EP3883668A1 - Device for conditioning a fluid and method for operating said device - Google Patents

Device for conditioning a fluid and method for operating said device

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EP3883668A1
EP3883668A1 EP19809415.3A EP19809415A EP3883668A1 EP 3883668 A1 EP3883668 A1 EP 3883668A1 EP 19809415 A EP19809415 A EP 19809415A EP 3883668 A1 EP3883668 A1 EP 3883668A1
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EP
European Patent Office
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heating
fluid
adsorbent
heating element
air
Prior art date
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Pending
Application number
EP19809415.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jürgen PROKOP
Felix JÜLCH
Frederik SAMENFINK
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.)
DBK David and Baader GmbH
Original Assignee
DBK David and Baader GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by DBK David and Baader GmbH filed Critical DBK David and Baader GmbH
Publication of EP3883668A1 publication Critical patent/EP3883668A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Definitions

  • the invention relates to a device for air conditioning a fluid according to the preamble of claim 1 and a method for operating such a device.
  • Such devices are used, for example, to remove components from a gas by adsorption.
  • DE 198 17 546 A1 describes a solution in which a zeolite bed is used as the adsorbent, which surrounds a heating element designed as a resistance heater. By controlling the heating element, the adsorbed components can be desorbed from the loaded zeolite.
  • Zeolites are highly porous aluminosilicates, which are characterized by a very large porosity and an associated very large surface area of up to 1000 m 2 / g. Such zeolites are predominantly made synthetically as pellets with diameters between 2.5 mm and 5 mm. A distinction is made between zeolites of groups A, X or Y, which differ in their molecular structure and have different pore sizes, so that, depending on the pore size, undesired components can be removed from a fluid. For example, zeolites with a pore size of 3 A (angstroms) are used to specifically remove water from a gas, while components with larger molecular diameters are not adsorbed. Because of these properties, the zeolites are also referred to as “molecular sieves”.
  • a disadvantage of the known solution is that a complex control must be seen in order to overheat the resistance heater and thus prevent it from to avoid damage to the device. Furthermore, the resistance heater described in DE 198 17 546 A1 has a very complex structure, so that on the one hand this takes up a considerable amount of installation space and furthermore the production costs are high.
  • Document US 2014/0174295 A1 describes a dehumidifier in which the moist air is passed through an adsorption module.
  • the latter has a bundle of hollow fibers, which in one embodiment have a multilayer structure, one layer being made of a zeolitic material and another layer being made of a PTC material. By energizing the PTC layer, the zeolite layer can be heated for desorbing.
  • the disadvantage of this solution is that the flow resistance of such a hollow fiber module is considerable and, moreover, the production of the multilayered hollow fibers requires considerable outlay in terms of device and manufacturing technology.
  • the invention has for its object to provide a device for air conditioning a gaseous fluid through which a fluid, in particular a gaseous fluid, can be heated or dehumidified / humidified with little effort in terms of directional engineering and improved operational safety.
  • a device with the features of patent claim 1 or by a method according to the independent claim 14.
  • the device according to the invention serves to air-condition a preferably gaseous fluid and has a fluid inlet and a fluid outlet.
  • the device is also designed with an adsorbent which is designed to take a component from the fluid by adsorption or to release it by desorption into the fluid.
  • the device is also designed with a pickling device for tempering the fluid and / or the adsorbent, so that, for example, a desorption process can be initiated by increasing the temperature.
  • the pickling device is designed in such a way that its power consumption during the desorption decreases with decreasing load in a self-regulating manner. The power consumption of the heating device is thus greater when the adsorbent is loaded than when the adsorbent is unloaded or less saturated. The system is therefore extremely energy efficient.
  • the invention further relates to a method, preferably for operating a device according to one of the preceding claims.
  • the adsorbent loaded with the component (or component mixture) to be removed is first heated by means of the heating device, the power consumption of the heating device decreasing in a self-regulating manner during this heating process as the load decreases.
  • This heating is preferably carried out with the fan switched off, ie without fluid flow.
  • a fluid stream is passed through the adsorbent, for example as a function of the adsorbent temperature and / or the residual adsorbent loading, so that the desorbed component via the fluid stream from the adsorbent, in particular the adsorbent bed is rinsed out.
  • This fluid stream loaded with the component can then be derived from the device, for example into the environment.
  • Such a desorption process is much more energy efficient than conven union solutions, in which the adsorbent is flowed through by a heated fluid stream for desorbing.
  • the desorption of the component from the adsorbent is significantly accelerated by this fluid flow.
  • the fluid stream is somewhat cooled by the endothermic desorption process, but the temperature of the loaded fluid stream is generally higher at the fluid outlet at the fluid inlet.
  • the inventive design of the heating device makes it possible to dispense with complex control electronics to avoid overheating, so that the outlay in terms of device technology is significantly reduced compared to conventional solutions.
  • the at least one heating element is designed with radiators for increasing the heat exchange surface, the adsorbent surrounding these heat exchange surfaces / radiators at least in sections. This ensures a direct heat exchange between the radiators, the adsorbent and the fluid flowing through the arrangement or in this fluid.
  • the adsorbent is designed as a bed of adsorbent pellets. In principle, however, the adsorbent can also be designed as a solid.
  • PTC heating elements PTC: Positive Temperature Coefficient
  • PTC Positive Temperature Coefficient
  • the adsorbent is a zeolite (molecular sieve), which is preferably designed with a pore size of more than 3 A, preferably about 7 A, so that water can be adsorbed.
  • zeolite molecular sieve
  • the radiators are designed as corrugated fins with rounded or sectionally straight vertices
  • Vertex width is larger than the average diameter of the pellet bed, preferably larger than the diameter of the largest pellets.
  • the construction of the device is particularly simple if the heating device has a plurality of heating elements arranged in parallel or one behind the other in the fluid flow path, which are combined to form a heating register. To increase the heating output, several such heating registers can also be arranged one behind the other or parallel to one another in the fluid flow path.
  • the heating registers can be modular, ie vary in length or width.
  • the device In an application of the device according to the invention, it is designed with a housing in which a fan for conveying the fluid from the fluid inlet to the fluid outlet is arranged, the heating device having the adsorbent in the
  • Flow path is arranged between the inlet and the outlet. I.e. Via the fan, the fluid loaded with an undesirable component, for example with moisture, is conveyed through the adsorbent bed so that the undesired component is adsorbed depending on the pore size of the adsorbent. The desorption then takes place accordingly by heating the loaded adsor bens, which desorption can take place statically or dynamically.
  • an undesirable component for example with moisture
  • the device is designed with an air control, for example with a flap, via which the fluid flow can be directed downstream of the heating device and the adsorbent to the fluid outlet or a bypass connection.
  • the device according to the invention can be designed, for example, as a dehumidifier for rooms or devices, devices. It is particularly preferred to use it as a control cabinet dehumidifier, as a dryer in a dishwasher or a clothes dryer. It can also be used in a drying cabinet, as a dryer for shoes or as a bath dehumidifier. In addition, there are also mobile applications, e.g. B. possible for dehumidification of vehicles.
  • the device is designed with a control unit via which the heating elements and / or the fans and / or the air Control can be controlled.
  • This control can take place, for example, as a function of the signal from sensors via which the temperature of the fluid at the inlet, at the outlet or in the adsorbent bed or the moisture of the fluid stream is detected.
  • the control can also be time-controlled.
  • the at least one heating element can be insulated.
  • FIG. 1 shows a view of a device according to the invention for air conditioning a fluid
  • Figure 2 shows the device of Figure 1 with a removed cover
  • FIG. 3 shows a detailed view of the view according to FIG. 2,
  • FIG. 4 shows a diagram in which the power consumption of heating elements of the device according to FIGS. 1 to 3 is shown over time
  • FIG. 5 shows a block diagram to explain an adsorption and desorption process by means of a variant of the device according to the invention designed as a control cabinet dehumidifier
  • FIG. 6 shows a concrete exemplary embodiment of a device according to the invention designed as a control cabinet dehumidifier
  • Figure 7 shows the device according to Figure 6 in a sectional view
  • Figure 8 is a detailed representation of the device according to Figure 7 and
  • FIGS. 6 to 8 shows the device according to FIGS. 6 to 8 in a desorption function.
  • Figure 1 shows a plan view of a Fleizregister 1 of a device according to the invention. This has an approximately cuboid-shaped register housing 2, in which the pickling elements 4 (see FIG. 2), which are explained in more detail below, are accommodated. In the illustration according to FIG. 1, electrical connection lines are shown, only one of which is provided with the reference number 6.
  • a fluid flow or a standing fluid for example air, can be heated, cooled (tempered) and / or dehumidified or humidified via the heating register 1.
  • the flow is perpendicular to the plane of the drawing
  • the register housing 2 has a cover 8, which is designed as a perforated plate with a plurality of openings 10, which bil together form a fluid inlet.
  • the bottom or back of the housing, not shown in Figure 1 is accordingly designed with a lid 22 formed as a perforated plate (see Figure 2).
  • side parts 12, 14, 16, 18 are provided, which are designed as a closed wall or also as a perforated plate.
  • the heating elements 4 and additionally an adsorbent 20 are accommodated in this register housing 2.
  • a zeolite bed is used as the adsorbent, the diameter of the pellets being larger than the diameter d of the openings 10, so that the adsorbent bed 20 is reliably accommodated in the register housing 2. Further details are explained with reference to FIG. 3.
  • the register housing 2 is made, for example, of an aluminum perforated plate; Of course, other suitable materials, for example plastic or stainless steel, can also be used to form the register housing 2.
  • FIG. 2 shows the heating register 1 with the cover 8 removed, the zeolite bed being shown only in the corner regions of the heating register 1 at the top right and bottom.
  • the adsorbent 20 consists of a pellet bed, the diameter of the pellets being between 2.5 mm and 5 mm, for example. A comparatively narrow particle size distribution is expediently chosen so that the bed has a homogeneous structure.
  • the bottom-side cover 22 which is not visible in FIG. 1, can be seen, which together with the side parts 12, 14, 16, 18 forms the receptacle for the heating elements 4.
  • the heating register 1 has six Bank elements 4a, 4b, 4c, 4d, 4e and 4f, which are each formed with extruded profiles 24, which consist for example of aluminum.
  • extruded profiles 24 the actual heating components, ie the PTC modules, contact plates and the associated insulating sleeve are provided.
  • the latter surrounds the PTC modules and the contact Sheets and insulates them from the extruded profile 24 designed as a housing. The entire arrangement with the extruded profile and the actual Schukom components is then pressed.
  • Radiators are attached to these heating elements 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, which in the exemplary embodiment shown are designed as delta ribs 26.
  • the structure of such a delta rib 26 is explained in the prior art described at the outset and is described again below with reference to FIG. 3.
  • the PTC elements are designed in such a way that they ensure rapid and safe regeneration (see the following explanations) of the zeolitic adsorbent 20.
  • the PTC elements can be designed depending on the residual moisture. To achieve a low residual moisture level, for example, PTC elements with a surface temperature of 260 ° C can be used. If a higher residual moisture is permitted, for example PTC elements with a surface temperature of 240 ° C can be used.
