver.
  • This high temperature is achieved, in particular, by transferring heat from an external heat source 132 to the receiving medium and / or by supplying dry hot air to the discharge space 120 by means of the flushing device 136.
  • the receiving medium can be reused to receive water.
  • the wagesnediunn this is in particular by another throttle valve 140 and another lock device 126 again the loading space 16 1 fed.
  • the recording medium is cooled by means of a cooling device (not shown) before being fed to the loading space 16.
  • the recording medium is then in particular in a continuous cycle, namely the recording medium circuit 144, feasible.
  • the cooling device 100 can then be operated in particular continuously.
  • liquid water is evaporated to cool a medium to be cooled.
  • a cooling of the medium to be cooled to very low temperatures of, for example, about 10 ° C to about 15 ° C is possible.
  • the amount of water required for this purpose is very low due to the evaporation of the water.
  • a return of heated water to a source of water can be avoided.

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Abstract

Um eine Kühlvorrichtung zum Kühlen eines Mediums zu schaffen, mittels welcher eine große Wärmemenge effizient abgeführt werden kann, wird vorgeschlagen, dass die Kühlvorrichtung Folgendes umfasst: eine Verdampfungsvorrichtung zum Verdampfen von Wasser; eine Vakuumvorrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks in einem Verdampfungsraum der Verdampfungsvorrichtung; eine Beladevorrichtung, welche einen Beladeraum umfasst, der fluidwirksam mit dem Verdampfungsraum der Verdampfungsvorrichtung verbunden ist und der zumindest teilweise mit einem Aufnahmemedium zum Aufnehmen des verdampften Wassers gefüllt ist; und eine Entladevorrichtung, mittels welcher das von dem Aufnahmemedium aufgenommene Wasser aus dem Aufnahmemedium entfernbar und an eine Umgebung der Kühlvorrichtung abgebbar ist.

Description

Kühlvorrichtung und Verfahren zum Kühlen eines Mediums
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zum Kühlen eines Mediums.
Derartige Kühlvorrichtungen werden insbesondere bei Produktionsanlagen verwendet, um bei Produktionsprozessen anfallende Wärme effizient an die Umgebung abführen zu können. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Kühlvorrichtung
Flusswasser eines an die Produktionsanlage angrenzenden Flusses zur Kühlung nutzt. Insbesondere im Sommer, wenn ein großer Kühlbedarf besteht, kann aufgrund gesetzlicher Vorgaben zumeist nur eine geringe Wärmemenge an das Flusswasser abgegeben werden. Hieraus können sich produktionstechnische und wirtschaftliche Einbußen ergeben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlvorrichtung
bereitzustellen, mittels welcher eine große Wärmemenge effizient abgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kühlvorrichtung zum Kühlen eines
Mediums gelöst, welche Folgendes umfasst:
eine Verdampfungsvorrichtung zum Verdampfen von Wasser;
eine Vakuumvorrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks in einem Verdampfungsraum der Verdampfungsvorrichtung;
eine Beladevorrichtung, welche einen Beladeraum umfasst, der fluidwirksam mit dem Verdampfungsraum der Verdampfungsvorrichtung verbunden ist und der zumindest teilweise mit einem Aufnahmemedium zum Aufnehmen des verdampften Wassers gefüllt ist;
eine Entladevorrichtung, mittels welcher das von dem Aufnahmemedium aufgenommene Wasser aus dem Aufnahmemedium entfernbar und an eine Umgebung der Kühlvorrichtung abgebbar ist. Unter einem Aufnehmen von Wasser mittels des Aufnahmemediums ist dabei insbesondere eine physikalische und/oder chemische Reaktion des Wassers mit dem Aufnahmemedium zu verstehen. Die Reaktion ist insbesondere reversibel.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Wasser von dem Aufnahmemedium aufgenommen, absorbiert, adsorbiert und/oder in das Aufnahmemedium eingelagert wird.
Das Aufnahmemedium ist vorzugsweise Bestandteil eines thermochemischen
Speichers, mittels welchem Überschusswärme nicht zur Wärmebereitstellung sondern zur Deckung und/oder Pufferung eines Kühlbedarfs genutzt werden kann.
Die Kühlvorrichtung umfasst vorzugsweise einen offenen Kühlkreislauf, bei welchem Kühlwasser nicht nur sensibel durch Temperaturerhöhung, sondern durch Verdampfen genutzt wird. Vorzugsweise kann hierdurch bei gleichem Kältebedarf die notwendige Kühlwassermenge deutlich, beispielsweise bis zu einem Faktor 60, reduziert werden.
