EP3333494A1 - Verfahren, anlage und system zur luftverbesserung in einem gebäude - Google Patents

Verfahren, anlage und system zur luftverbesserung in einem gebäude Download PDF

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Publication number
EP3333494A1
EP3333494A1 EP16020484.8A EP16020484A EP3333494A1 EP 3333494 A1 EP3333494 A1 EP 3333494A1 EP 16020484 A EP16020484 A EP 16020484A EP 3333494 A1 EP3333494 A1 EP 3333494A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
building
air
oxygen
container
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16020484.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Benjamin Halde
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Priority to EP16020484.8A priority Critical patent/EP3333494A1/de
Priority to PCT/EP2017/025359 priority patent/WO2018103896A1/de
Publication of EP3333494A1 publication Critical patent/EP3333494A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F8/00—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying
    • F24F8/60—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by adding oxygen

Definitions

  • the invention relates to a method for air conditioning in a building, a corresponding system and a corresponding system according to the preambles of the independent claims.
  • air consumed is understood to mean, in particular, air with an oxygen and increased carbon dioxide content reduced by human respiration or the activity of machines, in particular internal combustion engines, in relation to atmospheric air.
  • ambient air is meant air that is drawn in from the environment of the building. In conventional ventilation systems so that an exchange of air with the environment is made. This can be assisted by air circulation of the air in the building itself as well as suitable conditioning such as drying, humidification, heating, cooling or filtering.
  • the ambient air of a building may be so poorly contaminated that it is detrimental to human health or should not enter a building for other reasons such as odors people stay permanently.
  • treatment of the air for example by means of suitable adsorbers or filters, in particular using activated charcoal, washes and the like, can be carried out while it is sucked in and / or before it is distributed in the building.
  • a suitable treatment it is also possible, if appropriate, not to remove all unwanted components from the air. For example, a reduced level of oxygen or an increase in carbon dioxide can not be compensated in this way.
  • the present invention therefore has as its object to facilitate the air improvement in appropriate situations or only to enable.
  • cryogenic separation of air in air separation plants is known and, for example at H.-W. Haring (ed.), Industrial Gases Processing, Wiley-VCH, 2006 , in particular Section 2.2.5, "Cryogenic Rectification" described.
  • Air separation plants have distillation column systems which can be designed, for example, as two-column systems, in particular as classic Linde double-column systems, but also as three-column or multi-column systems.
  • distillation columns can be provided for obtaining further air components, in particular the noble gases krypton, xenon and / or argon.
  • the distillation columns of said distillation column systems are operated at different pressure levels.
  • Known double column systems have a so-called high-pressure column (also referred to as a pressure column, medium-pressure column or lower column) and a so-called low-pressure column (also referred to as the upper column).
  • the pressure level of the high pressure column is for example 4 to 6 bar, in particular about 5 bar.
  • the low-pressure column is operated at a pressure level of, for example, 1.3 to 1.7 bar, in particular about 1.5 bar.
  • pressures are in particular absolute pressures at the top of said columns.
  • an "air product” is any product that can be produced, at least by compressing and cooling air, and particularly, but not necessarily, by subsequent cryogenic rectification.
  • these may be liquid or gaseous oxygen (LOX, GOX), liquid or gaseous nitrogen (LIN, GAN), liquid or gaseous argon (LAR, GAR), liquid or gaseous xenon, liquid or gaseous krypton, liquid or gaseous neon , liquid or gaseous helium, etc. but also, for example, liquid air (LAIR).
  • the present invention uses oxygen-containing liquid air products, such as, for example, pure liquid oxygen, oxygen-enriched liquid air, or merely liquefied air.
  • several air products for example, liquid oxygen and liquid nitrogen, may be mixed as needed within the scope of the present invention and used accordingly.
  • cryogenic liquid or a corresponding fluid, air liquefaction product, electricity, etc. is here understood a liquid medium whose boiling point is well below the respective ambient temperature and, for example, 200 K or less, in particular 220 K or less.
  • cryogenic media are liquid air, liquid oxygen, liquid nitrogen in the above sense, liquid propane, etc.
  • the present invention is based on a method for improving the air quality in a building, in which an oxygen-containing, gaseous fluid stream is supplied to the building and distributed in the building.
  • the method is similar to known Ventilation method in which appropriate air flows from ambient air are fed into buildings and distributed by means of suitable ventilation devices in these buildings, for example, in several rooms.
  • the oxygen-containing, gaseous fluid stream is formed at least partially using an oxygen-containing, liquid air product stored in a container and taken from the container.
  • an oxygen-containing, liquid air product of defined purity and composition is used for the ventilation, and thus for improving the air quality.
  • suitable containers for example gas cylinders or tanks. If the oxygen-containing, liquid air product is consumed, a suitable container can be replaced with suitable dimensioning and replaced by a new, full container. It is also possible to fill a corresponding container on site, for example using a tanker vehicle.
  • liquid air can be used as the liquefied, oxygen-containing air product.
  • This can be generated in an air separation plant of the type described above, but also in a pure air liquefaction plant, which does not have a distillation column system, but only facilities for air liquefaction.
  • an oxygen-enriched liquid (English Enriched Liquid) from the (high) pressure column of an air separation plant is suitable for this purpose.
  • spent oxygen can be replaced more quickly and using fewer feeds so that smaller quantities of a corresponding liquid air product are needed.
  • oxygen sensors can be used and it can be a Supplementation with oxygen based on a corresponding value.
  • liquid oxygen can also be used. It is also possible to use several liquid air products.
  • the oxygen-containing, gaseous fluid stream which is supplied to the building and distributed in the building, thereby using the stored in the container and the container extracted oxygen-containing, liquid air product and using a stored in another container and the other container removed further
  • Air product in particular a nitrogen-rich air product, for example, pure nitrogen, are formed.
  • a nitrogen-rich air product for example, pure nitrogen
  • the oxygen-containing, liquid air product used to form the oxygen-containing, gaseous fluid stream in particular in a heat exchanger, is heated and thereby vaporized or transferred from the liquid into the supercritical state at a correspondingly high pressure.
  • the heat exchanger can be designed in any suitable form, for example as a fin tube heat exchanger for exchange with a gaseous environment or as a countercurrent heat exchanger. If an "evaporator" is mentioned below, all embodiments of heat exchangers which are suitable for evaporation are included here.
  • This heat exchanger or evaporator can be operated at least partially using ambient heat, solar heat and / or electric heat. The effect of ambient heat and solar heat can be controlled for example by a suitable cover or shading of an evaporator.
  • Other heat sources, such as burners, may be used in the present invention.
  • a corresponding heat exchanger or evaporator at least partially using sensible heat from building air of the building.
  • This building air can be removed from the building and then returned to the building. It undergoes cooling during the heat exchange, so that energy savings can be achieved in existing air conditioning systems.
  • heat exchanger or evaporator with heat exchange structures, which are integrated into a ventilation or air conditioning of the building.