  • the heating register 1 is cascaded from changing layers of extruded profiles 24, delta fins 26 (corrugated fins), the inner delta fins 26 each being assigned to two heating elements 4 or extruded profiles 24.
  • the delta ribs 26 can be connected in a heat-conducting manner to extruded profiles 24, for example by rolling on lateral webs. In principle, soldering or another material and / or positive connection is also possible.
  • radiators can of course also be formed, for example corrugated fins with rounded vertices or other heat exchange surfaces.
  • the geometry should be chosen so that the pellets can be arranged in the flow areas.
  • end profiles 28, 30 are provided in the region of the two longitudinal side parts 12, 18, which laterally support the outer delta ribs 26.
  • a pellet bed are also formed in this area, on which the delta rib 26 is then supported laterally.
  • the extruded profiles 24 and end profiles 28, 30 can be made of aluminum, for example.
  • a coating can be provided to optimize the chemical resistance. Other suitable materials are also possible.
  • Figure 3 shows a detailed view of the lower right part of the heating register 1 shown in Figure 2, only a part of the adsorbent bed is Darge.
  • the rib walls 32, 34 indicated beads / openings 38 can be formed in Figure 3, which allow cross-mixing of the flow.
  • the pellets of the adsorbent 20 are introduced into the space spanned by the delta ribs 26, so that the bed is also thermally contacted with the delta ribs 26 and thus with the heating elements 4a to 4f.
  • the geometry of the delta rib 26 and the diameter D of the pellets are so matched in the embodiment described that the latter is less than or equal to the apex width S of the apex 36 of the delta rib 26. This ensures that the pellets also come into contact with the respective heating element 4 or the end profile 28, 30 in the apex region, so that no cavities are formed which enable an undesired fluid flow without predetermined heat / material exchange.
  • zeolites are preferably the
  • Group X or Y used, which have a slightly larger pore size than the group A zeolites.
  • the zeolites of groups X, Y have the advantage of higher water absorption, better robustness and higher hydrothermal stability compared to the zeolite structures of group A.
  • the zeolites of group X or Y have a larger pore diameter, so that in addition to water molecules, other constituents , for example hydrocarbons are adsorbed.
  • the heating elements 4 When a certain moisture saturation of the adsorbent is reached, the heating elements 4 are activated with an initially interrupted air flow, so that the temperature increase leads to desorption. The amount of heat given off by the heating elements 4 is homogeneously transferred to the adsorbent via the delta ribs 26 of the heating register 1, even without forced air circulation, so that after a relatively short time the adsorbent 20 regenerates and the adsorbed constituents, in particular the water molecules be desorbed.
  • Figure 4 shows the power consumption of the heating elements 4 during the desorption process as a function of time.
  • the curve above shows the
  • Another advantage of the system according to the invention is that due to the insulation directly on the heating elements there are no open voltages and thus there is no risk of short-circuiting with high moisture saturation.
  • Figure 5 shows an example of the functional structure of a control cabinet dehumidifier 40. Accordingly, such a dehumidifier 40 has three main components.
  • a first main component is the heating register 1 described above, which contains the PTC heating elements 4 and the adsorbent 20 consisting of a zeolite bed.
  • the dehumidifier 40 also has a fan 42, via which an air flow is fed to the heating register 1.
  • the dehumidifier 40 also has an air control 44, via which the air dehumidified by means of the heating register 1 can either be supplied to a switching cabinet or the air which arises during a desorption process is released to the environment.
  • moist air is first drawn in via the fan 42 and conveyed to the heating register 1.
  • This moist air is dehumidified by means of the zeolite bed of the heating register 1 when the heating is deactivated (heating elements 4 switched off) by adsorption, so that the water molecules are adsorbed in the micro and macro pore volume of the zeolite bed.
  • heat of the air flow is heated, so that there is ent humidified and heated air at the outlet of the heating register.
  • the air control 44 is set such that this dehumidified and heated air flow is conducted into the control cabinet.
  • the loading of the zeolite or the moisture content of the air can be controlled using suitable temperature and humidity sensors.
  • the desorption process is then initiated when a predetermined moisture saturation / load is reached. This desorption takes place in that the heating register, more precisely the heating elements 4, is first activated, so that the zeolite bed is heated accordingly.
  • the fan 42 can be activated temporarily in order to support the desorption process by means of an air flow (cold, moist air), so that the dehumidification performance / desorption is significantly increased or accelerated.
  • the heat supplied via the heating register 1 desorbs / evaporates the water molecules adsorbed in the pore system of the adsorbent 20 or the bed and then leads them out of the pore system via the supplied air.
  • This air which is heated via the heating elements 4, is somewhat cooled by the endothermic desorption process, but warm, laden with water vapor is present at the outlet of the heating register 1 after the desorption process with activated heating elements 4. This air flow is then passed into the environment by suitable control of the air control 44.
  • the fan 42, the heating register 1 and the air control 44 are controlled via a control / regulating unit 46.
  • the heating register 1 can be switched, for example, via a relay.
  • the air flow control which will be explained in more detail below, can be brought into the respective position by a stepper motor or an actuator in the form of an expansion wax element, which may be electrically heated and thus externally controlled, in order to direct the air flow into the control cabinet or to the surroundings .
  • the fan speed can be controlled, for example, by means of pulse width modulation (PWM).
  • PWM pulse width modulation
  • Figure 6 shows a specific embodiment of a dehumidifier 40, which is executed in the illustrated embodiment with a multi-part, approximately cuboid Ge housing 48.
  • the three components described above are included in this: the fan 42, the heating register 1 identified by a dashed reference line and the air control 44. Between the fan 42 and the heating register 1 in the embodiment shown in FIG. 6, an intermediate piece 50 is also provided, which is used to generate a homogeneous air flow.
  • the fan 42 is designed in such a way that it conveys air from below (see arrow in FIG. 6) into the interior of the housing 48, so that an air stream directed to the heating register 1 is produced.
  • a flap 52 of the air control 44 is set in such a way that the dehumidified air flow which is warmed due to the heat of adsorption is passed through an outlet into the interior of the control cabinet.
  • the flap 52 which is pivotably mounted on a rotary bearing 55 of the air control 44, is brought into a position shown in FIG. 9, in which the air flow to the outlet 54 is interrupted and is led to a bypass outlet 56, through which the warm, moist loaded air flow is released to the environment (see dashed arrow in Figure 6).
  • control of the fan 42, the heating elements 4 and the flap 52 as well as the processing of the measurement signals of the sensors is carried out - as described above - via the control unit 46 which, for example - as indicated by dashed lines in FIG. 6 - can be attached laterally to the housing 48.
  • this control unit 46 can also be mounted separately from the actual dehumidifier 40.
  • the individual components of the dehumidifier according to the invention ie the fan 42, the intermediate piece 50, the heating register 1 and the air control 44 are connected to one another via a screw connection 58, the fan 42 on a base plate 60 is supported and the outlet 54 opens into a cover plate 62, which allows blowing out into the control cabinet.
  • the screw connection 58 is designed such that the aforementioned components 42, 50, 48 are braced with the cover plate 62 and the base plate 60.
  • FIG. 7 shows a section along the line A-A through the dehumidifier 40 according to FIG. 6. It can be seen in this illustration that in this exemplary embodiment two partial heating registers 1 .1, 1 .2 of the above-described type form a common heating register 1 one behind the other in the flow direction. In this illustration, the beads 38 of the delta ribs 26 can also be clearly seen.
  • a cover 8, 22 designed as a perforated plate is provided, the cover explained with reference to FIGS. 1 and 2 in the contact area of the two partial heating registers 1 .1 and 1 .2 Simplification of the expenditure on device technology are omitted.
  • the extruded profiles 24.1 and 24.2 of the heating elements 4.1 and 4.2 of the partial heating register 1 .1 and 1 .2 are visible.
  • Both partial heating registers 1 .1 and 1 .2, which together form heating register 1, are assigned a common zeolite bed, which is not shown in FIG. 7, however.
  • FIG. 8 shows an enlarged sectional view of the heating register 1 with the two partial heating registers 1 .1 and 1 .2, which are connected in series as seen in the direction of flow.
  • Each of these partial heating registers 1 .1 and 1 .2 has the structure as explained in principle with reference to FIGS. 1 to 3, so that reference can largely be made to these statements.
  • the bottom cover 22 of the heating register 1 is shown in the illustration according to FIG. 8; the cover 8 visible at the top in FIG. 7 has been omitted for the sake of clarity.
  • each partial heating register 1 .1 (1 .2) has four heating elements, of which only a few can be seen in FIG. 8 (in FIG. 8, only the heating elements of the partial heating register 1 .1 with the reference numerals 4c, 4d, 4e and 4f ver see), each of which is connected to connecting lines 6 for contacting.
  • each heating element has 4 PTC modules which are contacted via contact plates and are insulated from the respective extruded profile 24a, 24b, 24c (the fourth extruded profile of the partial heating element 1.1 is not visible in FIG. 8) via insulation.
  • the heat exchange takes place, as described, via the delta fins 26.
  • the zeolite bed is also omitted in the illustration according to FIG. 8. This zeolite fill fills the entire space visible in FIG. 8 between the heating elements 4a to 4c of both partial heating registers 1.1 and 1.2.
  • FIG. 9 shows a representation corresponding to FIG. 7, the desorption for
  • the flap 52 is adjusted such that the outlet 54 is blocked off from the control cabinet, and the relatively warm air laden with water vapor during the desorption process is passed through the bypass outlet 56 into the surroundings. Otherwise, the illustration according to FIG. 9 corresponds to that in FIGS. 7 and 8, so that further explanations are unnecessary.

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Abstract

The invention relates to a device for conditioning a fluid, comprising a PTC heating element which is arranged in an adsorbent bed, and to a method for operating said device.

Description

Vorrichtung zum Klimatisieren eines Fluids und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung  Device for air conditioning a fluid and method for operating such a device
Beschreibung  description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Klimatisieren eines Fluids gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung. The invention relates to a device for air conditioning a fluid according to the preamble of claim 1 and a method for operating such a device.
Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise genutzt, um Komponenten aus einem Gas durch Adsorption zu entfernen. In der DE 198 17 546 A1 ist eine Lösung beschrieben, bei der als Adsorbens eine Zeolith-Schüttung verwendet wird, die ein als Widerstandsheizung ausgeführtes Heizelement umgibt. Durch Ansteuern des Heizele ments können die adsorbierten Komponenten aus dem beladenen Zeolith desorbiert werden. Such devices are used, for example, to remove components from a gas by adsorption. DE 198 17 546 A1 describes a solution in which a zeolite bed is used as the adsorbent, which surrounds a heating element designed as a resistance heater. By controlling the heating element, the adsorbed components can be desorbed from the loaded zeolite.