Bei der Aufnahme und/oder Abgabe von Wasser mittels des Aufnahmemediums wird vorzugsweise Wärme abgegeben oder Wärme aufgenommen. Die Wasseraufnahme ist somit vorzugsweise exotherm oder endotherm. Entsprechend ist die Wasserabgabe vorzugsweise endotherm bzw. exotherm.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Entladevorrichtung einen Entladeraum umfasst, in welchem das von dem Aufnahmemedium aufgenommene Wasser aus dem
Aufnahmemedium entfernbar ist, wobei der Entladeraum vorzugsweise räumlich von dem Beladeraum der Beladevorrichtung getrennt ist.
Günstig kann es sein, wenn der Entladeraum in einem Kühlbetrieb der Kühlvorrichtung einen höheren Druck aufweist als der Beladeraum. Der Entladeraum ist vorzugsweise fluidwirksam mit einer Umgebung der Kühlvorrichtung verbunden. Der Entladeraum weist vorzugsweise zumindest näherungsweise den Umgebungsdruck, insbesondere Atmosphärendruck, auf.
Vorzugsweise kommt das Aufnahmemedium im Entladeraum direkt mit entladender heißer Luft in Kontakt, um das Wasser aus dem Aufnahmemedium zu entfernen. Die entladende heiße Luft führt dann vorzugsweise das aus dem Aufnahmemedium entfernte Wasser an die Umgebung der Kühlvorrichtung ab.
Anstelle eines direkten Kontakts zwischen der entladenden heißen Luft und dem
Aufnahmemedium kann auch eine indirekte Wärmeübertragung vorgesehen sein.
Hierbei sammelt sich das aus dem Aufnahmemedium entfernte Wasser vorzugsweise dampfförmig in einem Raum, welcher zur Abgabe des Wassers an die Umgebung beispielsweise mittels eines Ventils geöffnet werden kann.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Kühlvorrichtung eine Fördervorrichtung zum Fördern des Aufnahmemediums von dem Beladeraum zu dem Entladeraum umfasst.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Kühlvorrichtung eine Fördervorrichtung zum Fördern des Aufnahmemediums von dem Entladeraum zu dem Beladeraum umfasst.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Kühlvorrichtung eine Fördervorrichtung umfasst, mittels welcher das Aufnahmemedium sowohl von dem Beladeraum zu dem Entladeraum als auch von dem Entladeraum zu dem Beladeraum förderbar ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Kühlvorrichtung mindestens eine Schleusenvorrichtung umfasst, durch welche das Aufnahmemedium von einer Unterdruckseite der Kühlvorrichtung, welcher der Verdampfungsraum und/oder der Beladeraum zugeordnet ist, auf eine Hochdruckseite der Kühlvorrichtung, welcher der Entladeraum zugeordnet ist, förderbar ist. Unter einem Unterdruck ist in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen insbesondere ein Druck unterhalb des Umgebungsdrucks/Atmosphärendrucks, zu verstehen, beispielsweise höchstens ungefähr 500 mbar, insbesondere höchstens ungefähr 100 mbar, vorzugsweise höchstens ungefähr 50 mbar.
Der Begriff "Hochdruck" bezeichnet in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen insbesondere einen Druck, welcher im Wesentlichen dem Umgebungsdruck und/oder Atmosphärendruck entspricht oder darüber liegt.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kühlvorrichtung mindestens eine Schleusenvorrichtung umfasst, durch welche das Aufnahmemedium von einer Hochdruckseite der Kühlvorrichtung, welcher der Entladeraum zugeordnet ist, auf eine Unterdruckseite der Kühlvorrichtung, welcher der Verdampfungsraum und/oder der Beladeraum zugeordnet ist, förderbar ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Kühlvorrichtung eine Fördervorrichtung zum Fördern des Aufnahmemediums in einem geschlossenen Kreislauf umfasst.
Vorzugsweise ist das Aufnahmemedium dabei von dem Beladeraum zu dem
Entladeraum und, insbesondere längs eines separaten Wegs, wieder zurück zu dem Beladeraum, etc. förderbar.
Günstig kann es sein, wenn die Kühlvorrichtung eine Wasserzuführvorrichtung zur Zuführung von flüssigem Wasser zu der Verdampfungsvorrichtung umfasst.
Die Kühlvorrichtung umfasst vorzugsweise mindestens einen Wärmeübertrager, mittels welchem Wärme von einem zu kühlenden Medium auf die Verdampfungsvorrichtung, insbesondere auf das in der Verdampfungsvorrichtung zu verdampfende Wasser, übertragbar ist. Das Aufnahmemediunn ist vorzugsweise eine Flüssigkeit oder ein Feststoff. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Aufnahmemediunn rieselfähig ist. Das Aufnahmemedium kann beispielsweise ein Schüttgut und/oder ein Pulver sein.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Aufnahmemedium Salz, wässrige Salzlösung, Silicagel, Mineralien, Hydroxid, ionische Flüssigkeit und/oder Zeolith umfasst oder aus Salz, wässriger Salzlösung, Silicagel, Mineralien, Hydroxid, ionischer Flüssigkeit und/oder Zeolith gebildet ist.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Kühlvorrichtung mindestens eine Entgasungsvorrichtung zum Entgasen des der Verdampfungsvorrichtung zuzuführenden Wassers und/oder mindestens eine Entgasungsvorrichtung zum Entgasen des mit Wasser zu beladenden Aufnahmemediums umfasst.