  • fin tubes or other suitable heat exchange structures can be integrated into ventilation ducts of the ventilation or air conditioning system of the building, so that in this way causes cooling and, for example, an air conditioner can be supported.
  • an amount of heating in the evaporator may be adjusted based on one or more temperatures in the building. This makes it possible to carry out a building temperature control, in particular cooling, using the vaporized, oxygen-containing air product.
  • a building temperature control in particular cooling
  • existing air conditioners and heaters can be used.
  • air may be taken from the building in an amount corresponding to an amount of the oxygen-containing, gaseous fluid flow supplied to the building and blown off into the surroundings. In this way, a particularly simple mass balance can be made.
  • the building air taken, processed and re-supplied to the building can in particular include adsorption for drying and removal or reduction of undesired components, for example and in particular carbon dioxide.
  • undesired components for example and in particular carbon dioxide.
  • the consumed oxygen can be replenished.
  • oxygen-rich air products such as liquid oxygen-enriched air and liquid oxygen can be used.
  • the removal or reduction of carbon dioxide makes it possible to manage with smaller feed quantities in the form of the oxygen-containing, liquid air product, so that, for example, supply and refill cycles for the corresponding containers can be reduced.
  • the actual oxygen content in the building or the supplied fluid flow can be continuously monitored and adjusted accordingly.
  • the carbon dioxide content is preferably continuously monitored to ensure the functioning of the absorption system. If necessary, it can be shut down and the building can only be supplied with the air product (s) in the short term, or with ambient air in an emergency.
  • the air taken from the building is supplied in particular to one or more blowers and / or one or more compressors.
  • the blower or blowers and / or the compressor (s) can thereby be driven using an electric motor and / or using a flattening machine, in which at least part of the oxygen-containing air product vaporized in the evaporator is expanded.
  • in particular released relaxation work can be used in an energy-saving manner for a compression.
  • a “compressor” is understood to mean a device which is set up for compressing at least one gaseous stream from at least one inlet pressure at which it is fed to the compressor to at least one final pressure at which it is taken from the compressor.
  • the compressor forms a structural unit, however, which may have a plurality of "compressor stages” in the form of known piston, screw and / or Schaufelrad- or turbine assemblies. In particular, these compressor stages are driven by means of a common drive, for example via a common shaft.
  • a “blower” is characterized in contrast to a compressor essentially by the fact that its main task is not the compression of a gas stream but primarily the conveying of a corresponding gas stream, for example by a heat exchanger or an adsorber.
  • a certain pressure ratio between inlet pressure and final pressure for example a pressure ratio of 1.3 to 3.0 (compared to a pressure ratio of more than 3.0 in a typical compressor), also arises on a fan.
  • a “fan” is a fan that is typically characterized by an even lower pressure ratio, especially in the range of 1.0 to 1.3.
  • the inventive method can be used in particular in a small building or a large building.
  • a small building is, in particular, a single or smaller apartment building or a small business enterprise.
  • a large building is in particular an office building of appropriate size, a skyscraper, a factory, a train station, an airport, etc.
  • the present invention further relates to a facility for improving the air in a building, comprising means adapted to supply the building with an oxygen-containing gaseous fluid stream and distribute it in the building.
  • the system is adapted to at least partially form the oxygen-containing, gaseous fluid stream using an oxygen-containing, liquid air product stored in a container and taken from the container.
  • a system for improving the air which is also proposed according to the invention, comprises a building and the installation just described according to different embodiments.
  • a corresponding system and a corresponding system are according to a particularly preferred embodiment for carrying out a method set up as previously explained.
  • the features and advantages explained above are therefore expressly referred to.
  • FIG. 1 a system according to an embodiment of the invention is illustrated in the form of a schematic diagram.
  • FIG. 2 For example, a system according to another embodiment of the invention is illustrated in the form of a schematic diagram.
  • FIG. 1 a system according to an embodiment of the invention is illustrated in the form of a schematic diagram and designated overall by 1.
  • the system 1 is provided for the improvement of air in a small building 10, in particular a single or multiple dwelling, a smaller commercial enterprise and the like, and includes such a small building 10. Further, the system 1 comprises an air conditioning plant, which in FIG. 1 total is designated 100.
  • a liquid, oxygen-containing air product is provided in a container 101.
  • the container 101 may in particular be a gas cylinder of conventional type.
  • the use of thermally insulated containers 101 is possible.
  • the container 101 has dimensions that allow it to be transported in the usual way.
  • the container 101 is adapted to be replaced after consumption of the contained liquid oxygen-containing air product by a filled container 101, which may be delivered to the small building 10.
  • a further air product stored in a further container 151 and taken from the further container 151 for example a nitrogen-rich air product, can furthermore be used.
  • the following explanations regarding the container 101 and the corresponding oxygen-rich air product also apply correspondingly to the container 151.
  • the connection of the container 151 is not shown in detail.
  • the container 101 is connected to a line 103, which in turn is coupled to an evaporator 104.
  • the liquid, oxygen-containing air product can be evaporated from the container 101. It is then supplied to the small building 10 and distributed here via an existing or provided as part of the system 1 ventilation system (not shown), for example, in different rooms of the small building 10.
  • a line 106 For discharging spent air and for mass balance to the air supplied via the line 105, a line 106 is provided, which may be coupled to a fan 107, for example one or more tube fans. Alternatively, it may also be provided a discharge of spent air and mass balance on one or more air vents, ventilation grille and the like. It can also be provided a plurality of corresponding lines 106 and blower 107. The exhausted air via the line (s) 106 and the blower or blowers 107 can be blown off via a line 108 into the environment.
  • the liquid, oxygen-containing air product is evaporated from the container 101 in the evaporator 104.
  • the temperature of the vaporized, oxygen-containing air product can be adjusted, so that the air freshening system 1 can be set up in the small building 10 at the same time for setting a specific room temperature.
  • a temperature controller 109 is provided, which can regulate an influence of heat sources on the evaporator 104 on the basis of one or more temperatures detected in the small building 10 via a control line 110.
  • ambient heat 111 solar heat 112, electrical heat 113 exemplified.
  • These and other heat sources can be brought to act on the evaporator 104 alternatively to each other or in any combination together to varying degrees.
  • sensible heat 152 of the building air of the small building 10 can be used, which can be led out for this purpose, for example, from the small building 10.
  • suitable heat exchange structures of the evaporator 104 into a ventilation system of the small building 10.
  • the use of the sensible heat 152 of the building air of the small building 10 may be under the control of the temperature controller 109.
  • a variable heating can be effected, or by means of different heat settings of an electric heater, an adjustable heating can be achieved.
  • control and regulating devices can be provided for a corresponding heating.
  • a temperature of the vaporized, oxygen-containing air product in or directly downstream of the evaporator 104 can be detected, so that, if appropriate, a faster control or regulation is possible.