Zeolithe sind hochporöse Alumosilikate, die sich durch eine sehr große Porosität und eine damit einhergehende sehr großen Oberfläche von bis zu 1000 m2/g aus zeichnen. Derartige Zeolithe werden überwiegend synthetisch als Pellets mit Durch messern zwischen 2,5 mm und 5 mm hergestellt. Dabei unterscheidet man Zeolithe der Gruppen A, X oder Y, die sich im molekularen Aufbau unterscheiden und unterschied liche Porenweiten aufweisen, so dass in Abhängigkeit von der Porenweite uner wünschte Komponenten aus einem Fluid entfernt werden können. So verwendet man beispielsweise Zeolithe mit einer Porenweite von 3 A (Angström), um gezielt Wasser aus einem Gas zu entfernen, während Komponenten mit größerem Moleküldurch messer nicht adsorbiert werden. Die Zeolithe werden aufgrund dieser Eigenschaften auch als„Molekularsieb“ bezeichnet. Zeolites are highly porous aluminosilicates, which are characterized by a very large porosity and an associated very large surface area of up to 1000 m 2 / g. Such zeolites are predominantly made synthetically as pellets with diameters between 2.5 mm and 5 mm. A distinction is made between zeolites of groups A, X or Y, which differ in their molecular structure and have different pore sizes, so that, depending on the pore size, undesired components can be removed from a fluid. For example, zeolites with a pore size of 3 A (angstroms) are used to specifically remove water from a gas, while components with larger molecular diameters are not adsorbed. Because of these properties, the zeolites are also referred to as “molecular sieves”.
Nachteilig bei der bekannten Lösung ist, dass eine aufwendige Steuerung vorge sehen werden muss, um ein Überhitzen der Widerstandsheizung und eine damit ein- hergehende Beschädigung der Vorrichtung zu vermeiden. Des Weiteren ist die in der DE 198 17 546 A1 beschriebene Widerstandsheizung sehr komplex aufgebaut, so dass diese zum einen einen erheblichen Bauraum beansprucht und des Weiteren die Ferti gungskosten hoch sind. A disadvantage of the known solution is that a complex control must be seen in order to overheat the resistance heater and thus prevent it from to avoid damage to the device. Furthermore, the resistance heater described in DE 198 17 546 A1 has a very complex structure, so that on the one hand this takes up a considerable amount of installation space and furthermore the production costs are high.
In der DE 10 2009 048 005 A1 wird ein Zeolith-Trockner für einen Geschirrspüler beschrieben, bei dem ebenfalls eine Widerstandsheizung vorgesehen ist. Dieses Kon zept zeigt die gleichen Nachteile wie die oben beschriebene DE 198 17 546 A1 . DE 10 2009 048 005 A1 describes a zeolite dryer for a dishwasher, in which a resistance heater is also provided. This concept shows the same disadvantages as the DE 198 17 546 A1 described above.
Das gleiche gilt für den in der DE 10 2012 000 013 A1 beschriebenen Zeolith- Trockner, bei dem ähnlich wie bei den zuvor beschriebenen Lösungen eine Wider standsheizung in eine Zeolith-Schüttung eingebracht ist. Bei einer Variante wird diese Widerstandsheizung unisoliert in der Zeolith-Schüttung aufgenommen. Derartige, ohne Isolation ausgeführte Widerstandsheizungen sind jedoch insbesondere bei mit Feuch tigkeit beladenen Gasströmen problematisch. The same applies to the zeolite dryer described in DE 10 2012 000 013 A1, in which, as in the solutions described above, a resistance heater is introduced into a zeolite bed. In one variant, this resistance heating is accommodated in the zeolite bed without insulation. Resistance heaters of this type, which are designed without insulation, are particularly problematic when the gas streams are loaded with moisture.
In dem Dokument US 2014/0174295 A1 ist ein Luftentfeuchter beschrieben, bei dem die feuchte Luft durch ein Adsorptionsmodul geführt ist. Letzteres hat ein Bündel von Hohlfasern, die bei einem Ausführungsbeispiel einen Mehrschichtaufbau haben, wobei eine Schicht aus einem zeolithischen Material und eine weitere Schicht aus einem PTC-Material hergestellt ist. Durch Bestromen der PTC-Schicht kann die Zeolith- Schicht zum Desorbieren erwärmt werden. Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass der Strömungswiderstand eines derartigen Hohlfasermoduls erheblich ist und zudem die Herstellung der mehrschichtigen Hohlfasern einen erheblichen vorrichtungs- und ferti gungstechnischen Aufwand erfordert. Document US 2014/0174295 A1 describes a dehumidifier in which the moist air is passed through an adsorption module. The latter has a bundle of hollow fibers, which in one embodiment have a multilayer structure, one layer being made of a zeolitic material and another layer being made of a PTC material. By energizing the PTC layer, the zeolite layer can be heated for desorbing. The disadvantage of this solution is that the flow resistance of such a hollow fiber module is considerable and, moreover, the production of the multilayered hollow fibers requires considerable outlay in terms of device and manufacturing technology.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Klimatisieren eines gasförmigen Fluids zu schaffen, durch die mit geringem vor richtungstechnischen Aufwand und verbesserter Betriebssicherheit ein Fluid, insbeson dere ein gasförmiges Fluid, energiesparend temperiert oder entfeuchtet/befeuchtet werden kann. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentan spruches 1 bzw. durch ein Verfahren gemäß dem nebengeordneten Patentanspruch 14 gelöst. In contrast, the invention has for its object to provide a device for air conditioning a gaseous fluid through which a fluid, in particular a gaseous fluid, can be heated or dehumidified / humidified with little effort in terms of directional engineering and improved operational safety. This object is achieved by a device with the features of patent claim 1 or by a method according to the independent claim 14.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zum Klimatisieren eines vorzugsweise gasförmigen Fluids und hat einen Fluideinlass und einen Fluidauslass. Die Vorrichtung ist des Weiteren mit einem Adsorbens ausgeführt, das dazu ausgelegt ist, eine Kompo nente durch Adsorption aus dem Fluid aufzunehmen oder durch Desorption an das Fluid abzugeben. Die Vorrichtung ist des Weiteren mit einer Fleizvorrichtung zum Tem perieren des Fluids und/oder des Adsorbens ausgeführt, so dass beispielsweise durch Temperaturerhöhung ein Desorptionsvorgang eingeleitet werden kann. Erfindungsge mäß ist die Fleizeinrichtung derart ausgelegt, dass deren Leistungsaufnahme während der Desorption mit abnehmender Beladung selbstregulierend abnimmt. Die Leistungs aufnahme der Heizvorrichtung ist somit bei beladenem Adsorbens größer als bei unbe- ladenem oder weniger gesättigtem Adsorbens. Das System ist daher höchst energie effizient. The device according to the invention serves to air-condition a preferably gaseous fluid and has a fluid inlet and a fluid outlet. The device is also designed with an adsorbent which is designed to take a component from the fluid by adsorption or to release it by desorption into the fluid. The device is also designed with a pickling device for tempering the fluid and / or the adsorbent, so that, for example, a desorption process can be initiated by increasing the temperature. According to the invention, the pickling device is designed in such a way that its power consumption during the desorption decreases with decreasing load in a self-regulating manner. The power consumption of the heating device is thus greater when the adsorbent is loaded than when the adsorbent is unloaded or less saturated. The system is therefore extremely energy efficient.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren, vorzugsweise zum Betreiben einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche. Dabei wird das mit der zu entfernenden Komponente (oder Komponentenmischung) beladene Adsorbens zunächst mittels der Heizvorrichtung aufgeheizt, wobei die Leistungsaufnahme der Heizvorrichtung während dieses Aufheizvorganges selbstregulierend mit abnehmender Beladung abnimmt. Dieses Heizen erfolgt vorzugsweise bei abgestelltem Lüfter, d. h., ohne Fluidstrom. Nach dem Aufheizen des Adsorbens und der damit einhergehenden teilweisen Desorption der Komponente aus dem Mikro- und Makroporenvolumen des Adsorbens wird dann, beispielsweise in Abhängigkeit von der Adsorbenstemperatur und/oder der Adsorbensrestbeladung ein Fluidstrom durch das Adsorbens geleitet, so dass die desorbierte Komponente über den Fluidstrom aus dem Adsorbens, insbeson- dere der Adsorbensschüttung, ausgespült wird. Dieser mit der Komponente beladene Fluidstrom kann dann aus der Vorrichtung, beispielsweise in die Umgebung abgeleitet werden. The invention further relates to a method, preferably for operating a device according to one of the preceding claims. The adsorbent loaded with the component (or component mixture) to be removed is first heated by means of the heating device, the power consumption of the heating device decreasing in a self-regulating manner during this heating process as the load decreases. This heating is preferably carried out with the fan switched off, ie without fluid flow. After the adsorbent has been heated up and the associated partial desorption from the micropore and macropore volume of the adsorbent is carried out, a fluid stream is passed through the adsorbent, for example as a function of the adsorbent temperature and / or the residual adsorbent loading, so that the desorbed component via the fluid stream from the adsorbent, in particular the adsorbent bed is rinsed out. This fluid stream loaded with the component can then be derived from the device, for example into the environment.
Ein derartiger Desorptionsvorgang ist wesentlich energieeffizienter als herkömm liche Lösungen, bei denen das Adsorbens zum Desorbieren von einem erwärmten Fluidstrom durchströmt wird. Durch diesen Fluidstrom wird die Desorption der Kompo nente aus dem Adsorbens deutlich beschleunigt. Dabei wird der Fluidstrom durch den endothermen Desorptionsvorgang zwar etwas abgekühlt, die Temperatur des belade nen Fluidstroms ist jedoch am Fluidauslass in der Regel höher am Fluideinlass. Such a desorption process is much more energy efficient than conven union solutions, in which the adsorbent is flowed through by a heated fluid stream for desorbing. The desorption of the component from the adsorbent is significantly accelerated by this fluid flow. The fluid stream is somewhat cooled by the endothermic desorption process, but the temperature of the loaded fluid stream is generally higher at the fluid outlet at the fluid inlet.
Durch die erfindungsgemäße Auslegung der Heizvorrichtung kann auf eine kom plexe Regelelektronik zur Vermeidung einer Überhitzung verzichtet werden, so dass der vorrichtungstechnische Aufwand gegenüber herkömmlichen Lösungen deutlich ver ringert ist. The inventive design of the heating device makes it possible to dispense with complex control electronics to avoid overheating, so that the outlay in terms of device technology is significantly reduced compared to conventional solutions.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das zumindest eine Heizelement mit Radiatoren zur Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche ausgeführt, wobei das Adsorbens diese Wärmeaustauschflächen/Radiatoren zumindest ab schnittsweise umgibt. Dadurch ist ein direkter Wärmeaustausch zwischen den Radia toren, dem Adsorbens und dem die Anordnung durchströmenden oder in dieser aufge nommenen Fluid gewährleistet. In a preferred embodiment of the invention, the at least one heating element is designed with radiators for increasing the heat exchange surface, the adsorbent surrounding these heat exchange surfaces / radiators at least in sections. This ensures a direct heat exchange between the radiators, the adsorbent and the fluid flowing through the arrangement or in this fluid.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Adsorbens als Schüttung aus Adsorbens-Pellets ausgeführt. Prinzipiell kann das Adsorbens jedoch auch als Festkörper ausgebildet sein. In a preferred embodiment of the invention, the adsorbent is designed as a bed of adsorbent pellets. In principle, however, the adsorbent can also be designed as a solid.