Die Vakuumvorrichtung zum Erzeugen des Unterdrucks in dem Verdampfungsraum der Verdampfungsvorrichtung kann beispielsweise durch eine Fördervorrichtung zum Fördern des Aufnahmemediums gebildet sein.
Die Kühlvorrichtung umfasst vorzugsweise mindestens einen Wärmeübertrager, mittels welchem Wärme von einer externen Wärmequelle auf das in einem Entladeraum angeordnete Aufnahmemedium übertragbar ist.
Die Kühlvorrichtung, insbesondere die Entladevorrichtung, umfasst insbesondere mindestens eine Spülvorrichtung zum Durchspülen des Entladeraums mit einem
Spülmedium. Das Spülmedium ist beispielsweise trockene heiße Luft, welche durch den Entladeraum der Entladevorrichtung hindurchführbar ist.
Mittels des Spülmediums und/oder mittels einer externen Wärmequelle wird
vorzugsweise das Aufnahmemedium in dem Entladeraum erhitzt, wodurch
vorzugsweise das Wasser aus dem Aufnahmemedium entfernt wird. Das Wasser wird dabei insbesondere gasförmig oder dampfförmig abgegeben und mittels des
Spülmediums aus dem Entladeraum entfernt.
Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung eignet sich insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens zum Kühlen eines Mediums.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren zum Kühlen eines Mediums mittels einer Kühlvorrichtung.
Der vorliegenden Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchem ein Medium effizient und mit möglichst geringer Kühlmediummenge, insbesondere Wasser, gekühlt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Kühlen eines Mediums mittels einer Kühlvorrichtung gelöst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Beaufschlagen eines Verdampfungsraumes einer Verdampfungsvorrichtung mit einem Unterdruck;
Zuführen von flüssigem Wasser zu dem Verdampfungsraum;
Verdampfen des Wassers in dem Verdampfungsraum;
Zuführen des verdampften Wassers von dem Verdampfungsraum zu einem
Beladeraum einer Beladevorrichtung, welcher fluidwirksam mit dem Verdampfungsraum verbunden ist und welcher zumindest teilweise mit einem Aufnahmemedium zum
Aufnehmen des verdampften Wassers gefüllt ist;
Aufnehmen des verdampften Wassers mittels des Aufnahmemediums;
Entfernen des von dem Aufnahmemedium aufgenommenen Wassers aus dem
Aufnahmemedium und Abgeben des Wassers an eine Umgebung der Kühlvorrichtung.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf. Ferner weist die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung vorzugsweise einzelne oder mehrere Merkmale und/oder Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens auf.
Die Abgabe des Wassers an die Umgebung erfolgt vorzugsweise gasförmig oder dampfförmig.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Aufnahmemedium nach der Aufnahme des Wassers aus dem Beladeraum entnommen und einem Entladeraum einer Entladevorrichtung der Kühlvorrichtung zugeführt wird.
Das Aufnahmemedium wird zum Entfernen des von dem Aufnahmemedium
aufgenommenen Wassers aus dem Aufnahmemedium vorzugsweise auf eine
Temperatur erhitzt, welche die Temperatur des mittels der Kühlvorrichtung zu kühlenden Mediums vor der Kühlung desselben übersteigt.
Das der Verdampfungsvorrichtung zugeführte Wasser weist vorzugsweise eine
Temperatur von höchstens ungefähr 25 °C, insbesondere höchstens ungefähr 20 °C, beispielsweise höchstens ungefähr 15 °C, auf.
Zum Entfernen des Wassers aus dem Aufnahmemedium wird das Aufnahmemedium vorzugsweise auf eine Temperatur von mindestens ungefähr 80 °C, beispielsweise mindestens ungefähr 90 °C, vorzugsweise mindestens ungefähr 100 °C, erhitzt.
Günstig kann es sein, wenn das Aufnahmemedium nach dem Entfernen des von dem Aufnahmemedium aufgenommenen Wassers aus dem Aufnahmemedium und/oder vor dem Zuführen des Aufnahmemediums zu dem Beladeraum gekühlt wird.
Ferner können die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Verfahren einzelne oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile aufweisen: Mittels der Kühlvorrichtung kann das Wasser vorzugsweise im Unterdruck verdampft werden, beispielsweise bei ungefähr 10 °C.