  • FIG. 2 a system according to another embodiment of the invention is illustrated in the form of a schematic diagram and denoted overall by 2. Unlike the in FIG. 1 illustrated system 1 is the system 2 for supplying a large building 20, such as an office complex, a larger residential building or a larger business establishment.
  • the air conditioning system is designated 200 for better distinctness.
  • a container 114 for the oxygen-containing, liquefied air product may be provided, in addition to or as an alternative to the relatively small container 101 to use a container 114 for the oxygen-containing, liquefied air product.
  • This is in particular a thermally insulated large tank, for example, which can be periodically filled by a tanker with the oxygen-containing, liquefied air product.
  • There may also be several corresponding large tanks.
  • smaller containers 101 may continue to be present and be used, for example, when the container 114 is refilled via a tanker as explained.
  • the container 114 can be filled via a line 115.
  • the oxygen-containing, liquefied air product can be taken from the container 114 via a line 116 and also fed to the evaporator 104.
  • a further larger container 153 can be used, to which a further air product, for example a nitrogen-rich air product, can be removed.
  • a further air product for example a nitrogen-rich air product
  • the temperature control already too FIG. 1 is explained with reference to the elements 109 to 113, may also be present in the air conditioning system 2 for the large building 20.
  • sensible heat 152 of the building air of the large building 20 can also be used here.
  • the vaporized, oxygen-rich air product in the line 105 is at least partially fed via a line 117 of a relaxation machine 118, such as a turboexpander, and relaxed there.
  • An amount of vaporized, oxygen-rich air product carried in line 105 can be adjusted via a valve 119.
  • a flow rate regulator 120 can be used, which can be connected via a control line 121 to a ventilation regulator 122.
  • the ventilation controller 122 may sense air quality or one or more air parameters of the air in the large building 20.
  • the vaporized, oxygen-containing air product expanded in the expansion machine 118 can be fed by a line 121 to a heat exchanger 122, heated therein, and combined via a line 123 with circulating air (see below) in a line 124. After an optional humidification in a humidifier 125, the air can be fed via a line 126 into the large building 20 and distributed there, for example, via a ventilation system in several rooms.
  • Exhausted air (hereinafter referred to as the "circulating air" already mentioned above because it is returned to the large building 20) can be discharged from the large building 20 via a duct 127. This is supplied to a compression in a mechanically coupled to the expansion machine 118 compressor 128. It is alternatively also possible to provide, for example, an electric drive for driving the compressor 128. In this case, the expansion machine 118 can be dispensed with and the vaporized, oxygen-containing air product from the line 117 can be fed directly to the heat exchanger 122.
  • the compressed circulating air is supplied to the heat exchanger 122, where in particular the heat of compression can be dissipated. Subsequently, a portion of the circulating air is fed via a line 130 to an adsorber 131 and treated there in a suitable manner, for example, freed of water and carbon dioxide.
  • the adsorber 131 has a pair of adsorbent containers which are filled with a suitable adsorbent material and operated in alternating operation.
  • a further part of the circulating air can be used, which is supplied via a line 132 to an electric heater 133, where it is heated and fed to the adsorber via a further line 134.
  • an electric heater 133 For the function of a corresponding adsorber 131, reference should be made to the literature quoted with reference to air separation plants, for example Haring, FIG. 2 . 3A and related explanations.
  • the circulating air treated in the adsorber 131 is combined via the already mentioned line 124 with the vaporized, oxygen-containing air product in the line 123 and fed to the moistening in the moistener 125.
  • the vaporized, oxygen-containing air product can also be transferred in part directly from the line 105 into the line 132 and thus used for the regeneration of the adsorber 131.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Luftverbesserung in einem Gebäude (10, 20), bei dem dem Gebäude (10, 20) ein sauerstoffhaltiger, gasförmiger Fluidstrom zugeführt und in dem Gebäude (10, 20) verteilt wird. Es ist vorgesehen, dass der sauerstoffhaltige, gasförmige Fluidstrom zumindest teilweise unter Verwendung eines in einem Behälter (101, 114) gespeicherten und dem Behälter (101, 114) entnommenen sauerstoffhaltigen, flüssigen Luftprodukts gebildet wird. Eine entsprechende Anlage (100, 200) und ein entsprechendes System (1, 2) sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Luftverbesserung in einem Gebäude, eine entsprechende Anlage und ein entsprechendes System gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
    • Stand der Technik
  • Zur Luftverbesserung in Gebäuden sind Belüftungsanlagen unterschiedlichster Art bekannt. Diese dienen in der Regel dazu, verbrauchte Luft durch Umgebungsluft zu ersetzen. Unter "verbrauchter Luft" wird dabei nachfolgend insbesondere Luft mit einem durch die menschliche Atmung bzw. die Aktivität von Maschinen, insbesondere Verbrennungskraftmaschinen, gegenüber atmosphärischer Luft vermindertem Sauerstoff- und erhöhtem Kohlendioxidgehalt verstanden. Unter "Umgebungsluft" wird Luft verstanden, die aus der Umgebung des Gebäudes angesaugt wird. In herkömmlichen Belüftungsanlagen wird damit ein Luftaustausch mit der Umgebung vorgenommen. Dies kann durch eine Luftumwälzung der Luft in dem Gebäude selbst sowie eine geeignete Konditionierung wie beispielsweise Trocknung, Befeuchtung, Erwärmung, Abkühlung oder Filterung unterstützt werden.
  • Insbesondere in stark industriell oder durch den motorisierten Straßenverkehr geprägten Regionen kann die Umgebungsluft eines Gebäudes gegebenenfalls durch Kontaminationen eine derart schlechte Qualität aufweisen, dass sie der menschlichen Gesundheit abträglich ist oder aus anderen Gründen, beispielsweise durch Gerüche, nicht in ein Gebäude gelangen sollte, in dem sich Menschen dauerhaft aufhalten. In solchen Fällen kann eine Aufbereitung der Luft, beispielsweise durch geeignete Adsorber oder Filter, insbesondere unter Verwendung von Aktivkohle, Wäschen und dergleichen, vorgenommen werden, während sie angesaugt und/oder bevor sie im Gebäude verteilt wird. Dies erweist sich jedoch in der Praxis als sehr aufwendig und teuer. Auch können mittels einer entsprechenden Aufbereitung auch gegebenenfalls nicht sämtliche unerwünschten Komponenten aus der Luft entfernt werden. Beispielsweise ein reduzierter Gehalt an Sauerstoff oder eine Erhöhung von Kohlendioxid lässt sich auf diese Weise nicht ausgleichen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, die Luftverbesserung in entsprechenden Situationen zu erleichtern bzw. erst zu ermöglichen.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Luftverbesserung in einem Gebäude, eine entsprechende Anlage und ein entsprechendes System gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Vor der Erläuterung der Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deren Grundlagen und die verwendeten Begriffe erläutert.