Die Effektivität der Vorrichtung lässt sich weiter verbessern, wenn die Heizvor richtung zumindest ein PTC-Heizelement aufweist. Derartige PTC-Heizelemente (PTC: Positive Temperature Coefficient) sind temperaturabhängige keramische Widerstände und der Gruppe der Thermistoren zuzuordnen und haben selbstregelnde Eigen schaften, da der Widerstand mit zunehmender Temperatur zunimmt. The effectiveness of the device can be further improved if the Heizvor direction has at least one PTC heating element. Such PTC heating elements (PTC: Positive Temperature Coefficient) are temperature-dependent ceramic resistors and assign to the group of thermistors and have self-regulating properties, since the resistance increases with increasing temperature.
Aus dem Stand der Technik ist es per se bekannt, derartige PTC-Heizelemente bei Heizvorrichtungen vorzusehen. So wird beispielsweise in der auf die Anmelderin zurückgehenden Druckschrift DE 10 2015 111 571 A1 ein Heizregister beschrieben, dessen Heizelemente als PTC-Widerstände ausgeführt sind, wobei der Wärmeaus tausch über als Wellrippen ausgeführte Radiatoren erfolgt, die mit den PTC- Widerstandselementen thermisch kontaktiert sind. Bei dieser Lösung sind die Well rippenelemente als Delta-Rippen ausgeführt, wobei Scheitel der Wellrippen an einander anliegen oder zumindest in geringem Abstand zu einander angeordnet sind. It is known per se from the prior art to provide such PTC heating elements in heating devices. For example, in the publication DE 10 2015 111 571 A1, which goes back to the applicant, a heating register is described, the heating elements of which are designed as PTC resistors, the heat exchange being carried out via radiators designed as corrugated fins, which are thermally contacted with the PTC resistance elements. In this solution, the corrugated rib elements are designed as delta ribs, the apexes of the corrugated ribs abutting one another or at least arranged at a short distance from one another.
In der ebenfalls auf die Anmelderin zurückgehenden DE 10 2016 110 023 A1 ist ein Heizer für einen Wäschetrockner beschrieben, der ebenfalls als PTC- Widerstandselemente ausgeführte Heizelemente aufweist, wobei der Wärmeaustausch über Wellrippenelemente erfolgt, die wiederum als Delta-Rippen ausgebildet sind und mit ihren Scheiteln flächig an dem Heizelement anliegen. DE 10 2016 110 023 A1, which also goes back to the applicant, describes a heater for a tumble dryer which also has heating elements designed as PTC resistance elements, the heat exchange taking place via corrugated fin elements, which in turn are designed as delta fins and with their apices lie flat against the heating element.
Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn das Adsorbens ein Zeolith (Molekular sieb) ist, das vorzugsweise mit einer Porenweite von mehr als 3 A, vorzugsweise etwa 7 A ausgeführt ist, so dass Wasser adsorbiert werden kann. According to the invention, it is preferred if the adsorbent is a zeolite (molecular sieve), which is preferably designed with a pore size of more than 3 A, preferably about 7 A, so that water can be adsorbed.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Radiatoren als Wellrippen mit verrundeten oder abschnittsweise geraden Scheiteln ausgeführt, wobei die In one embodiment of the invention, the radiators are designed as corrugated fins with rounded or sectionally straight vertices, the
Scheitelbreite größer als der mittlere Durchmesser der Pelletschüttung, vorzugsweise größer als der Durchmesser der größten Pellets ist. Vertex width is larger than the average diameter of the pellet bed, preferably larger than the diameter of the largest pellets.
Der Aufbau der Vorrichtung ist besonders einfach, wenn die Heizvorrichtung eine Vielzahl von parallel oder hintereinanderliegend im Fluidströmungspfad angeordneten Heizelementen aufweist, die zu einem Heizregister zusammengefügt sind. Zur Erhöhung der Heizleistung können auch mehrere derartiger Heizregister im Fluidströmungspfad hintereinanderliegend oder parallel zu einander angeordnet werden. Dabei können die Heizregister modular aufgebaut sein, d. h., in Länge oder Breite variieren. The construction of the device is particularly simple if the heating device has a plurality of heating elements arranged in parallel or one behind the other in the fluid flow path, which are combined to form a heating register. To increase the heating output, several such heating registers can also be arranged one behind the other or parallel to one another in the fluid flow path. The heating registers can be modular, ie vary in length or width.
Bei einer Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist diese mit einem Ge häuse ausgeführt, in dem ein Lüfter zur Förderung des Fluids vom Fluideinlass zum Fluidauslass angeordnet ist, wobei die Heizvorrichtung mit dem Adsorbens im In an application of the device according to the invention, it is designed with a housing in which a fan for conveying the fluid from the fluid inlet to the fluid outlet is arranged, the heating device having the adsorbent in the
Strömungspfad zwischen dem Einlass und dem Auslass angeordnet wird. D.h. über den Lüfter wird das mit einer unerwünschten Komponente, beispielsweise mit Feuchtigkeit beladene Fluid mittels durch die Adsorbensschüttung gefördert, so dass die uner wünschte Komponente in Abhängigkeit von der Porenweite des Adsorbens adsorbiert wird. Die Desorption erfolgt dann entsprechend durch Erwärmen des beladenen Adsor bens, wobei diese Desorption statisch oder dynamisch erfolgen kann. Flow path is arranged between the inlet and the outlet. I.e. Via the fan, the fluid loaded with an undesirable component, for example with moisture, is conveyed through the adsorbent bed so that the undesired component is adsorbed depending on the pore size of the adsorbent. The desorption then takes place accordingly by heating the loaded adsor bens, which desorption can take place statically or dynamically.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Vor richtung mit einer Luftsteuerung mit beispielsweise einer Klappe ausgeführt, über die der Fluidstrom stromabwärts der Heizvorrichtung und des Adsorbens zum Fluidauslass oder einem Bypassanschluss geleitet werden kann. In a particularly preferred embodiment of the invention, the device is designed with an air control, for example with a flap, via which the fluid flow can be directed downstream of the heating device and the adsorbent to the fluid outlet or a bypass connection.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise als Entfeuchter für Räume oder Vorrichtungen, Geräte ausgeführt sein. Besonders bevorzugt ist dabei eine An wendung als Schaltschrankentfeuchter, als Trockner einer Geschirrspülmaschine oder eines Wäschetrockners. Weiterhin ist eine Anwendung in einem Trockenschrank, als Trockner für Schuhe oder als Badentfeuchter möglich. Daneben sind auch mobile An wendungen, z. B. zur Entfeuchtung von Fahrzeugen möglich. The device according to the invention can be designed, for example, as a dehumidifier for rooms or devices, devices. It is particularly preferred to use it as a control cabinet dehumidifier, as a dryer in a dishwasher or a clothes dryer. It can also be used in a drying cabinet, as a dryer for shoes or as a bath dehumidifier. In addition, there are also mobile applications, e.g. B. possible for dehumidification of vehicles.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Vorrichtung mit einer Steuer einheit ausgeführt, über die die Heizelemente und/oder der Lüfter und/oder die Luft- Steuerung ansteuerbar sind. Diese Ansteuerung kann beispielsweise in Abhängigkeit von dem Signal von Sensoren erfolgen, über die die Temperatur des Fluids am Einlass, am Auslass oder in der Adsorbens-Schüttung oder die Feuchte des Fluidstroms erfasst wird. Alternativ kann die Steuerung auch zeitgesteuert erfolgen. In one embodiment of the invention, the device is designed with a control unit via which the heating elements and / or the fans and / or the air Control can be controlled. This control can take place, for example, as a function of the signal from sensors via which the temperature of the fluid at the inlet, at the outlet or in the adsorbent bed or the moisture of the fluid stream is detected. Alternatively, the control can also be time-controlled.
Zur Erhöhung der Betriebssicherheit kann das zumindest eine Heizelement isoliert sein. To increase operational safety, the at least one heating element can be insulated.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Preferred exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with the aid of schematic drawings. Show it:
Figur 1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Klimatisieren eines Fluids, FIG. 1 shows a view of a device according to the invention for air conditioning a fluid,
Figur 2 die Vorrichtung gemäß Figur 1 bei einem abgenommenen Deckel Figure 2 shows the device of Figure 1 with a removed cover
Figur 3 eine Detaildarstellung der Ansicht gemäß Figur 2, FIG. 3 shows a detailed view of the view according to FIG. 2,
Figur 4 ein Diagramm, in dem die Leistungsaufnahme von Heizelementen der Vor- richtung gemäß den Figuren 1 bis 3 über der Zeit dargestellt ist, FIG. 4 shows a diagram in which the power consumption of heating elements of the device according to FIGS. 1 to 3 is shown over time,
Figur 5 ein Blockschaubild zur Erläuterung eines Adsorptions- und Desorptions vorgangs mittels einer als Schaltschrankentfeuchter ausgeführten Variante der erfin dungsgemäßen Vorrichtung, FIG. 5 shows a block diagram to explain an adsorption and desorption process by means of a variant of the device according to the invention designed as a control cabinet dehumidifier,
Figur 6 ein konkretes Ausführungsbeispiel einer als Schaltschrankentfeuchter ausgeführten erfindungsgemäßen Vorrichtung, Figur 7 die Vorrichtung gemäß Figur 6 in einer Schnittdarstellung FIG. 6 shows a concrete exemplary embodiment of a device according to the invention designed as a control cabinet dehumidifier, Figure 7 shows the device according to Figure 6 in a sectional view
Figur 8 eine Detaildarstellung der Vorrichtung gemäß Figur 7 und Figure 8 is a detailed representation of the device according to Figure 7 and
Figur 9 die Vorrichtung gemäß den Figuren 6 bis 8 in einer Desorptionsfunktion. 9 shows the device according to FIGS. 6 to 8 in a desorption function.
Anhand der Figuren 1 bis 4 werden im Folgenden der Grundaufbau und die Grundfunktion einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Klimatisieren eines Fluids beschrieben. The basic structure and the basic function of a device according to the invention for air conditioning a fluid are described below with reference to FIGS. 1 to 4.
Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Fleizregister 1 einer erfindungsgemäßen Vor richtung. Dieses hat ein etwa quaderförmiges Registergehäuse 2, in dem die im Fol genden noch näher erläuterten Fleizelemente 4 (siehe Figur 2) aufgenommen sind. In der Darstellung gemäß Figur 1 sind elektrische Anschlussleitungen dargestellt, von de- nen lediglich eine mit dem Bezugszeichen 6 versehen ist. Figure 1 shows a plan view of a Fleizregister 1 of a device according to the invention. This has an approximately cuboid-shaped register housing 2, in which the pickling elements 4 (see FIG. 2), which are explained in more detail below, are accommodated. In the illustration according to FIG. 1, electrical connection lines are shown, only one of which is provided with the reference number 6.