Der Hauptkühleffekt der Kühlvorrichtung wird vorzugsweise durch das Verdampfen des Wassers im Unterdruck erzielt.
Das Aufnahmemedium (Reaktionsmedium), welches insbesondere in einem Kreislauf geführt wird, wird vorzugsweise teilweise im Unterdruck und teilweise unter
Umgebungsdruck (Hochdruck) geführt.
Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung kann insbesondere dann genutzt werden, wenn Kälte anderweitig eigentlich nicht verfügbar ist, beispielsweise dann, wenn
herkömmliche Wärmepumpen versagen.
Insbesondere dann, wenn das Aufnahmemedium in einem Kreislauf geführt und beispielsweise vor der Zuführung desselben zu dem Beladeraum gekühlt wird, kann ein kontinuierlicher Betrieb der Kühlvorrichtung möglich sein.
Das zum Kühlen verwendete Kühlwasser wird vorzugsweise nicht nur sensibel aufgeheizt, sondern verdampft. Bei einer herkömmlich üblichen Aufheizung um 10 K entspricht die aufnehmbare Wärmemenge ungefähr 41 kJ/kg. Die durch Verdampfung aufnehmbare Wärmemenge liegt hingegen bei ungefähr 2.503 kJ/kg. Erfindungsgemäß kann das Kühlpotential des verwendeten Wassers somit um den Faktor von ungefähr 60 erhöht werden. Der Kühlwasserbedarf sinkt somit bei vorgegebener Kühlleistung drastisch.
Vorzugsweise muss das Kühlwasser nach der Wärmeaufnahme nicht zurück in einen Fluss geleitet werden, da es vorzugsweise gasförmig oder dampfförmig an die
Umgebung abgegeben wurde. Mittels des Aufnahmennediunns kann vorzugsweise eine zeitliche Entkopplung der Abwärmenutzung, insbesondere zum Entladen des Aufnahmemediums, von der Kühlfunktion, insbesondere beim Beladen des Aufnahmemediums, ermöglicht werden.
Insbesondere dann, wenn das Aufnahmemedium förderbar ist, kann ein
kostengünstiger Reaktor (Beladeraum), welcher insbesondere für die notwendige Kühlleistung (Verdampferleistung) optimiert ist, verwendet werden. Eine große
Speichervorrichtung zur Aufnahme des Aufnahmemediums ist dann vorzugsweise entbehrlich.
Zum Entladen des Aufnahmemediums wird vorzugsweise Industrieabwärme, beispielsweise auf einem Temperaturniveau von ungefähr 100 °C, genutzt.
Das Aufnahmemedium weist vorzugsweise eine hohe Affinität für Wasser auf.
Insbesondere ist das Aufnahmemedium vorzugsweise stark hygroskopisch.
Das Wasser wird vorzugsweise in flüssiger Form der Kühlvorrichtung zugeführt und gasförmig und/oder dampfförmig von der Kühlvorrichtung an die Umgebung
abgegeben.
Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung eignet sich insbesondere zur Kühlung von Industrieprozessen, zur Bereitstellung einer vorgegebenen Kühlleistung und/oder ergänzend zu vorhandenen Kühlvorrichtungen zur Spitzenlastabdeckung.
Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines
Ausführungsbeispiels. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kühlvorrichtung, bei welcher flüssiges
Wasser im Unterdruck verdampft und dampfförmig und/oder gasförmig an eine Umgebung der Kühlvorrichtung abgegeben wird.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in der Figur mit denselben
Bezugszeichen versehen.
Eine in Fig. 1 dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete Kühlvorrichtung dient insbesondere dem Kühlen eines Mediums, welches beispielsweise einem
Wärmeübertrager 102 zugeführt wird.
Die Kühlvorrichtung 100 umfasst eine Verdampfungsvorrichtung 104 zum Verdampfen von Wasser und eine Wasserzuführvorrichtung 106, mittels welcher flüssiges Wasser der Verdampfungsvorrichtung 104 zuführbar ist.
Ferner umfasst die Kühlvorrichtung 100 eine Vakuumvorrichtung 108, mittels welcher eine Unterdruckseite 1 10 der Kühlvorrichtung 100 mit einem Unterdruck beaufschlagbar ist.
Insbesondere kann mittels der Vakuumvorrichtung 108 in einem Verdampfungsraum 1 12 der Verdampfungsvorrichtung 104 ein Unterdruck, das heißt ein unter dem
Umgebungsdruck oder Atmosphärendruck liegender Druck, beispielsweise ungefähr 100 mbar, erzeugt werden.