  • Die Herstellung von Luftprodukten in flüssigem oder gasförmigem Zustand durch Tieftemperaturzerlegung von Luft in Luftzerlegungsanlagen ist bekannt und beispielsweise bei H.-W. Häring (Hrsg.), Industrial Gases Processing, Wiley-VCH, 2006, insbesondere Abschnitt 2.2.5, "Cryogenic Rectification", beschrieben.
  • Luftzerlegungsanlagen weisen Destillationssäulensysteme auf, die beispielsweise als Zweisäulensysteme, insbesondere als klassische Linde-Doppelsäulensysteme, aber auch als Drei- oder Mehrsäulensysteme ausgebildet sein können. Neben den Destillationssäulen zur Gewinnung von Stickstoff und/oder Sauerstoff in flüssigem und/oder gasförmigem Zustand, also den Destillationssäulen zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung, können Destillationssäulen zur Gewinnung weiterer Luftkomponenten, insbesondere der Edelgase Krypton, Xenon und/oder Argon, vorgesehen sein.
  • Die Destillationssäulen der genannten Destillationssäulensysteme werden auf unterschiedlichen Druckniveaus betrieben. Bekannte Doppelsäulensysteme weisen eine sogenannte Hochdrucksäule (auch als Drucksäule, Mitteldrucksäule oder untere Säule bezeichnet) und eine sogenannte Niederdrucksäule (auch als obere Säule bezeichnet) auf. Das Druckniveau der Hochdrucksäule beträgt beispielsweise 4 bis 6 bar, insbesondere etwa 5 bar. Die Niederdrucksäule wird auf einem Druckniveau von beispielsweise 1,3 bis 1,7 bar, insbesondere etwa 1,5 bar, betrieben. Bei den hier angegebenen Drücken handelt es sich insbesondere um Absolutdrücke am Kopf der genannten Säulen.
  • Die in einer Luftzerlegungsanlage eingesetzten Vorrichtungen sind in der zitierten Fachliteratur, beispielsweise bei Häring in Abschnitt 2.2.5.6, "Apparatus", beschrieben. Sofern die nachfolgenden Definitionen nicht hiervon abweichen, wird daher zum Sprachgebrauch, der im Rahmen der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, ausdrücklich auf die zitierte Fachliteratur verwiesen.
  • Ein "Luftprodukt" ist im hier verwendeten Sprachgebrauch jedes Produkt, das zumindest durch Verdichten und Abkühlen von Luft und insbesondere, jedoch nicht notwendigerweise, durch eine anschließende Tieftemperaturrektifikation hergestellt werden kann. Insbesondere kann es sich hierbei um flüssigen oder gasförmigen Sauerstoff (LOX, GOX), flüssigen oder gasförmigen Stickstoff (LIN, GAN), flüssiges oder gasförmiges Argon (LAR, GAR), flüssiges oder gasförmiges Xenon, flüssiges oder gasförmiges Krypton, flüssiges oder gasförmiges Neon, flüssiges oder gasförmiges Helium usw. handeln, aber auch beispielsweise um Flüssigluft (LAIR). Die vorliegende Erfindung verwendet sauerstoffhaltige, flüssige Luftprodukte, also beispielsweise reinen flüssigen Sauerstoff, sauerstoffangereicherte Flüssigluft oder lediglich verflüssigte Luft. Auch können mehrere Luftprodukte, beispielsweise flüssiger Sauerstoff und flüssiger Stickstoff, im Rahmen der vorliegenden Erfindung nach Bedarf gemischt und entsprechend eingesetzt werden.
  • Unter einer "tiefkalten" Flüssigkeit, bzw. einem entsprechenden Fluid, Luftverflüssigungsprodukt, Strom usw. wird hier ein flüssiges Medium verstanden, dessen Siedepunkt deutlich unterhalb der jeweiligen Umgebungstemperatur liegt und beispielsweise 200 K oder weniger, insbesondere 220 K oder weniger, beträgt. Beispiele für tiefkalte Medien sind flüssige Luft, flüssiger Sauerstoff, flüssiger Stickstoff im obigen Sinn, flüssiges Propan usw.
    • Vorteile der Erfindung.
  • Die vorliegende Erfindung geht von einem Verfahren zur Luftverbesserung in einem Gebäude aus, bei dem dem Gebäude ein sauerstoffhaltiger, gasförmiger Fluidstrom zugeführt und in dem Gebäude verteilt wird. Insoweit ähnelt das Verfahren bekannten Belüftungsverfahren, bei denen entsprechende Luftströme aus Umgebungsluft in Gebäude eingespeist und mittels geeigneter Lüftungseinrichtungen in diesen Gebäuden, beispielsweise in mehrere Räume, verteilt werden.
  • Erfindungsgemäß ist jedoch vorgesehen, dass der sauerstoffhaltige, gasförmige Fluidstrom zumindest teilweise unter Verwendung eines in einem Behälter gespeicherten und dem Behälter entnommenen sauerstoffhaltigen, flüssigen Luftprodukts gebildet wird.
  • Auf diese Weise braucht für die Belüftung des Gebäudes keine möglicherweise ungeeignete, weil beispielsweise kontaminierte, Umgebungsluft verwendet werden. Stattdessen wird für die Belüftung, und damit zur Luftverbesserung, ein sauerstoffhaltiges, flüssiges Luftprodukt mit definierter Reinheit und Zusammensetzung eingesetzt. Dieses kann in Form geeigneter Behälter, beispielsweise Gaszylindern oder Tanks, bereitgehalten werden. Ist das sauerstoffhaltige, flüssige Luftprodukt verbraucht, kann ein entsprechender Behälter bei geeigneter Dimensionierung ausgetauscht und durch einen neuen, vollen Behälter ersetzt werden. Es ist auch möglich, einen entsprechenden Behälter vor Ort, beispielsweise unter Verwendung eines Tankfahrzeugs, zu befüllen.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann als das verflüssigte, sauerstoffhaltige Luftprodukt beispielsweise Flüssigluft verwendet werden. Diese kann in einer Luftzerlegungsanlage der zuvor beschriebenen Art, aber auch in einer reinen Luftverflüssigungsanlage, die nicht über ein Destillationssäulensystem, sondern nur über Einrichtungen zur Luftverflüssigung verfügt, erzeugt werden.
  • Mit besonderem Vorteil wird als das verflüssigte, sauerstoffhaltige Luftprodukt ein gegenüber atmosphärischer Luft an Sauerstoff angereichertes, flüssiges Luftprodukt verwendet. In besonderer Weise eignet sich hierfür eine sauerstoffangereicherte Flüssigkeit (engl. Enriched Liquid) aus der (Hoch-)Drucksäule einer Luftzerlegungsanlage. Bei der Verwendung eines an Sauerstoff angereicherten, flüssigen Luftprodukts kann verbrauchter Sauerstoff schneller und unter Verwendung geringerer Einspeisemengen ersetzt werden, so dass geringere Mengen eines entsprechenden flüssigen Luftprodukts benötigt werden. In diesem Zusammenhang können insbesondere auch Sauerstoffsensoren eingesetzt werden und es kann eine Ergänzung an Sauerstoff auf Grundlage eines entsprechenden Werts erfolgen. Grundsätzlich ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch möglich, einen Sauerstoffgehalt in der Gebäudeluft auf einen Wert oberhalb jenes in atmosphärischer Luft einzustellen.