Über das Heizregister 1 kann ein Fluidstrom oder ein stehendes Fluid, beispiels weise Luft erwärmt, gekühlt (temperiert) und/oder entfeuchtet bzw. befeuchtet werden. Die Durchströmung erfolgt senkrecht zur Zeichenebene A fluid flow or a standing fluid, for example air, can be heated, cooled (tempered) and / or dehumidified or humidified via the heating register 1. The flow is perpendicular to the plane of the drawing
Gemäß Figur 1 hat das Registergehäuse 2 einen Deckel 8, der als Lochblech mit einer Vielzahl von Öffnungen 10 ausgebildet ist, die gemeinsam einen Fluideinlass bil den. Die in Figur 1 nicht dargestellte Boden- oder Rückseite des Gehäuses ist ent sprechend mit einem als Lochblech ausgebildeten Deckel 22 (siehe Figur 2) ausgeführt. Längsseitig und Stirnseitig sind jeweils Seitenteile 12, 14, 16, 18 vorgesehen, die als geschlossene Wandung oder ebenfalls als Lochblech ausgebildet sind. According to Figure 1, the register housing 2 has a cover 8, which is designed as a perforated plate with a plurality of openings 10, which bil together form a fluid inlet. The bottom or back of the housing, not shown in Figure 1 is accordingly designed with a lid 22 formed as a perforated plate (see Figure 2). On the long side and front side, side parts 12, 14, 16, 18 are provided, which are designed as a closed wall or also as a perforated plate.
Wie im Folgenden noch näher erläutert, sind in diesem Registergehäuse 2 die Heizelemente 4 und zusätzlich ein Adsorbens 20 (siehe Figur 3) aufgenommen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird als Adsorbens eine Zeolith-Schüttung verwen det, wobei der Durchmesser der Pellets größer als der Durchmesser d der Öffnungen 10 ausgeführt ist, so dass die Adsorbens-Schüttung 20 zuverlässig im Registergehäuse 2 aufgenommen ist. Weitere Einzelheiten werden anhand Figur 3 erläutert. As explained in more detail below, the heating elements 4 and additionally an adsorbent 20 (see FIG. 3) are accommodated in this register housing 2. At the In the illustrated embodiment, a zeolite bed is used as the adsorbent, the diameter of the pellets being larger than the diameter d of the openings 10, so that the adsorbent bed 20 is reliably accommodated in the register housing 2. Further details are explained with reference to FIG. 3.
Das Registergehäuse 2 ist beispielsweise aus einem Aluminium-Lochblech gefer tigt; selbstverständlich können auch andere geeignete Materialien, beispielsweise Kunststoff oder Edelstahl zur Ausbildung des Registergehäuses 2 verwendet werden. The register housing 2 is made, for example, of an aluminum perforated plate; Of course, other suitable materials, for example plastic or stainless steel, can also be used to form the register housing 2.
Figur 2 zeigt das Heizregister 1 bei abgenommenem Deckel 8, wobei die Zeolith- Schüttung lediglich in den rechts oben und untenliegenden Eckbereichen des Heizre gisters 1 dargestellt ist. Wie erläutert, besteht das Adsorbens 20 aus einer Pellet- Schüttung, wobei der Durchmesser der Pellets beispielsweise zwischen 2,5 mm und 5 mm liegt. Zweckmäßiger Weise wird eine vergleichsweise enge Korngrößenverteilung gewählt, so dass die Schüttung einen homogenen Aufbau hat. FIG. 2 shows the heating register 1 with the cover 8 removed, the zeolite bed being shown only in the corner regions of the heating register 1 at the top right and bottom. As explained, the adsorbent 20 consists of a pellet bed, the diameter of the pellets being between 2.5 mm and 5 mm, for example. A comparatively narrow particle size distribution is expediently chosen so that the bed has a homogeneous structure.
Es ist auch möglich, mit der Korngröße den Druckverlust zu beeinflussen. Bei Verwendung einer gröberen Schüttung (größerer Pelletdurchmesser) ist der Druck verlust geringer. Alternativ ist es auch möglich, nur Teilbereiche des Heizregisters 1 mit der Pelletschüttung zu versehen. It is also possible to influence the pressure loss with the grain size. When using a coarser bed (larger pellet diameter) the pressure loss is lower. Alternatively, it is also possible to provide only partial areas of the heating register 1 with the pellet fill.
In der Darstellung gemäß Figur 2 sieht man den in Figur 1 nicht sichtbaren boden seitigen Deckel 22, der gemeinsam mit den Seitenteilen 12, 14, 16, 18 die Aufnahme für die Heizelemente 4 bildet. In the illustration according to FIG. 2, the bottom-side cover 22, which is not visible in FIG. 1, can be seen, which together with the side parts 12, 14, 16, 18 forms the receptacle for the heating elements 4.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat das Heizregister 1 sechs Heizele mente 4a, 4b, 4c, 4d, 4e und 4f, die jeweils mit Strangpressprofilen 24 ausgebildet sind, die beispielsweise aus Aluminium bestehen. In diesen Strangpressprofilen 24 sind die eigentlichen Heizkomponenten, d.h. die PTC-Bausteine, Kontaktbleche und die zuge hörige Isolierhülle vorgesehen. Letztere umgibt die PTC-Bausteine und die Kontakt- bleche und isoliert diese gegenüber dem als Gehäuse ausgeführten Strangpressprofil 24. Die gesamte Anordnung mit dem Strangpressprofil und den eigentlichen Heizkom ponenten wird dann verpresst. In the illustrated embodiment, the heating register 1 has six Heizele elements 4a, 4b, 4c, 4d, 4e and 4f, which are each formed with extruded profiles 24, which consist for example of aluminum. In these extruded profiles 24, the actual heating components, ie the PTC modules, contact plates and the associated insulating sleeve are provided. The latter surrounds the PTC modules and the contact Sheets and insulates them from the extruded profile 24 designed as a housing. The entire arrangement with the extruded profile and the actual Heizkom components is then pressed.
An diese Heizelemente 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f sind seitlich Radiatoren angesetzt, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Delta-Rippen 26 ausgeführt sind. Der Aufbau einer derartigen Delta-Rippe 26 ist in dem eingangs beschriebenen Stand der Technik erläutert und wird im Folgenden nochmals anhand Figur 3 beschrieben. Radiators are attached to these heating elements 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, which in the exemplary embodiment shown are designed as delta ribs 26. The structure of such a delta rib 26 is explained in the prior art described at the outset and is described again below with reference to FIG. 3.
Die PTC-Elemente sind derart ausgelegt, dass sie eine schnelle und sichere Re generation (siehe folgende Ausführungen) des zeolithischen Adsorbens 20 gewähr leisten. Dabei können die PTC-Elemente in Abhängigkeit von der Restfeuchte ausge legt sein. Um beispielsweise eine niedrige Restfeuchte zu erreichen, können PTC- Elemente mit einer Oberflächentemperatur von 260°C eingesetzt werden. Wird eine höhere Restfeuchte zugelassen, können beispielsweise PTC-Elemente mit einer Ober flächentemperatur von 240°C zur Anwendung kommen. Beim dargestellten Aus führungsbeispiel ist das Heizregister 1 kaskadierend aus wechselnden Lagen von Strangpressprofilen 24, Delta-Rippen 26 (Wellrippen) ausgebildet, wobei die innen liegenden Delta-Rippen 26 jeweils zwei Heizelementen 4 bzw. Strangpressprofilen 24 zugeordnet sind. Die Delta-Rippen 26 können beispielsweise durch Anrollen seitlicher Stege wärmeleitend mit Strangpressprofilen 24 verbunden sein. Prinzipiell ist auch ein Verlöten oder eine sonstige Stoff- und/oder formschlüssige Verbindung möglich. The PTC elements are designed in such a way that they ensure rapid and safe regeneration (see the following explanations) of the zeolitic adsorbent 20. The PTC elements can be designed depending on the residual moisture. To achieve a low residual moisture level, for example, PTC elements with a surface temperature of 260 ° C can be used. If a higher residual moisture is permitted, for example PTC elements with a surface temperature of 240 ° C can be used. In the exemplary embodiment shown, the heating register 1 is cascaded from changing layers of extruded profiles 24, delta fins 26 (corrugated fins), the inner delta fins 26 each being assigned to two heating elements 4 or extruded profiles 24. The delta ribs 26 can be connected in a heat-conducting manner to extruded profiles 24, for example by rolling on lateral webs. In principle, soldering or another material and / or positive connection is also possible.
Anstelle der Delta-Rippen 26 können selbstverständlich auch andere Radiator formen, beispielsweise Wellrippen mit verrundeten Scheiteln oder sonstige Wärmeaus tauschflächen realisiert sein. Die Geometrie sollte so gewählt sein, dass die Pellets in den Durchströmungsräumen angeordnet werden können. Instead of the delta fins 26, other radiators can of course also be formed, for example corrugated fins with rounded vertices or other heat exchange surfaces. The geometry should be chosen so that the pellets can be arranged in the flow areas.
Im Bereich der beiden längsseitigen Seitenteile 12, 18 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel Abschlussprofile 28, 30 vorgesehen, die die außenliegenden Delta-Rippen 26 seitlich abstützen. Prinzipiell könnte anstelle eines derartigen Ab- schlussprofils 28, 30 auch in diesem Bereich ein Pelletschüttung ausgebildet werden, an der die Delta-Rippe 26 dann seitlich abgestützt ist. In the illustrated embodiment, end profiles 28, 30 are provided in the region of the two longitudinal side parts 12, 18, which laterally support the outer delta ribs 26. In principle, instead of such a closing profile 28, 30 a pellet bed are also formed in this area, on which the delta rib 26 is then supported laterally.
Die Strangpressprofile 24 sowie Abschlussprofile 28, 30 können beispielsweise aus Aluminium gefertigt sein. Zur Optimierung der chemischen Beständigkeit kann eine Beschichtung vorgesehen sein. Auch andere geeignete Materialien sind möglich. The extruded profiles 24 and end profiles 28, 30 can be made of aluminum, for example. A coating can be provided to optimize the chemical resistance. Other suitable materials are also possible.
Figur 3 zeigt eine Detaildarstellung des rechts untenliegenden Teils des in Figur 2 dargestellten Heizregisters 1 , wobei lediglich ein Teil der Adsorbens-Schüttung darge stellt ist. Man erkennt in der Darstellung gemäß Figur 3 die Form der Delta-Rippen 26, mit zwei etwa V-förmig schräg angestellten Rippenwandungen 32, 34, die jeweils über einen Scheitel 36 verbunden sind, der - wie vorstehend erläutert - flächig am Strang pressprofil 24 des jeweiligen Heizelementes 4 anliegt. In den Rippenwandungen 32, 34 können in Figur 3 angedeutete Sicken/Durchbrüche 38 ausgebildet sein, die eine Quer vermischung der Strömung zulassen. Hinsichtlich weiterer Details derartiger Delta- Rippen 26 wird auf den eingangs genannten Stand der Technik gemäß der Figure 3 shows a detailed view of the lower right part of the heating register 1 shown in Figure 2, only a part of the adsorbent bed is Darge. One can see in the illustration according to FIG. 3 the shape of the delta ribs 26, with two approximately V-shaped slanted rib walls 32, 34, each of which is connected via a vertex 36, which - as explained above - press profile 24 of the extrudate surface respective heating element 4 is present. In the rib walls 32, 34 indicated beads / openings 38 can be formed in Figure 3, which allow cross-mixing of the flow. With regard to further details of such delta ribs 26, reference is made to the prior art mentioned at the outset according to FIG
DE 10 2015 1 1 1 571 A1 verwiesen. DE 10 2015 1 1 1 571 A1.