Aufgrund des Unterdrucks in dem Verdampfungsraum 1 12 kann das der Verdampfungsvorrichtung 104, insbesondere dem Verdampfungsraum 1 12, zugeführte flüssige Wasser bereits bei relativ niedrigen Temperaturen verdampft werden. Die Kühlvorrichtung 100 umfasst ferner eine Beladevorrichtung 1 14, welche einen Beladeraum 1 16 umfasst.
Der Beladeraum 1 16 ist zumindest teilweise mit einem Aufnahmemedium gefüllt. Mittels des Aufnahmemediums kann insbesondere das verdampfte Wasser aufgenommen werden.
Der Beladeraum 1 16 und der Verdampfungsraum 1 12 sind hierzu fluidwirksam miteinander verbunden, so dass das in dem Verdampfungsraum 1 12 verdampfte Wasser in den Beladeraum 1 16 gelangen kann.
Mittels einer oder zweier Fördervorrichtungen 1 18 der Kühlvorrichtung 100 ist das Aufnahmemedium nach der Aufnahme von Wasser aus dem Beladeraum 1 16 abführbar und einem Entladeraum 120 einer Entladevorrichtung 122 zuführbar.
Mittels der Entladevorrichtung 122 ist insbesondere das Wasser aus dem Aufnahmemedium entfernbar.
Eine bezüglich einer Förderrichtung 124 stromabwärts des Beladeraums 1 16
angeordnete Fördervorrichtung 1 18 bildet vorzugsweise eine Schleusenvorrichtung 126, mittels welcher das zunächst auf der Unterdruckseite 1 10 der Kühlvorrichtung 100, das heißt im Unterdruck, vorliegende Aufnahmemedium auf eine Hochdruckseite 128 der Kühlvorrichtung 100, das heißt mindestens ungefähr Umgebungsdruck, führbar ist.
Die Entladevorrichtung 122 ist auf dieser Hochdruckseite 128 der Kühlvorrichtung 100 angeordnet, so dass in dem Entladeraum 120 der Entladevorrichtung 122
beispielsweise der Umgebungsdruck herrscht und bei Umgebungsdruck das mittels des Aufnahmemediums aufgenommene Wasser aus dem Aufnahmemedium entfernbar ist.
Der Entladeraum 120 der Entladevorrichtung 122 ist mit einem Wärmeübertrager 130 der Kühlvorrichtung 100 gekoppelt. Mittels des Wärmeübertragers 130 kann Wärme von einer externen Wärmequelle 132 auf das in dem Entladeraum 120 angeordnete Aufnahmemedium übertragen werden.
Das Aufnahmemedium ist dabei insbesondere auf eine hohe Temperatur, beispielsweise auf ungefähr 100 °C, erhitzbar.
Der Entladeraum 120 ist zu einer Umgebung 134 der Kühlvorrichtung 100 hin geöffnet, so dass aus dem Aufnahmemedium entweichendes Wasser in die Umgebung 134 entweichen kann.
Die Kühlvorrichtung 100 umfasst ferner eine Spülvorrichtung 136, mittels welcher dem Entladeraum 120 ein Spülmedium, beispielsweise trockene heiße Luft, zuführbar ist.
Mittels der Spülvorrichtung 136 kann der Entladeraum 120 und das darin angeordnete Aufnahmemedium somit besonders einfach durchspült werden, um einerseits das Aufnahmemedium zu erhitzen und andererseits das aus dem Aufnahmemedium entweichende Wasser aus dem Entladeraum 120 abzuführen und schließlich an die Umgebung 134 abzugeben.
Zur Optimierung der Funktionsweise der Kühlvorrichtung 100 sind ferner eine oder mehrere Entgasungsvorrichtungen 138 der Kühlvorrichtung 100 vorgesehen. Mittels dieser Entgasungsvorrichtungen 138 kann insbesondere das der
Verdampfungsvorrichtung 104 zuzuführende flüssige Wasser entgast werden. Ferner kann das dem Beladeraum 1 16 zuzuführende Aufnahmemedium mittels einer
Entgasungsvorrichtung 138 entgast werden.
Der Übergang von der Hochdruckseite 128 auf die Unterdruckseite 1 10 der
Kühlvorrichtung 100 kann insbesondere mittels Drosselventilen 140 der Kühlvorrichtung 100 realisiert werden. Insbesondere kann mittels der Drosselventile 140 gezielt ein gewünschter Unterdruck auf der Unterdruckseite 1 10, insbesondere in dem Verdampfungsraum 1 12 und/oder in dem Beladeraum 1 16, eingestellt werden.
Die Beladevorrichtung 1 14 umfasst schließlich vorzugsweise noch eine Absaugvorrichtung 142. Mittels der Absaugvorrichtung 142 kann vorzugsweise ein Gas, insbesondere Inertgas, welches sich im Laufe des Betriebs der Kühlvorrichtung 100 in dem Beladeraum 1 16 anreichert, aus dem Beladeraum 1 16 abgeführt werden.