  • Ferner kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch flüssiger Sauerstoff eingesetzt werden. Es ist auch möglich, mehrere flüssige Luftprodukte einzusetzen. Insbesondere kann der sauerstoffhaltige, gasförmige Fluidstrom, der dem Gebäude zugeführt und in dem Gebäude verteilt wird, dabei unter Verwendung des in dem Behälter gespeicherten und dem Behälter entnommenen sauerstoffhaltigen, flüssigen Luftprodukts sowie unter Verwendung eines in einem weiteren Behälter gespeicherten und dem weiteren Behälter entnommenen weiteren Luftprodukts, insbesondere eines stickstoffreichen Luftprodukts, beispielsweise von reinem Stickstoff, gebildet werden. Beispielsweise kann dadurch im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Gemisch aus Stickstoff und Sauerstoff mit gewünschtem Sauerstoff- bzw. Stickstoffgehalt gebildet werden, mittels dessen ein reduzierter Sauerstoffgehalt in dem Gebäude ausgeglichen werden kann. Auch in diesem Zusammenhang können die erwähnten Sauerstoffsensoren eingesetzt werden
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird das zur Bildung des sauerstoffhaltigen, gasförmigen Fluidstroms verwendete sauerstoffhaltige, flüssige Luftprodukt, insbesondere in einem Wärmetauscher, erwärmt und dadurch verdampft bzw. bei entsprechend hohem Druck vom flüssigen in den überkritischen Zustand überführt. Der Wärmetauscher kann in beliebiger geeigneter Form, beispielsweise als Flossenrohrwärmetauscher zum Austausch mit einer gasförmigen Umgebung oder als Gegenstromwärmetauscher ausgebildet sein. Ist nachfolgend von einem "Verdampfer" die Rede, sind sämtliche Ausführungsformen von Wärmetauschern, die sich zur Verdampfung eignen, hiervon umfasst. Dieser Wärmetauscher bzw. Verdampfer kann dabei zumindest teilweise unter Verwendung von Umgebungswärme, Solarwärme und/oder Elektrowärme betrieben werden. Die Einwirkung von Umgebungswärme und Solarwärme kann beispielsweise durch eine geeignete Abdeckung bzw. Abschattung eines Verdampfers gesteuert werden. Auch andere Wärmequellen, beispielsweise Brenner, können im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es auch möglich, einen entsprechenden Wärmetauscher bzw. Verdampfer zumindest teilweise unter Verwendung von fühlbarer Wärme von Gebäudeluft des Gebäudes zu betreiben. Diese Gebäudeluft kann dabei aus dem Gebäude heraus- und anschließend wieder in das Gebäude zurückgeführt werden. Sie erfährt beim Wärmetausch eine Abkühlung, so dass eine Energieeinsparung in vorhandenen Klimaanlagen erzielt werden kann.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann auch vorgesehen sein, einen entsprechenden Wärmetauscher bzw. Verdampfer mit Wärmetauschstrukturen auszubilden, die in eine Belüftungs- bzw. Klimaanlage des Gebäudes integriert sind. Beispielsweise können Flossenrohre oder andere geeignete Wärmetauschstrukturen in Belüftungskanäle der Belüftungs- bzw. Klimaanlage des Gebäudes integriert sein, so dass auch auf diese Weise eine Abkühlung bewirkt und beispielsweise eine Klimaanlage unterstützt werden kann.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Umfang der Erwärmung in dem Verdampfer auf Grundlage einer oder mehrerer Temperaturen in dem Gebäude eingestellt werden. Dies erlaubt es, unter Verwendung des verdampften, sauerstoffhaltigen Luftprodukts eine Gebäudetemperierung vorzunehmen, insbesondere eine Kühlung. Zusätzlich können jedoch beispielsweise vorhandene Klimaanlagen und Heizungen eingesetzt werden.
  • Insbesondere bei einem kleineren Gebäude kann dem Gebäude Luft in einer Menge, die einer Menge des dem Gebäude zugeführten sauerstoffhaltigen, gasförmigen Fluidstroms entspricht, entnommen und in die Umgebung abgeblasen werden. Auf diese Weise kann eine besonders einfache Massebilanzierung vorgenommen werden.
  • Insbesondere bei einem größeren Gebäude kann es sich dagegen als wirtschaftlicher erweisen, wenn dem Gebäude Luft entnommen, aufbereitet und dem Gebäude erneut zugeführt wird. Die Aufbereitung solcher "Umluft" kann dabei insbesondere eine Adsorption zur Trocknung und Entfernung bzw. Reduzierung unerwünschter Komponenten, beispielsweise und insbesondere Kohlendioxid, umfassen. Auf diese Weise können unerwünschte Komponenten entfernt und, insbesondere bei der Verwendung eines an Sauerstoff angereicherten flüssigen Luftprodukts, der verbrauchte Sauerstoff ergänzt werden. Wird Kohlendioxid durch die Adsorption entfernt oder reduziert, braucht nur noch der reduzierte Sauerstoffgehalt ausgeglichen zu werden. Hierzu können insbesondere die zuvor erwähnten sauerstoffreichen Luftprodukte wie flüssige sauerstoffangereicherte Luft und flüssiger Sauerstoff eingesetzt werden. Die Entfernung bzw. Reduzierung von Kohlendioxid erlaubt es, mit geringeren Zuspeisemengen in Form des sauerstoffhaltigen, flüssigen Luftprodukts auszukommen, so dass sich beispielsweise Liefer- und Nachfüllzyklen für die entsprechenden Behälter reduzieren lassen. Der tatsächliche Sauerstoffgehalt in dem Gebäude oder dem zugeführten Fluidstrom kann dabei kontinuierlich überwacht und entsprechend eingestellt werden. Auch der Kohlendioxidgehalt wird vorzugsweise kontinuierlich überwacht, um eine Funktionsfähigkeit der Absorptionsanlage sicherzustellen. Bei Bedarf kann diese stillgelegt und das Gebäude kurzfristig nur mit dem oder den Luftprodukten, oder im Notfall mit Umgebungsluft, versorgt werden.
  • Es ist auch möglich, im Rahmen der Adsorption unerwünschte Feuchtigkeit abzuführen. Auch auf diese Weise wird es möglich, die Leistung einer Klimaanlage in dem Gebäude zu reduzieren, da bekanntermaßen für trockene Luft eine geringere Abkühlleistung erforderlich ist als für feuchte Luft. Als Adsorber für die Adsorption können insbesondere Molsiebadsorber eingesetzt werden, wie sie aus dem Bereich der Luftzerlegung zur Aufbereitung der Einsatzluft verwendet werden können. Durch eine nachfolgende Befeuchtung kann der Wassergehalt der Luft in dem Gebäude auf einen verträglichen Wert eingestellt werden.