Die Pellets des Adsorbens 20 sind in dem von den Delta-Rippen 26 aufge spannten Raum eingebracht, so dass auch die Schüttung thermisch mit den Delta- Rippen 26 und somit mit den Heizelementen 4a bis 4f kontaktiert ist. The pellets of the adsorbent 20 are introduced into the space spanned by the delta ribs 26, so that the bed is also thermally contacted with the delta ribs 26 and thus with the heating elements 4a to 4f.
Wie in Figur 3 schematisch dargestellt, sind bei dem beschriebenen Ausführungs beispiel die Geometrie der Delta-Rippe 26 und der Durchmesser D der Pellets so abge stimmt, dass letzterer kleiner oder gleich der Scheitelbreite S der Scheitel 36 der Delta- Rippe 26 ist. Dadurch ist gewährleistet, dass die Pellets auch im Scheitelbereich in An lage an das jeweilige Heizelement 4 oder das Abschlussprofil 28, 30 gelangen, so dass keine Hohlräume entstehen, die eine unerwünschte Fluidströmung ohne vorbestimmten Wärme-/Stoffaustausch ermöglichen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel werden vorzugsweise Zeolithe der As shown schematically in FIG. 3, the geometry of the delta rib 26 and the diameter D of the pellets are so matched in the embodiment described that the latter is less than or equal to the apex width S of the apex 36 of the delta rib 26. This ensures that the pellets also come into contact with the respective heating element 4 or the end profile 28, 30 in the apex region, so that no cavities are formed which enable an undesired fluid flow without predetermined heat / material exchange. In the illustrated embodiment, zeolites are preferably the
Gruppe X oder Y verwendet, die eine etwas größere Porengröße als die Zeolithe der Gruppe A aufweisen. Die Zeolithe der Gruppen X, Y haben den Vorteil einer höheren Wasseraufnahme, einer besseren Robustheit und einer höheren hydrothermalen Stabi lität gegenüber den Zeolithstrukturen der Gruppe A. Zudem haben die Zeolithe der Gruppe X oder Y einen größeren Porendurchmesser, so dass neben Wassermolekülen auch andere Bestandteile, beispielsweise Kohlenwasserstoffe adsorbiert werden. Group X or Y used, which have a slightly larger pore size than the group A zeolites. The zeolites of groups X, Y have the advantage of higher water absorption, better robustness and higher hydrothermal stability compared to the zeolite structures of group A. In addition, the zeolites of group X or Y have a larger pore diameter, so that in addition to water molecules, other constituents , for example hydrocarbons are adsorbed.
Wird ein derartiges Heizregister bei abgeschalteter Heizung mit feuchter Luft be aufschlagt, wobei diese Beaufschlagung statisch oder über einen Luftstrom erfolgen kann, so werden die Wassermoleküle durch das Adsorbens 20 (Molekularsieb) adsor biert. If such a heating register is opened with humid air when the heating is switched off, this loading being able to take place statically or via an air stream, the water molecules are adsorbed by the adsorbent 20 (molecular sieve).
Bei Erreichen einer gewissen Feuchtigkeitssättigung des Adsorbens werden die Heizelemente 4 bei zunächst unterbrochenem Luftstrom angesteuert, so dass durch die Temperaturerhöhung eine Desorption erfolgt. Dabei wird die von den Heizelementen 4 abgegebene Wärmemenge homogen über die Delta-Rippen 26 des Heizregisters 1 , auch ohne eine erzwungene Luftzirkulation, an das Adsorbens übertragen, so dass nach relativ kurzer Zeit das Adsorbens 20 regeneriert und die adsorbierten Bestand teile, insbesondere die Wassermoleküle desorbiert werden. When a certain moisture saturation of the adsorbent is reached, the heating elements 4 are activated with an initially interrupted air flow, so that the temperature increase leads to desorption. The amount of heat given off by the heating elements 4 is homogeneously transferred to the adsorbent via the delta ribs 26 of the heating register 1, even without forced air circulation, so that after a relatively short time the adsorbent 20 regenerates and the adsorbed constituents, in particular the water molecules be desorbed.
Figur 4 zeigt die Leistungsaufnahme der Heizelemente 4 während des Desorp tionsvorgangs in Abhängigkeit von der Zeit. Die obenliegende Kurve zeigt die Figure 4 shows the power consumption of the heating elements 4 during the desorption process as a function of time. The curve above shows the
Leistungsaufnahme bei einem mit hoher Feuchtigkeit beladenen Adsorbens 20. Die darunterliegende Kurve zeigt die Leistungsaufnahme bei einem vergleichsweise gering beladenen Adsorbens 20. Man erkennt aus dieser Darstellung, dass prinzipiell die Leistungsaufnahme zu einer vorgegebenen Zeit bei einem beladenen Adsorbens größer als bei einem weniger beladenen Adsorbens ist. Zudem erkennt man deutlich, dass die Leistungsaufnahme mit zunehmender Desorptionszeit und somit abnehmender Beladung aufgrund der PTC-Charakteristik selbstregulierend abnimmt. Mit anderen Worten gesagt, die Leistungsaufnahme des Heizregisters 1 stellt sich bei der Verwen- düng eines PTC-Heizelementes 4 in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt bzw. der Beladung des Zeolithen ein, ohne dass es einer komplexen Regelung bedarf. Zudem ist keine zusätzliche Absicherung des Heizsystems erforderlich, da aufgrund der PTC- Charakteristik das Überschreiten einer Maximaltemperatur praktisch unmöglich ist. Power consumption in the case of an adsorbent 20 loaded with high moisture. The curve below shows the power consumption in the case of a comparatively lightly loaded adsorbent 20. It can be seen from this illustration that the power consumption is in principle greater at a given time for a loaded adsorbent than for a less loaded adsorbent . In addition, you can clearly see that the power consumption decreases with increasing desorption time and thus decreasing loading due to the PTC characteristics. In other words, the power consumption of the heating register 1 arises when it is used. fertilize a PTC heating element 4 depending on the moisture content or the loading of the zeolite, without the need for complex control. In addition, no additional protection of the heating system is required, because exceeding a maximum temperature is practically impossible due to the PTC characteristics.
Während des Desortionsvorgangs stellt sich eine in etwa gleichbleibende Ober flächentemperatur an den Heizelementen 4 auch bei abnehmendem Feuchtigkeits gehalt ein. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, dass aufgrund der Isolation direkt an den Heizelementen keine offenen Spannungen vor liegen und somit auch keine Kurzschlussgefahr bei hoher Feuchtigkeitssättigung be steht. During the desorption process there is an approximately constant upper surface temperature on the heating elements 4 even with decreasing moisture content. Another advantage of the system according to the invention is that due to the insulation directly on the heating elements there are no open voltages and thus there is no risk of short-circuiting with high moisture saturation.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung sei im Folgenden noch mals anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels erläutert. Figur 5 zeigt beispielhaft die Funktionsstruktur eines Schaltschrank-Entfeuchters 40. Demgemäß hat ein derar tiger Entfeuchter 40 drei Hauptkomponenten. The mode of operation of the device according to the invention will be explained in the following on the basis of a specific exemplary embodiment. Figure 5 shows an example of the functional structure of a control cabinet dehumidifier 40. Accordingly, such a dehumidifier 40 has three main components.
Eine erste Hauptkomponente ist das vorbeschriebene Heizregister 1 , das die PTC-Heizelemente 4 und das aus einer Zeolith-Schüttung bestehende Adsorbens 20 beinhaltet. Der Entfeuchter 40 hat des Weiteren einen Lüfter 42, über den ein Luftstrom dem Heizregister 1 zugeführt wird. Der Entfeuchter 40 hat zudem eine Luftsteuerung 44, über die die mittels des Heizregisters 1 entfeuchtete Luft entweder einem Schalt schrank zuführbar ist oder die bei einem Desorptionsvorgang anfallende Luft an die Umgebung abgegeben wird. A first main component is the heating register 1 described above, which contains the PTC heating elements 4 and the adsorbent 20 consisting of a zeolite bed. The dehumidifier 40 also has a fan 42, via which an air flow is fed to the heating register 1. The dehumidifier 40 also has an air control 44, via which the air dehumidified by means of the heating register 1 can either be supplied to a switching cabinet or the air which arises during a desorption process is released to the environment.
Bei dem in Figur 5 oben dargestellten Adsorptionsvorgang wird über den Lüfter 42 zunächst feuchte Luft angesaugt und zum Heizregister 1 gefördert. Diese feuchte Luft wird mittels der Zeolith-Schüttung des Heizregisters 1 bei deaktivierter Heizung (Heiz elemente 4 ausgeschaltet) durch Adsorption entfeuchtet, so dass die Wassermoleküle im Mikro- und Makroporenvolumen der Zeolith-Schüttung adsorbiert werden. Während dieses exothermen Adsorptionsvorgangs wird aufgrund der freiwerdenden Adsorp- tionswärme der Luftstrom erwärmt, so dass am Ausgang des Heizregisters 1 ent feuchtete und erwärmte Luft vorliegt. Die Luftsteuerung 44 ist dabei so eingestellt, dass dieser entfeuchtete und erwärmte Luftstrom in den Schaltschrank geleitet wird. In the adsorption process shown in FIG. 5 above, moist air is first drawn in via the fan 42 and conveyed to the heating register 1. This moist air is dehumidified by means of the zeolite bed of the heating register 1 when the heating is deactivated (heating elements 4 switched off) by adsorption, so that the water molecules are adsorbed in the micro and macro pore volume of the zeolite bed. During this exothermic adsorption process, due to the released adsorption tion heat of the air flow is heated, so that there is ent humidified and heated air at the outlet of the heating register. The air control 44 is set such that this dehumidified and heated air flow is conducted into the control cabinet.
Über geeignete Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren kann die Beladung des Zeolithen oder der Feuchtigkeitsgehalt der Luft kontrolliert werden. Bei Erreichen einer vorbestimmten Feuchtigkeitssättigung/Beladung wird dann der Desorptionsvorgang eingeleitet. Diese Desorption erfolgt dadurch, dass zunächst das Heizregister, genauer gesagt die Heizelemente 4, angesteuert werden, so dass entsprechend die Zeolith- Schüttung erwärmt wird. Nach einer Aufheizzeit (statische Desorption) kann der Lüfter 42 zeitweise aktiviert werden, um den Desorptionsvorgang mittels eines Luftstroms (kalte, feuchte Luft) zu unterstützen, so dass die Entfeuchtungsleistung/Desorption deutlich erhöht bzw. beschleunigt wird. Durch die über das Heizregister 1 zugeführte Wärme werden die im Porensystem des Adsorbens 20 bzw. der Schüttung adsorbierten Wassermoleküle desorbiert/verdampft und dann über die zugeführte Luft aus dem Porensystem herausgeführt. Diese über die Heizelemente 4 erwärmte Luft wird durch den endothermen Desorptionsvorgang zwar etwas gekühlt, dennoch liegt am Ausgang des Heizregisters 1 nach dem Desorptionsvorgang bei aktivierten Heizelementen 4 warme, mit Wasserdampf beladene Luft an. Dieser Luftstrom wird dann durch geeig nete Ansteuerung der Luftsteuerung 44 in die Umgebung geleitet. The loading of the zeolite or the moisture content of the air can be controlled using suitable temperature and humidity sensors. The desorption process is then initiated when a predetermined moisture saturation / load is reached. This desorption takes place in that the heating register, more precisely the heating elements 4, is first activated, so that the zeolite bed is heated accordingly. After a heating-up time (static desorption), the fan 42 can be activated temporarily in order to support the desorption process by means of an air flow (cold, moist air), so that the dehumidification performance / desorption is significantly increased or accelerated. The heat supplied via the heating register 1 desorbs / evaporates the water molecules adsorbed in the pore system of the adsorbent 20 or the bed and then leads them out of the pore system via the supplied air. This air, which is heated via the heating elements 4, is somewhat cooled by the endothermic desorption process, but warm, laden with water vapor is present at the outlet of the heating register 1 after the desorption process with activated heating elements 4. This air flow is then passed into the environment by suitable control of the air control 44.