Bei der Kühlvorrichtung 100 ist einerseits ein geschlossener Aufnahmemediumkreislauf 144 gebildet. Zu dem Aufnahmemediumkreislauf 144 gehören der Beladeraum 1 16, die Fördervorrichtung 1 18, der Entladeraum 120, eine Entgasungsvorrichtung 138, ein Drosselventil 140 und eine weitere Fördervorrichtung 1 18.
In dem Aufnahmemediumkreislauf 144 ist das Aufnahmemedium somit von dem
Beladeraum 1 16 durch die Schleusenvorrichtung 126 hindurch dem Entladeraum 120 zuführbar. Anschließend ist das Entlademedium aus dem Entladeraum 120 durch die Entgasungsvorrichtung 138 und das Drosselventil 140 sowie durch die
Schleusenvorrichtung 126 hindurch erneut dem Beladeraum 1 16 zuführbar.
Die Kühlvorrichtung 100 umfasst ferner eine Wasserförderstrecke 146.
Die Wasserförderstrecke 146 umfasst ein Drosselventil 140, die Wasserzuführvorrichtung 106, eine Entgasungsvorrichtung 138, den Verdampfungsraum 1 12, den Beladeraum 1 16, eine Fördervorrichtung 1 18, den Entladeraum 120 und schließlich die Umgebung 134.
Mittels der Wasserförderstrecke 146 ist dabei das zunächst flüssige Wasser zunächst durch das Drosselventil 140 mittels der Wasserzuführvorrichtung 106 dem
Verdampfungsraum 1 12 zuführbar und darin verdampfbar. Das verdampfte Wasser ist dem Beladeraum 1 16 zuführbar und dort mittels des Aufnahmemediums aufnehmbar. Zusammen mit dem Aufnahmemedium ist das aufgenommene Wasser über die
Fördervorrichtung 1 18 und somit durch die Schleusenvorrichtung 126 hindurch dem Entladeraum 120 zuführbar, dort aus dem Aufnahmemedium entfernbar und schließlich insbesondere zusammen mit einem Spülmedium an die Umgebung 134 abgebbar.
Die Wasserförderstrecke 146 ist somit nicht geschlossen ausgebildet. Vielmehr ist das zunächst flüssige Wasser der Kühlvorrichtung 100 zuführbar und gasförmig oder dampfförmig an die Umgebung 134 abgebbar.
Die vorstehend beschriebene Kühlvorrichtung 100 funktioniert wie folgt:
Ein mittels der Kühlvorrichtung 100 zu kühlendes Medium wird einem Wärmeübertrager 102, welcher thermisch mit der Verdampfungsvorrichtung 104 gekoppelt ist, zugeführt.
Um dem zu kühlenden Medium Wärme zu entziehen, wird in der Verdampfungsvorrichtung 104 Wasser verdampft.
Das zunächst flüssige Wasser wird hierzu über das Drosselventil 140 mittels der Wasserzuführvorrichtung 106 in den Verdampfungsraum 1 12 hineingeleitet.
In dem Verdampfungsraum 1 12 herrscht vorzugsweise ein Unterdruck, so dass das Wasser bereits bei sehr niedrigen Temperaturen verdampft und somit Wärme aufnimmt.
Insbesondere entzieht das verdampfende Wasser dem zu kühlenden Medium Wärme.
Das nunmehr dampfförmig oder gasförmig vorliegende Wasser gelangt als nächstes in den Beladeraum 1 16, in welchem es mit einem stark hygroskopischen
Aufnahmemedium in Kontakt kommt und von dem Aufnahmemedium aufgenommen wird. Das Aufnahmemediunn ist insbesondere ein Salz oder eine wässrige Salzlösung.
Das mit Wasser beladene Aufnahmemedium wird anschließend aus dem Beladeraum 1 16 abgeführt. Insbesondere wird das mit Wasser beladene Aufnahmemedium mittels der Fördervorrichtung 1 18 aus dem Beladeraum 1 16 entnommen und dem Entladeraum 120 der Kühlvorrichtung 100 zugeführt.
Das Aufnahmemedium durchläuft dabei die Schleusenvorrichtung 126 und wird somit von der Unterdruckseite 1 10 der Kühlvorrichtung auf die Hochdruckseite 128 der Kühlvorrichtung 100 geführt.
Auf dieser Hochdruckseite 128 herrscht insbesondere der Umgebungsdruck,
beispielsweise Atmosphärendruck.
In dem Entladeraum 120 wird das mit Wasser beladene Aufnahmemedium durch Zufuhr von Wärme erhitzt, um das darin aufgenommene Wasser aus dem Aufnahmemedium zu entfernen.