  • Vor der Adsorption wird die dem Gebäude entnommene Luft insbesondere einem oder mehreren Gebläsen und/oder einem oder mehreren Verdichtern zugeführt. Das oder die Gebläse und/oder der oder die Verdichter können dabei unter Verwendung eines Elektromotors und/oder unter Verwendung einer Entspannungsmaschine angetrieben wird, in welcher ihrerseits zumindest ein Teil des in dem Verdampfer verdampften, sauerstoffhaltigen Luftprodukts entspannt wird. In letzterem Fall kann insbesondere freiwerdende Entspannungsarbeit in energiesparender Weise für eine Verdichtung verwendet werden.
  • Unter einem "Verdichter" wird eine Vorrichtung verstanden, die zum Verdichten wenigstens eines gasförmigen Stroms von wenigstens einem Eingangsdruck, bei dem dieser dem Verdichter zugeführt wird, auf wenigstens einen Enddruck, bei dem dieser dem Verdichter entnommen wird, eingerichtet ist. Der Verdichter bildet dabei eine bauliche Einheit, die jedoch mehrere "Verdichterstufen" in Form bekannter Kolben-, Schrauben- und/oder Schaufelrad- bzw. Turbinenanordnungen aufweisen kann. Insbesondere werden diese Verdichterstufen mittels eines gemeinsamen Antriebs, beispielsweise über eine gemeinsame Welle, angetrieben.
  • Ein "Gebläse" zeichnet sich im Gegensatz zu einem Verdichter im Wesentlichen dadurch aus, dass seine Hauptaufgabe nicht die Verdichtung eines Gasstroms sondern primär das Fördern eines entsprechenden Gasstroms, beispielsweise durch einen Wärmetauscher oder einen Adsorber, ist. Auch an einem Gebläse stellt sich ein gewisses Druckverhältnis zwischen Eingangsdruck und Enddruck, beispielsweise ein Druckverhältnis von 1,3 bis 3,0 (gegenüber einem Druckverhältnis von mehr als 3,0 bei einem typischen Verdichter) ein. Ein "Ventilator" ist ein Gebläse, das sich typischerweise durch ein nochmals geringeres Druckverhältnis, insbesondere im Bereich von 1,0 bis 1,3, auszeichnet.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere bei einem Kleingebäude oder einem Großgebäude eingesetzt werden. Bei einem Kleingebäude handelt es sich insbesondere um ein Ein- oder kleineres Mehrfamilienhaus oder einen kleinen Gewerbebetrieb. Ein Großgebäude ist insbesondere ein Bürogebäude entsprechender Größe, ein Hochhaus, eine Fabrikhalle, ein Bahnhof, ein Flughafen usw.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Anlage zur Luftverbesserung in einem Gebäude, mit Mitteln, die dafür eingerichtet sind, dem Gebäude einen sauerstoffhaltigen, gasförmigen Fluidstrom zuzuführen und in dem Gebäude zu verteilen. Erfindungsgemäß ist die Anlage dafür eingerichtet, den sauerstoffhaltigen, gasförmigen Fluidstrom zumindest teilweise unter Verwendung eines in einem Behälter gespeicherten und dem Behälter entnommenen sauerstoffhaltigen, flüssigen Luftprodukts zu bilden.
  • Ein System zur Luftverbesserung, das erfindungsgemäß ebenfalls vorgeschlagen wird, umfasst ein Gebäude und die soeben erläuterte Anlage gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen.
  • Eine entsprechende Anlage und ein entsprechendes System sind gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform zur Durchführung eines Verfahrens eingerichtet, wie es zuvor erläutert wurde. Auf die zuvor erläuterten Merkmale und Vorteile wird daher ausdrücklich verwiesen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung schematisch veranschaulicht sind.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • In Figur 1 ist ein System gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in Form eines schematischen Diagramms veranschaulicht.
  • In Figur 2 ist ein System gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in Form eines schematischen Diagramms veranschaulicht.
    • Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
  • In den nachfolgenden Figuren sind Systeme zur Luftverbesserung gemäß besonders bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und werden auf Grundlage der Figuren beschrieben. Für gleiche oder gleich wirkende Elemente werden dabei identische Bezugszeichen verwendet und der Übersichtlichkeit halber nicht wiederholt erläutert.
  • Werden nachfolgend Systeme zur Luftverbesserung beschrieben, gelten die entsprechenden Erläuterung jeweils sinngemäß für entsprechende Einrichtungen bzw. Anlagen und Verfahren zur Luftverbesserung, wobei durch die dargestellten Komponenten in entsprechenden Verfahren jeweils Verfahrensschritte implementiert sein können, wie sie zuvor ausführlich erläutert wurden.
  • In Figur 1 ist ein System gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in Form eines schematischen Diagramms veranschaulicht und insgesamt mit 1 bezeichnet. Das System 1 ist für die Luftverbesserung in einem Kleingebäude 10, insbesondere einem Ein- oder Mehrfamilienhaus, einem kleineren Gewerbebetrieb und dergleichen vorgesehen und umfasst ein solches Kleingebäude 10. Ferner umfasst das System 1 eine Anlage zur Luftverbesserung, die in Figur 1 insgesamt mit 100 bezeichnet ist.
  • In der Anlage 100 zur Luftverbesserung wird ein flüssiges, sauerstoffhaltiges Luftprodukt, insbesondere unter Druck und in tiefkaltem Zustand, in einem Behälter 101 bereitgestellt. Bei dem Behälter 101 kann es sich insbesondere um einen Gaszylinder üblicher Art handeln. Auch die Verwendung von thermisch isolierten Behältern 101 ist möglich. Insbesondere weist der Behälter 101 Dimensionen auf, die es erlauben, ihn auf üblichem Weg zu transportieren. Insbesondere ist der Behälter 101 derart ausgebildet, dass er nach dem Verbrauch des enthaltenen flüssigen, sauerstoffhaltigen Luftprodukts durch einen befüllten Behälter 101 ersetzt werden kann, der zu dem Kleingebäude 10 geliefert werden kann.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann ferner ein in einem weiteren Behälter 151 gespeichertes und dem weiteren Behälter 151 entnommenes weiteres Luftprodukt, beispielsweise ein stickstoffreiches Luftprodukt, eingesetzt werden. Die nachfolgenden Erläuterungen betreffend den Behälter 101 und das entsprechende sauerstoffreiche Luftprodukt gelten entsprechend auch für den Behälter 151. Die Anbindung des Behälters 151 ist nicht im Detail gezeigt.