Wie in Figur 5 unten angedeutet, erfolgt die Ansteuerung des Lüfters 42, des Heiz registers 1 und der Luftsteuerung 44 über eine Steuer-/Regeleinheit 46. Diese gibt die Steuersignale beispielsweise in Abhängigkeit von den Messsignalen von Sensoren, beispielsweise von Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren ab, um den Ad- und Desorptionsvorgang zu regeln. Das Heizregister 1 kann beispielsweise über ein Relais geschaltet werden. Die im Folgenden noch näher erläuterte Luftstromsteuerung kann durch einen Schrittmotor oder einen Stellantrieb in Form eines Dehnwachselements, welches ggf. elektrisch beheizt wird und somit fremdsteuerbar ist, in die jeweilige Posi tion gebracht werden, um den Luftstrom in den Schaltschrank oder an die Umgebung zu leiten. Die Steuerung der Lüfterdrehzahl kann beispielsweise mittels einer Puls weitenmodulation (PWM) realisiert werden. Figur 6 zeigt ein konkretes Ausführungsbeispiel eines Entfeuchters 40, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem mehrteiligen, etwa quaderförmigen Ge häuse 48 ausgeführt ist. In diesem sind die drei vorbeschriebenen Komponenten: der Lüfter 42, das mit einer gestrichelten Bezugslinie gekennzeichnete Heizregister 1 und die Luftsteuerung 44 aufgenommen. Zwischen dem Lüfter 42 und dem Heizregister 1 ist bei dem in Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel noch ein Zwischenstück 50 vorge sehen, welches zur Erzeugung eines homogenen Luftstromes dient. As indicated in FIG. 5 below, the fan 42, the heating register 1 and the air control 44 are controlled via a control / regulating unit 46. This emits the control signals, for example, as a function of the measurement signals from sensors, for example from temperature and humidity sensors to regulate the ad and desorption process. The heating register 1 can be switched, for example, via a relay. The air flow control, which will be explained in more detail below, can be brought into the respective position by a stepper motor or an actuator in the form of an expansion wax element, which may be electrically heated and thus externally controlled, in order to direct the air flow into the control cabinet or to the surroundings . The fan speed can be controlled, for example, by means of pulse width modulation (PWM). Figure 6 shows a specific embodiment of a dehumidifier 40, which is executed in the illustrated embodiment with a multi-part, approximately cuboid Ge housing 48. The three components described above are included in this: the fan 42, the heating register 1 identified by a dashed reference line and the air control 44. Between the fan 42 and the heating register 1 in the embodiment shown in FIG. 6, an intermediate piece 50 is also provided, which is used to generate a homogeneous air flow.
Der Lüfter 42 ist so ausgelegt, dass er Luft von unten her (siehe Pfeil in Figur 6) in das Innere des Gehäuses 48 fördert, so dass ein zum Heizregister 1 gerichteter Luft strom entsteht. Beim vorbeschriebenen Adsorptionsprozess ist eine Klappe 52 der Luft steuerung 44 so eingestellt, dass der entfeuchtete, aufgrund der Adsorptionswärme er wärmte Luftstrom durch einen Auslass in das Innere des Schaltschranks geführt ist. Während des Desorptionsvorgangs wird die schwenkbar auf einem Drehlager 55 der Luftsteuerung 44 gelagerte Klappe 52 in eine in Figur 9 dargestellte Position gebracht, in der der Luftstrom zum Auslass 54 unterbrochen ist und zu einem Bypassauslass 56 geführt wird, durch den hindurch der warme, mit Feuchtigkeit beladene Luftstrom an die Umgebung abgegeben wird (siehe gestrichelten Pfeil in Figur 6). The fan 42 is designed in such a way that it conveys air from below (see arrow in FIG. 6) into the interior of the housing 48, so that an air stream directed to the heating register 1 is produced. In the above-described adsorption process, a flap 52 of the air control 44 is set in such a way that the dehumidified air flow which is warmed due to the heat of adsorption is passed through an outlet into the interior of the control cabinet. During the desorption process, the flap 52, which is pivotably mounted on a rotary bearing 55 of the air control 44, is brought into a position shown in FIG. 9, in which the air flow to the outlet 54 is interrupted and is led to a bypass outlet 56, through which the warm, moist loaded air flow is released to the environment (see dashed arrow in Figure 6).
Die Ansteuerung des Lüfters 42, der Heizelemente 4 und der Klappe 52 sowie die Verarbeitung der Messsignale der Sensoren (Feuchtigkeitssensor, Temperatursensor, etc.) erfolgt - wie vorstehend beschrieben - über die Steuereinheit 46, die beispiels weise - wie in Figur 6 gestrichelt angedeutet - seitlich an das Gehäuse 48 angesetzt sein kann. Selbstverständlich kann diese Steuereinheit 46 auch getrennt von dem eigentlichen Entfeuchter 40 montiert sein. The control of the fan 42, the heating elements 4 and the flap 52 as well as the processing of the measurement signals of the sensors (moisture sensor, temperature sensor, etc.) is carried out - as described above - via the control unit 46 which, for example - as indicated by dashed lines in FIG. 6 - can be attached laterally to the housing 48. Of course, this control unit 46 can also be mounted separately from the actual dehumidifier 40.
Wie weiterhin Figur 6 entnehmbar ist, sind die einzelnen Komponenten des erfin dungsgemäßen Entfeuchters, d.h. der Lüfter 42, das Zwischenstück 50, das Heizre gister 1 und die Luftsteuerung 44 über eine Schraubverbindung 58 mit einander ver bunden, wobei der Lüfter 42 auf einer Bodenplatte 60 abgestützt ist und der Auslass 54 in einer Deckplatte 62 mündet, die ein Ausblasen in den Schaltschrank ermöglicht. Die Schraubverbindung 58 ist so ausgebildet, dass die vorgenannten Komponenten 42, 50, 48 mit der Deckplatte 62 und der Bodenplatte 60 verspannt sind. As can also be seen in FIG. 6, the individual components of the dehumidifier according to the invention, ie the fan 42, the intermediate piece 50, the heating register 1 and the air control 44 are connected to one another via a screw connection 58, the fan 42 on a base plate 60 is supported and the outlet 54 opens into a cover plate 62, which allows blowing out into the control cabinet. The screw connection 58 is designed such that the aforementioned components 42, 50, 48 are braced with the cover plate 62 and the base plate 60.
Figur 7 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A durch den Entfeuchter 40 gemäß Figur 6. Man erkennt in dieser Darstellung, dass bei diesem Ausführungsbeispiel zwei Teilheizregister 1 .1 , 1 .2 der vorbeschriebenen Bauart in Durchströmungsrichtung hintereinanderliegend ein gemeinsames Heizregister 1 ausbilden. In dieser Darstellung sieht man auch deutlich die Sicken 38 der Delta-Rippen 26. FIG. 7 shows a section along the line A-A through the dehumidifier 40 according to FIG. 6. It can be seen in this illustration that in this exemplary embodiment two partial heating registers 1 .1, 1 .2 of the above-described type form a common heating register 1 one behind the other in the flow direction. In this illustration, the beads 38 of the delta ribs 26 can also be clearly seen.
Stromaufwärts und stromabwärts der Heizregister 1 ist bei dem in Figur 7 darge stellten Ausführungsbeispiel jeweils ein als Lochblech ausgeführter Deckel 8, 22 vorge sehen, wobei die anhand der Figuren 1 und 2 erläuterten Deckel im Anlagebereich der beiden Teilheizregister 1 .1 und 1 .2 zur Vereinfachung des vorrichtungstechnischen Aufwandes weggelassen sind. Im mittleren Bereich des Heizregisters 1 gemäß Figur 7 sind die Strangpressprofile 24.1 und 24.2 der Heizelemente 4.1 und 4.2 der Teilheiz register 1 .1 bzw. 1 .2 sichtbar. Beiden Teilheizregistern 1 .1 und 1 .2, die gemeinsam das Heizregister 1 bilden, ist eine gemeinsame Zeolith-Schüttung zugeordnet, die allerdings in Figur 7 nicht dargestellt ist. Upstream and downstream of the heating register 1, in the exemplary embodiment shown in FIG. 7, a cover 8, 22 designed as a perforated plate is provided, the cover explained with reference to FIGS. 1 and 2 in the contact area of the two partial heating registers 1 .1 and 1 .2 Simplification of the expenditure on device technology are omitted. In the middle area of the heating register 1 according to FIG. 7, the extruded profiles 24.1 and 24.2 of the heating elements 4.1 and 4.2 of the partial heating register 1 .1 and 1 .2 are visible. Both partial heating registers 1 .1 and 1 .2, which together form heating register 1, are assigned a common zeolite bed, which is not shown in FIG. 7, however.
Figur 8 zeigt eine vergrößerte Schnittdarstellung des Heizregisters 1 mit den beiden Teilheizregistern 1 .1 und 1 .2, die in Strömungsrichtung gesehen hintereinander geschaltet sind. Jedes dieser Teilheizregister 1 .1 und 1 .2 hat den Aufbau, wie er im Prinzip anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert wurde, so dass weitestgehend auf diese Ausführungen verwiesen werden kann. In der Darstellung gemäß Figur 8 ist der bodenseitige Deckel 22 des Heizregisters 1 dargestellt, der in Figur 7 sichtbare, oben liegende Deckel 8 wurde der besseren Übersichtlichkeit halber weggelassen. FIG. 8 shows an enlarged sectional view of the heating register 1 with the two partial heating registers 1 .1 and 1 .2, which are connected in series as seen in the direction of flow. Each of these partial heating registers 1 .1 and 1 .2 has the structure as explained in principle with reference to FIGS. 1 to 3, so that reference can largely be made to these statements. The bottom cover 22 of the heating register 1 is shown in the illustration according to FIG. 8; the cover 8 visible at the top in FIG. 7 has been omitted for the sake of clarity.