Aufgrund des nunmehr herrschenden relativ hohen Drucks, nämlich des Umgebungsdrucks, wird eine relativ hohe Temperatur von beispielsweise ungefähr 100 °C benötigt, um das Wasser gasförmig oder dampfförmig aus dem Aufnahmemedium zu entfernen und schließlich an die Umgebung 134 der Kühlvorrichtung 100 abgeben zu können.
Diese hohe Temperatur wird insbesondere durch Übertragung von Wärme von einer externen Wärmequelle 132 auf das Aufnahmemedium und/oder durch Zuführen von trockener heißer Luft mittels der Spülvorrichtung 136 zu dem Entladeraum 120 erzielt.
Nachdem das Wasser zumindest teilweise aus dem Aufnahmemedium entfernt wurde, kann das Aufnahmemedium erneut zur Aufnahme von Wasser verwendet werden. Das Aufnahmennediunn wird hierzu insbesondere durch ein weiteres Drosselventil 140 und eine weitere Schleusenvorrichtung 126 erneut dem Beladeraum 1 16 zugeführt.
Um die Temperatur des in dem Entladeraum 120 erhitzten Aufnahmemediums zu reduzieren und somit die Effizienz der Kühlvorrichtung 100 zu steigern, kann vorgesehen sein, dass das Aufnahmemedium vor der Zuführung zu dem Beladeraum 1 16 mittels einer (nicht dargestellten) Kühleinrichtung gekühlt wird.
Das Aufnahmemedium ist dann insbesondere in einem kontinuierlichen Kreislauf, nämlich dem Aufnahmemediumkreislauf 144, führbar.
Die Kühlvorrichtung 100 kann dann insbesondere kontinuierlich betrieben werden.
Bei einer Gesamtbetrachtung der Kühlvorrichtung 100 kann somit festgestellt werden, dass flüssiges Wasser verdampft wird, um ein zu kühlendes Medium abzukühlen.
Entgegen den Temperaturniveaus bei herkömmlichen Verdampfungsanlagen ist dabei eine Abkühlung des zu kühlenden Mediums auf sehr geringe Temperaturen von beispielsweise ungefähr 10 °C bis ungefähr 15 °C möglich. Die hierzu benötigte Wassermenge ist aufgrund der Verdampfung des Wassers sehr gering. Zudem kann aufgrund der Verdampfung des Wassers eine Rückführung von erhitztem Wasser zu einer Wasserquelle vermieden werden.
Bezugszeichenliste
100 Kühlvorrichtung
102 Wärmeübertrager
104 Verdampfungsvorrichtung
106 Wasserzuführvorrichtung
108 Vakuumvorrichtung
110 Unterdruckseite
112 Verdampfungsraum
114 Beladevorrichtung
116 Beladeraum
118 Fördervorrichtung
120 Entladeraum
122 Entladevorrichtung
124 Förderrichtung
126 Schleusenvorrichtung
128 Hochdruckseite
130 Wärmeübertrager
132 externe Wärmequelle
134 Umgebung
136 Spülvorrichtung
138 Entgasungsvorrichtung
140 Drosselventil
142 Absaugvorrichtung
144 Aufnahmemediumkreislauf
146 Wasserförderstrecke

Claims

Patentansprüche
1 . Kühlvorrichtung (100) zum Kühlen eines Mediums, umfassend:
eine Verdampfungsvorrichtung (104) zum Verdampfen von Wasser;
eine Vakuumvorrichtung (108) zum Erzeugen eines Unterdrucks in einem Verdampfungsraum (1 12) der Verdampfungsvorrichtung (104); eine Beladevorrichtung (1 14), welche einen Beladeraum (1 16) umfasst, der fluidwirksam mit dem Verdampfungsraum (1 12) der
Verdampfungsvorrichtung (104) verbunden ist und der zumindest teilweise mit einem Aufnahmemedium zum Aufnehmen des verdampften Wassers gefüllt ist;
eine Entladevorrichtung (122), mittels welcher das von dem Aufnahmemedium aufgenommene Wasser aus dem Aufnahmemedium entfernbar und an eine Umgebung (134) der Kühlvorrichtung (100) abgebbar ist.
2. Kühlvorrichtung (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Entladevorrichtung (122) einen Entladeraum (120) umfasst, in welchem das von dem Aufnahmemedium aufgenommene Wasser aus dem Aufnahmemedium entfernbar ist, wobei der Entladeraum (120) räumlich von dem Beladeraum (1 16) der Beladevorrichtung (1 14) getrennt ist.
3. Kühlvorrichtung (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Entladeraum (120) in einem Kühlbetrieb der Kühlvorrichtung (100) einen höheren Druck aufweist als der Beladeraum (1 16).
4. Kühlvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (100) eine Fördervorrichtung (1 18) zum Fördern des Aufnahmemediums von dem Beladeraum (1 16) zu dem
Entladeraum (120) und/oder von dem Entladeraum (120) zu dem Beladeraum (1 16) umfasst. Kühlvorrichtung (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (100) mindestens eine Schleusenvorrichtung (126) umfasst, durch welche das Aufnahmemedium von einer Unterdruckseite (1 10) der
Kühlvorrichtung (100), welcher der Verdampfungsraum (1 12) und/oder der Beladeraum (1 16) zugeordnet ist, auf eine Hochdruckseite (128) der
Kühlvorrichtung (100), welcher der Entladeraum (120) zugeordnet ist, förderbar ist.
Kühlvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (100) mindestens eine Schleusenvorrichtung (126) umfasst, durch welche das Aufnahmemedium von einer Hochdruckseite (128) der Kühlvorrichtung (100), welcher der Entladeraum (120) zugeordnet ist, auf eine Unterdruckseite (1 10) der Kühlvorrichtung (100), welcher der Verdampfungsraum (1 12) und/oder der Beladeraum (1 16) zugeordnet ist, förderbar ist.
Kühlvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (100) eine Fördervorrichtung (1 18) zum Fördern des Aufnahmemediums in einem geschlossenen Kreislauf (144) umfasst.
Kühlvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (100) eine Wasserzuführvorrichtung (106) zur Zuführung von flüssigem Wasser zu der Verdampfungsvorrichtung (104) umfasst.
Kühlvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (100) mindestens einen Wärmeübertrager (102) umfasst, mittels welchem Wärme von einem zu kühlenden Medium auf die Verdampfungsvomchtung (104), insbesondere auf das in der Verdampfungsvorrichtung (104) zu verdampfende Wasser, übertragbar ist.
10. Kühlvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Aufnahmemedium Salz, wässrige Salzlösung, Silicagel,
Mineralien, Hydroxid, ionische Flüssigkeit und/oder Zeolith umfasst oder aus Salz, wässriger Salzlösung, Silicagel, Mineralien, Hydroxid, ionischer Flüssigkeit und/oder Zeolith gebildet ist. 1 1 . Kühlvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (100) mindestens eine Entgasungsvorrichtung (138) zum Entgasen des der Verdampfungsvorrichtung (104) zuzuführenden Wassers und/oder mindestens eine Entgasungsvorrichtung (138) zum Entgasen des mit Wasser zu beladenden Aufnahmemediums umfasst.
12. Kühlvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumvorrichtung (108) zum Erzeugen des Unterdrucks in dem Verdampfungsraum (1 12) der Verdampfungsvorrichtung (104) durch eine Fördervorrichtung (1 18) zum Fördern des Aufnahmemediums gebildet ist.
13. Kühlvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (100) mindestens einen Wärmeübertrager (130) umfasst, mittels welchem Wärme von einer externen
Wärmequelle (132) auf das in einem Entladeraum (120) angeordnete
Aufnahmemedium übertragbar ist.
14. Verfahren zum Kühlen eines Mediums mittels einer Kühlvorrichtung (100),
umfassend:
Beaufschlagen eines Verdampfungsraumes (1 12) einer Verdamp- fungsvorrichtung (104) mit einem Unterdruck;
Zuführen von flüssigem Wasser zu dem Verdampfungsraum (1 12); Verdampfen des Wassers in dem Verdampfungsraum (1 12);
Zuführen des verdampften Wassers von dem Verdampfungsraum (1 12) zu einem Beladeraum (1 16) einer Beladevorrichtung (1 14), welcher fluidwirksam mit dem Verdampfungsraum (1 12) verbunden ist und welcher zumindest teilweise mit einem Aufnahmemedium zum Aufnehmen des verdampften Wassers gefüllt ist;
Aufnehmen des verdampften Wassers mittels des Aufnahmemediums; Entfernen des von dem Aufnahmemedium aufgenommenen Wassers aus dem Aufnahmemedium und Abgeben des Wassers an eine Umgebung (134) der Kühlvorrichtung (100).
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmemedium nach der Aufnahme des Wassers aus dem Beladeraum (1 16) entnommen und einem Entladeraum (120) einer Entladevorrichtung (122) der Kühlvorrichtung (100) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmemedium zum Entfernen des von dem Aufnahmemedium
aufgenommenen Wassers aus dem Aufnahmemedium auf eine Temperatur erhitzt wird, welche die Temperatur des mittels der Kühlvorrichtung (100) zu kühlenden Mediums vor der Kühlung desselben übersteigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmemedium nach dem Entfernen des von dem Aufnahmemedium aufgenommenen Wassers aus dem Aufnahmemedium und/oder vor dem
Zuführen des Aufnahmemediums zu dem Beladeraum (1 16) gekühlt wird.
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