  • Beispielsweise über einen optional vorgesehenen Druckminderer 102 ist der Behälter 101 an eine Leitung 103 angebunden, die ihrerseits mit einem Verdampfer 104 gekoppelt ist. In dem Verdampfer 104 kann, wie auch nachfolgend noch erläutert, das flüssige, sauerstoffhaltige Luftprodukt aus dem Behälter 101 verdampft werden. Es wird anschließend dem Kleingebäude 10 zugeführt und hier über eine vorhandene oder als Teil des Systems 1 bereitgestellte Belüftungsanlage (nicht gezeigt) beispielsweise in unterschiedliche Räume des Kleingebäudes 10 verteilt.
  • Zum Abführen verbrauchter Luft und zum Massenausgleich zu der über die Leitung 105 zugeführten Luft ist eine Leitung 106 vorgesehen, die mit einem Gebläse 107, beispielsweise einem oder mehreren Rohrventilatoren, gekoppelt sein kann. Alternativ dazu kann auch vorgesehen eine Abfuhr verbrauchter Luft und einen Massenausgleich über einen oder mehrere Luftabzüge, Lüftungsgitter und dergleichen vorzunehmen. Es können auch mehrere entsprechender Leitungen 106 und Gebläse 107 vorgesehen sein. Die über die Leitung(en) 106 und das oder die Gebläse 107 abtransportierte verbrauchte Luft kann über eine Leitung 108 in die Umgebung abgeblasen werden.
  • Wie erwähnt, wird das flüssige, sauerstoffhaltige Luftprodukt aus dem Behälter 101 in dem Verdampfer 104 verdampft. Hierbei kann zugleich die Temperatur des verdampften, sauerstoffhaltigen Luftprodukts eingestellt werden, so dass das System 1 zur Luftverbesserung zugleich zur Einstellung einer bestimmten Raumtemperatur in dem Kleingebäude 10 eingerichtet sein kann. Hierzu ist ein Temperaturregler 109 vorgesehen, der auf Grundlage einer oder mehrerer in dem Kleingebäude 10 erfasster Temperaturen über eine Regelleitung 110 eine Einwirkung von Wärmequellen auf den Verdampfer 104 regeln kann.
  • Als Wärmequellen sind in Figur 1 exemplarisch Umgebungswärme 111, Solarwärme 112, Elektrowärme 113 veranschaulicht. Diese und weitere Wärmequellen, beispielsweise ein Brenner und dergleichen, können alternativ zueinander oder in beliebiger Kombination gemeinsam in unterschiedlichem Ausmaß zur Einwirkung auf den Verdampfer 104 gebracht werden. Als weitere Wärmequelle kann beispielsweise fühlbare Wärme 152 der Gebäudeluft des Kleingebäudes 10 verwendet werden, die zu diesem Zweck beispielsweise aus dem Kleingebäude 10 herausgeführt werden kann. Jedoch ist es, wie ebenfalls erwähnt, auch möglich, geeignete Wärmetauschstrukturen des Verdampfers 104 in ein Lüftungssystem des Kleingebäudes 10 zu integrieren. Wenngleich nicht im Detail gezeigt, kann auch die Nutzung der fühlbaren Wärme 152 der Gebäudeluft des Kleingebäudes 10 unter Kontrolle des Temperaturreglers 109 stehen. Beispielsweise kann in einer Solarheizeinrichtung durch variable Abschattung oder Verstellung gegenüber einer Einstrahlrichtung des Sonnenlichts eine variable Aufheizung bewirkt werden, oder mittels unterschiedlicher Heizstufen eines elektrischen Heizers kann eine einstellbare Erwärmung erzielt werden.
  • Es versteht sich, dass für eine entsprechende Erwärmung auch weitere Steuer- und Regeleinrichtungen vorgesehen sein können. Beispielsweise kann auch eine Temperatur des verdampften, sauerstoffhaltigen Luftprodukts in oder direkt stromab des Verdampfers 104 erfasst werden, so dass gegebenenfalls eine schnellere Steuerung bzw. Regelung möglich ist.
  • In Figur 2 ist ein System gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in Form eines schematischen Diagramms veranschaulicht und insgesamt mit 2 bezeichnet. Im Gegensatz zu dem in Figur 1 veranschaulichten System 1 ist das System 2 zur Versorgung eines Großgebäudes 20, beispielsweise eines Bürokomplexes, eines größeren Wohnhauses oder eines größeren Gewerbebetriebs eingerichtet. Die Anlage zur Luftverbesserung ist der besseren Unterscheidbarkeit halber mit 200 bezeichnet.
  • Zur Versorgung des Großgebäudes 20 kann vorgesehen sein, zusätzlich oder alternativ zu dem relativ kleinen Behälter 101 einen Behälter 114 für das sauerstoffhaltige, verflüssigte Luftprodukt einzusetzen. Es handelt sich hierbei insbesondere um einen beispielsweise thermisch isolierten Großtank, der beispielsweise periodisch von einem Tankfahrzeug mit dem sauerstoffhaltigen, verflüssigten Luftprodukt befüllt werden kann. Es können auch mehrere entsprechender Großtanks vorhanden sein. Aus Redundanzgründen können kleinere Behälter 101 weiter vorhanden sein und beispielsweise dann verwendet werden, wenn der Behälter 114 wie erläutert über ein Tankfahrzeug neu befüllt wird. Der Behälter 114 kann über eine Leitung 115 befüllt werden. Das sauerstoffhaltige, verflüssigte Luftprodukt kann dem Behälter 114 über eine Leitung 116 entnommen und ebenfalls zu dem Verdampfer 104 geführt werden.
  • Wie zu Figur 1 und dem weiteren kleineren Behälter 151 erläutert, kann auch ein weiterer größerer Behälter 153 eingesetzt werden, dem ein weiteres Luftprodukt, beispielsweise ein stickstoffreiches Luftprodukt, entnommen werden kann. Auch hier gelten die entsprechenden Erläuterungen betreffend die Behälter 101, 151 und 114 sinngemäß. Auch die Anbindung des Behälters 152 ist nicht im Detail gezeigt.
  • Die Temperaturregelung, die bereits zu Figur 1 unter Bezugnahme auf die Elemente 109 bis 113 erläutert wurde, kann auch in dem System 2 zur Luftverbesserung für das Großgebäude 20 vorhanden sein. Als weitere Wärmequelle kann auch hier fühlbare Wärme 152 der Gebäudeluft des Großgebäudes 20 verwendet werden.
  • Das verdampfte, sauerstoffreiche Luftprodukt in der Leitung 105 wird zumindest zum Teil über eine Leitung 117 einer Entspannungsmaschine 118, beispielsweise einem Turboexpander, zugeführt und dort entspannt. Eine Menge des in der Leitung 105 geführten verdampften, sauerstoffreichen Luftprodukts kann dabei über ein Ventil 119 eingestellt werden. Hierzu kann ein Flussratenregler 120 verwendet werden, der über eine Regelleitung 121 mit einem Lüftungsregler 122 verbunden sein kann. Der Lüftungsregler 122 kann beispielsweise eine Luftqualität oder einen oder mehrere Luftparameter der Luft in dem Großgebäude 20 erfassen.