Wie vorstehend beschrieben, hat jedes Teilheizregister 1 .1 (1 .2) vier Heizele mente, von denen in Figur 8 lediglich einige zu sehen sind (in Figur 8 sind lediglich die Heizelemente des Teilheizregisters 1 .1 mit den Bezugszeichen 4c, 4d, 4e und 4f ver- sehen), denen jeweils Anschlussleitungen 6 zur Kontaktierung zugeordnet ist. Wie vor stehend beschrieben, hat jedes Heizelement 4 PTC-Bausteine, die über Kontaktbleche kontaktiert sind und über eine Isolierung gegenüber dem jeweiligen Strang pressprofil 24a, 24b, 24c (das vierte Strangpressprofil des Teilheizregisters 1.1 ist in Figur 8 nicht sichtbar) isoliert sind. Der Wärmeaustausch erfolgt, wie beschrieben, über die Delta- Rippen 26. Die Zeolith-Schüttung ist auch in der Darstellung gemäß Figur 8 wegge lassen. Diese Zeolith-Schüttung füllt den gesamten in Figur 8 sichtbaren Raum zwischen den Heizelementen 4a bis 4c beider Teilheizregister 1.1 und 1.2 aus. As described above, each partial heating register 1 .1 (1 .2) has four heating elements, of which only a few can be seen in FIG. 8 (in FIG. 8, only the heating elements of the partial heating register 1 .1 with the reference numerals 4c, 4d, 4e and 4f ver see), each of which is connected to connecting lines 6 for contacting. As described above, each heating element has 4 PTC modules which are contacted via contact plates and are insulated from the respective extruded profile 24a, 24b, 24c (the fourth extruded profile of the partial heating element 1.1 is not visible in FIG. 8) via insulation. The heat exchange takes place, as described, via the delta fins 26. The zeolite bed is also omitted in the illustration according to FIG. 8. This zeolite fill fills the entire space visible in FIG. 8 between the heating elements 4a to 4c of both partial heating registers 1.1 and 1.2.
Figur 9 zeigt eine Figur 7 entsprechende Darstellung, wobei zur Desorption dieFIG. 9 shows a representation corresponding to FIG. 7, the desorption for
Klappe 52 so verstellt ist, dass der Auslass 54 zum Schaltschrank hin abgesperrt ist, und die während des Desorptionsvorgangs mit Wasserdampf beladene, relativ warme Luft durch den Bypassauslass 56 hindurch in die Umgebung geleitet wird. Ansonsten entspricht die Abbildung gemäß Figur 9 derjenigen in den Figuren 7 und 8, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind. The flap 52 is adjusted such that the outlet 54 is blocked off from the control cabinet, and the relatively warm air laden with water vapor during the desorption process is passed through the bypass outlet 56 into the surroundings. Otherwise, the illustration according to FIG. 9 corresponds to that in FIGS. 7 and 8, so that further explanations are unnecessary.
Offenbart sind eine Vorrichtung zum Klimatisieren eines Fluids mit einem PTC- Fleizelement, das in einer Adsorbensschüttung angeordnet ist und ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung. Disclosed are a device for air conditioning a fluid with a PTC bleeding element, which is arranged in an adsorbent bed, and a method for operating such a device.
Bezuqszeichenliste: Reference list:
1 Heizregister 1 heating register
2 Registergehäuse 2 register housings
4 Heizelement 4 heating element
6 Anschlussleitung 6 connecting cable
8 Deckel 8 lids
10 Öffnung  10 opening
12 Seitenteil  12 side part
14 Seitenteil  14 side panel
16 Seitenteil  16 side panel
18 Seitenteil  18 side panel
20 Adsorbens  20 adsorbent
22 bodenseitiger Deckel 24 Strangpressprofil 22 bottom cover 24 extruded profile
26 Delta-Rippe 26 delta rib
28 Abschlussprofil 28 end profile
30 Abschlussprofil30 end profile
32 Rippenwand 32 rib wall
34 Rippenwand  34 rib wall
36 Scheitel  36 crowns
38 Sicke  38 surround
40 Entfeuchter  40 dehumidifiers
42 Lüfter  42 fans
44 Luftsteuerung  44 Air control
46 Steuereinheit 46 control unit
48 Gehäuse 48 housing
50 Zwischenstück 50 intermediate piece
52 Klappe 52 flap
54 Auslass  54 outlet
55 Drehlager  55 pivot bearings
56 Bypassauslass Schraubverbindung Bodenplatte Deckplatte 56 Bypass outlet Screw connection base plate cover plate

Claims

Patentansprüche Claims
1. Vorrichtung zum Klimatisieren eines Fluids, insbesondere eines Luftstroms, mit einem Fluideinlass und einem Fluidauslass und mit einem Adsorbens (20), das ausgelegt ist, eine Komponente durch Adsorption aus dem Fluid aufzunehmen oder durch Desorption an das Fluid abzugeben und mit einer Heizvorrichtung zum Temperieren des Adsorbens und/oder des Fluids, dadurch gekennzeichnet, dass ein Heizelement (4) der Heizvorrichtung derart ausgelegt ist, dass eine Leistungs- aufnahme des Heizelementes (4) mit abnehmender Beladung des Adsorbens (20) selbstregulierend abnimmt. 1. A device for air conditioning a fluid, in particular an air stream, with a fluid inlet and a fluid outlet and with an adsorbent (20), which is designed to absorb a component by adsorption from the fluid or by desorption to the fluid and with a heating device for Tempering the adsorbent and / or the fluid, characterized in that a heating element (4) of the heating device is designed in such a way that a power consumption of the heating element (4) decreases in a self-regulating manner as the loading of the adsorbent (20) decreases.
2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 , wobei das zumindest eine Heizelement (4) Radiatoren zur Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche hat und das Adsorbens (20) die Radiatoren zumindest abschnittsweise umgibt. 2. Device according to claim 1, wherein the at least one heating element (4) has radiators for increasing the heat exchange surface and the adsorbent (20) surrounds the radiators at least in sections.
3. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, wobei das Adsorbens (20) eine Schüttung aus Adsorbens-Pellets ist. 3. Device according to claim 2, wherein the adsorbent (20) is a bed of adsorbent pellets.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Heizvor richtung zumindest ein PTC-Heizelement (4) aufweist. 4. Device according to one of the preceding claims, wherein the Heizvor direction has at least one PTC heating element (4).
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Adsor bens (20) ein Zeolith, vorzugsweise des Typs X oder Y ist. 5. Device according to one of the preceding claims, wherein the adsor bens (20) is a zeolite, preferably of type X or Y.
6. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 2 bis 5, wobei die Radiatoren Well rippen mit verrundeten oder abschnittsweise geraden Scheiteln (36) sind, wobei eine Scheitelbreite (S) größer ist als der mittlere Durchmesser, vorzugsweise größer als der größte Durchmesser (D), eines Pellets ist. 6. Device according to one of the claims 2 to 5, wherein the radiators are corrugated fins with rounded or sectionally straight vertices (36), wherein a vertex width (S) is larger than the mean diameter, preferably larger than the largest diameter (D), a pellet.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Heizvor richtung eine Vielzahl von im Fluidströmungspad parallel oder hinter einander liegend angeordneten Heizelementen (4) hat, die von dem Adsorbens (20) um- geben sind und zu einem Heizregister (1 ) zusammengefasst sind. 7. Device according to one of the preceding claims, wherein the Heizvor direction has a plurality of in the fluid flow pad parallel or one behind the other arranged heating elements (4) which are surrounded by the adsorbent (20) and are combined to form a heating register (1) .
8. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, wobei die Heizvorrichtung modular mit im Fluidströmungspfad parallel oder hintereinanderliegenden Heizregistern (1 ) aus gebildet ist, wobei die Heizregister (1 ) in Länge und/oder Breite variieren können. 8. The device according to claim 7, wherein the heating device is formed modularly with heating registers (1) lying parallel or one behind the other in the fluid flow path, wherein the heating registers (1) can vary in length and / or width.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das zumin dest eine Heizelement (4) mit einer Isolierung versehen ist. 9. Device according to one of the preceding claims, wherein the at least one heating element (4) is provided with insulation.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einem Ge- häuse (48), in dem ein Lüfter (42) zur Förderung des Fluids vom Fluideinlass zum10. Device according to one of the preceding claims, with a housing (48) in which a fan (42) for conveying the fluid from the fluid inlet to
Fluidauslass angeordnet ist, wobei die Heizvorrichtung mit dem Adsorbens (20) im Strömungspfad zwischen dem Fluideinlass und dem Fluidauslass angeordnet ist. Fluid outlet is arranged, wherein the heating device with the adsorbent (20) is arranged in the flow path between the fluid inlet and the fluid outlet.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einer Luft- Steuerung (44), über die der Fluidstrom stromabwärts der Heizvorrichtung und des11. Device according to one of the preceding claims, with an air control (44), via which the fluid flow downstream of the heating device and
Adsorbens (20) wahlweise zum Fluidauslass oder zu einem Bypassauslass (56) geleitet ist. Adsorbent (20) is optionally directed to the fluid outlet or to a bypass outlet (56).
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei diese ein Entfeuchter für Räume oder Vorrichtungen, Geräte, vorzugsweise ein Schalt- schrank-Entfeuchter (40), ein Trockner einer Geschirrspülmaschine oder eines Wäschetrockners ist. 12. Device according to one of the preceding claims, wherein this is a dehumidifier for rooms or devices, devices, preferably a control cabinet dehumidifier (40), a dryer of a dishwasher or a clothes dryer.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einer Steuer einheit (46) zum Ansteuern der Heizelemente (4) und/oder eines Lüfters (42) und/oder einer Luftsteuerung (44) und mit Sensoren zur Erfassung von Betriebs parametern, wie beispielsweise der Temperatur oder einer Feuchte des Fluids. 13. Device according to one of the preceding claims, with a control unit (46) for controlling the heating elements (4) and / or a fan (42) and / or an air control (44) and with sensors for detecting operating parameters, such as the temperature or humidity of the fluid.
14. Verfahren, insbesondere zum Betreiben einer Vorrichtung nach einem der vorher gehenden Patentansprüche, mit den Schritten: 14. A method, in particular for operating a device according to one of the preceding claims, with the steps:
- Aufheizen des mit der Komponente beladenen Adsorbens (20) zur Desorption mittels der Heizvorrichtung, wobei die Leistungsaufnahme eines Heizelements (4) der Heizvorrichtung mit abnehmender Beladung selbstregulierend abnimmt, Heating the adsorbent (20) loaded with the component for desorption by means of the heating device, the power consumption of a heating element (4) of the heating device decreasing in a self-regulating manner as the load decreases,
- Abschalten des Heizelements (4) nach Erreichen einer vorbestimmten Adsor benstemperatur oder einer Restbeladung des Adsorbens oder eines Anteils der desorbierten Komponente in einem Fluidraum, - switching off the heating element (4) after reaching a predetermined adsor ben temperature or a residual loading of the adsorbent or a portion of the desorbed component in a fluid space,
- Durchströmen des aufgeheizten Adsorbens (20) mittels eines Fluidstroms zur weiteren Verringerung der Adsorbensbeladung und - Flow through the heated adsorbent (20) by means of a fluid flow to further reduce the adsorbent load and
- Ableiten des mit der Komponente beladenen Fluidstroms aus der Vorrichtung.  - Deriving the fluid stream loaded with the component from the device.
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