  • Das in der Entspannungsmaschine 118 entspannte verdampfte, sauerstoffhaltige Luftprodukt kann mittels einer Leitung 121 einem Wärmetauscher 122 zugeführt, in diesem erwärmt, und über eine Leitung 123 mit Umluft (siehe unten) in einer Leitung 124 vereinigt werden. Nach einer optionalen Befeuchtung in einem Befeuchter 125 kann die Luft über eine Leitung 126 in das Großgebäude 20 eingespeist und dort beispielsweise über ein Lüftungssystem in mehrere Räume verteilt werden.
  • Über eine Leitung 127 kann verbrauchte Luft (die nachfolgend als die bereits oben erwähnte "Umluft" bezeichnet wird, weil sie in das Großgebäude 20 zurückgeführt wird) aus dem Großgebäude 20 ausgeführt werden. Diese wird einer Verdichtung in einem mit der Entspannungsmaschine 118 mechanisch gekoppelten Verdichter 128 zugeführt. Es ist alternativ auch möglich, zum Antreiben des Verdichters 128 beispielsweise einen elektrischen Antrieb bereitzustellen. In diesem Fall kann auf die Entspannungsmaschine 118 verzichtet und das verdampfte, sauerstoffhaltige Luftprodukt aus der Leitung 117 direkt dem Wärmetauscher 122 zugeführt werden.
  • Über eine Leitung 129 wird die verdichtete Umluft dem Wärmetauscher 122 zugeführt, wo insbesondere die Verdichtungswärme abgeführt werden kann. Anschließend wird ein Teil der Umluft über eine Leitung 130 einem Adsorber 131 zugeführt und dort in geeigneter Weise behandelt, beispielsweise von Wasser und Kohlendioxid befreit. Der Adsorber 131 weist ein Paar von Adsorberbehältern auf, die mit einem geeigneten Adsorptionsmaterial befüllt sind und im Wechselbetrieb betrieben werden.
  • Zur Regeneration des jeweils nicht zur Behandlung der Umluft aus der Leitung 130 verwendeten Adsorberbehälters kann ein weiterer Teil der Umluft verwendet werden, der über eine Leitung 132 einem elektrischen Heizer 133 zugeführt, dort erwärmt und über eine weitere Leitung 134 dem Adsorber zugeführt wird. Zur Funktion eines entsprechenden Adsorbers 131 sei auf die bezüglich Luftzerlegungsanlagen zitierte Literatur, beispielsweise Häring, Figur 2.3A und zugehörige Erläuterungen, verwiesen.
  • Die in dem Adsorber 131 behandelte Umluft wird über die bereits erwähnte Leitung 124 mit dem verdampften, sauerstoffhaltigen Luftprodukt in der Leitung 123 vereinigt und der Befeuchtung in dem Befeuchter 125 zugeführt.
  • Über einen Bypass 135 und ein Ventil 136 kann das verdampfte, sauerstoffhaltige Luftprodukt zu einem Teil auch direkt aus der Leitung 105 in die Leitung 132 überführt und damit zur Regeneration des Adsorbers 131 eingesetzt werden.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Luftverbesserung in einem Gebäude (10, 20), bei dem dem Gebäude (10, 20) ein sauerstoffhaltiger, gasförmiger Fluidstrom zugeführt und in dem Gebäude (10, 20) verteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der sauerstoffhaltige, gasförmige Fluidstrom zumindest teilweise unter Verwendung eines in einem Behälter (101, 114) gespeicherten und dem Behälter (101, 114) entnommenen sauerstoffhaltigen, flüssigen Luftprodukts gebildet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als das flüssige, sauerstoffhaltige Luftprodukt Flüssigluft, ein gegenüber atmosphärischer Luft an Sauerstoff angereichertes, flüssiges Luftprodukt oder flüssiger Sauerstoff verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der sauerstoffhaltige, gasförmige Fluidstrom unter Verwendung des in dem Behälter (101, 114) gespeicherten und dem Behälter entnommenen sauerstoffhaltigen, flüssigen Luftprodukts sowie unter Verwendung eines in einem weiteren Behälter (151, 153) gespeicherten und dem weiteren Behälter entnommenen weiteren Luftprodukts gebildet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das zur Bildung des sauerstoffhaltigen, gasförmigen Fluidstroms verwendete sauerstoffhaltige, flüssige Luftprodukt in einem Wärmetauscher (104) verdampft oder aus dem flüssigen in den überkritischen Zustand überführt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Verdampfer (104) zumindest teilweise unter Verwendung von Umgebungswärme (111), Solarwärme (112), Elektrowärme (113) und/oder fühlbarer Wärme von Gebäudeluft des Gebäudes (10, 20) betrieben wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem ein Umfang der Erwärmung in dem Verdampfer (104) auf Grundlage einer oder mehrerer Temperaturen in dem Gebäude (10, 20) eingestellt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem dem Gebäude (10) Luft in einer Menge, die einer Menge des dem Gebäude (10) zugeführten sauerstoffhaltigen, gasförmigen Fluidstroms entspricht, entnommen und in die Umgebung abgeblasen wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem dem Gebäude (20) Luft entnommen, aufbereitet und dem Gebäude (20) erneut zugeführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Aufbereitung eine adsorptive Trocknung, eine adsorptive Reduzierung des Gehalts an Kohlendioxid und/oder eine Befeuchtung umfasst.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die dem Gebäude entnommene Luft im Rahmen der Aufbereitung wenigstens einem Verdichter (128) und/oder wenigstens einem Gebläse zugeführt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der wenigstens eine Verdichter (128) und/oder das wenigstens eine Gebläse unter Verwendung eines Elektromotors und/oder unter Verwendung einer Entspannungsmaschine (118) angetrieben wird, welche unter Verwendung zumindest eines Teils des in dem Verdampfer (104) verdampften, sauerstoffhaltigen Luftprodukts angetrieben wird.
  12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Gebäude ein Kleingebäude (10) oder ein Großgebäude ist.
  13. Anlage zur Luftverbesserung in einem Gebäude (10, 20), mit Mitteln, die dafür eingerichtet sind, dem Gebäude (10, 20) einen sauerstoffhaltigen, gasförmigen Fluidstrom zuzuführen und in dem Gebäude (10, 20) zu verteilen, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage dafür eingerichtet ist, den sauerstoffhaltigen, gasförmigen Fluidstrom zumindest teilweise unter Verwendung eines in einem Behälter (101, 114) gespeicherten und dem Behälter (101, 114) entnommenen sauerstoffhaltigen, flüssigen Luftprodukts zu bilden.
  14. Anlage nach Anspruch 13, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 eingerichtet ist.
  15. System (1, 2) zur Luftverbesserung, die ein Gebäude (10, 20) aufweist, gekennzeichnet durch eine Anlage nach Anspruch 13 oder 14.
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