EP4295091A1 - Device and method for processing gas, and ventilation and air conditioning apparatus - Google Patents

Device and method for processing gas, and ventilation and air conditioning apparatus

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Publication number
EP4295091A1
EP4295091A1 EP22708875.4A EP22708875A EP4295091A1 EP 4295091 A1 EP4295091 A1 EP 4295091A1 EP 22708875 A EP22708875 A EP 22708875A EP 4295091 A1 EP4295091 A1 EP 4295091A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
gas
outlet
inlet
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22708875.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Holger Sedlak
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.)
Justairtech GmbH
Original Assignee
Justairtech GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Justairtech GmbH filed Critical Justairtech GmbH
Publication of EP4295091A1 publication Critical patent/EP4295091A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/004Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/06Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using expanders

Definitions

  • the present invention relates to devices and methods for treating gas and in particular to such devices which can be used separately or together with a ventilation and air conditioning device (AHU) for heating or cooling gas, such as air.
  • AHU ventilation and air conditioning device
  • a cryocooler is disclosed, which is shown schematically in Fig. 9.
  • a compressor C compresses gas , which circulates in the closed system.
  • the compressed gas is cooled by a heat exchanger, which is schematically referred to as "heat sink” or "heat release”.
  • the cooled gas is fed into a recuperator R, which feeds the gas cooled thereby to a turbine E
  • Cold gas is discharged from the turbine E, which absorbs heat or achieves a cooling effect via a heat exchanger.
  • the gas that exits the heat exchanger which provides the cooling effect, and is again warmer than the gas at the same entrance, is also fed into the Fed in recuperator R to be reheated.
  • Compressor C performs isentropic compression as shown by the transition from transition point 1 to transition point 2.
  • An isobaric heat dissipation takes place through the heat exchanger for heat dissipation, as illustrated by the transition from point 2 to point 3 in FIG.
  • An isobaric heat dissipation also takes place through the recuperator R, as illustrated by the transition between point 3 and point 4 .
  • an isentropic expansion takes place in the turbine 4, as represented by the transition between point 4 and point 5.
  • the refrigeration effect of the heat exchanger represents an isobaric heat input, as represented by the transition from point 5 to point 6.
  • the heat dissipated in the heat exchanger is represented in the temperature-entropy diagram as the temperature difference between point 2 and point 3.
  • the temperature reduction achieved by the turbine expansion is represented by the temperature difference between point 4 and point 5.
  • the temperature difference that can be used for cooling is shown between point 5 and point 6.
  • gas chillers Compared to heat pumps, which are used for cooling and heating, gas chillers have the advantage that energy-intensive circulation of liquid refrigerant can be avoided.
  • gas refrigeration machines do not require continuous evaporation on the one hand and continuous condensation on the other. Only gas circulates in the cycle shown in FIG. 9, without there being any transitions between the different states of aggregation.
  • heat pumps require very low pressures close to vacuum, especially if climate-problematic refrigerants are to be dispensed with, which can lead to considerable expense, especially in terms of equipment, in the production, handling and maintenance during operation.
  • Such cold air chillers include a compressor, a turbine, a recuperator, and a heat exchanger. Heat is extracted by the heat exchanger in a cold air chiller and dissipated to a heat sink. This typically takes place in an air-to-liquid heat exchanger.
  • Cold-air chillers such as those described in German application 102020213544.4, can be used to work as an open system in order to use the air from a room as the working medium of the cold-air chiller in order to deliver appropriately cooled air to this room in the sense of an open system to give back.
  • a cold-air chiller includes a recuperator at the compressor inlet.
  • a compressor-heat exchanger-turbine combination of such a gas refrigerator is connected to a recuperator outlet.
  • This implementation involves a large number of components due to the use of a recuperator, a compressor, a heat exchanger, a turbine, and a heat sink, the coupling of which requires the heat exchanger to be configured as an air-to-liquid heat exchanger.
  • the object of the present invention is to provide a simpler concept for treating gas such as air. This object is achieved by a device for treating gas according to patent claim 1, a method for operating a device for treating gas according to patent claim 27, a method for producing a device for treating gas according to patent claim 28, or a ventilation and air conditioning device with such a method - Direction according to claim 22 solved.
  • the present invention is based on the finding that a simple and at the same time robust measure for treating gas is to use a compressor-heat exchanger-turbine combination in which the heat exchanger is designed as a gas-gas heat exchanger and is coupled on its primary side between the compressor outlet and the turbine inlet.
  • various different gas flows can be applied to the primary side of the gas-gas heat exchanger, which can also be referred to as a recuperator.
  • the compressor-gas-gas-heat exchanger-turbine combination is provided with an input interface and an output interface, the input interface being designed to couple the compressor input and the heat exchanger input on the primary side to a gas supply .
  • the outlet interface is then designed to couple the turbine outlet and the heat exchanger outlet of the primary side of the heat exchanger to a gas outlet.
  • the input interface and the output interface can be “hardwired”, i.e. permanently installed, in order to run the gas treatment device in “summer mode”, in which the focus is on the cooling capacity of the treatment device.
  • the device for treating gas is "hardwired" into a "winter mode” in which the heating, ie the heating effect of the device, is the focus.
  • both the input interface and the output interface are designed to be controllable to control the input side of the gas treatment device and the output side of the gas treatment device depending on a control signal that can be detected manually or automatically to set to a cooling mode or to a heating mode.
  • the detection of the environmental situation can be automatically using a T emperature sensor or a flow sensor or both sensors take place, or can be derived manually or depending on a larger, for example, a building control.
  • the input interface or the output interface can be set up as a two-way switch with two inputs and two outputs, whereby two connections can be switched back and forth from the inputs to the outputs.
  • the interface can also consist of individual switching elements in order to connect an input to one of two outputs depending on a control signal.
  • the device for treating gas is designed to have a special compressor-turbine combination in which the compressor wheel and the turbine wheel are arranged on one axis, with a drive motor being arranged between the compressor wheel and the turbine wheel, and in particular, the rotor of the drive motor being arranged on the same axis on which the turbine wheel and the compressor wheel are also arranged.
  • the heat exchanger which is a gas-gas heat exchanger
  • the heat exchanger is designed in the manner of a recuperator, with a counterflow principle also preferably being used in which a plurality and in particular a large number of flow channels , which form the primary side, are in thermal interaction with a plurality and in particular a large number of flow channels which form the secondary side.
  • the heat exchanger has a rotationally symmetrical shape with a first recuperator outlet in the middle of the recuperator.
  • the device for treating gas is coupled via the input and/or output interface to a ventilation and air-conditioning device, in particular to a ventilation and air-conditioning device that has an exhaust air connection, an air supply connection, and optionally also an exhaust air connection and offers a fresh air connection.
  • the ventilation and air conditioning device which typically discharges at least part of the exhaust air from a room to the outside as exhaust air, is supplemented by the device for treating gas in such a way that, for example for heating in the room, i.e. in winter operation, the thermal energy of the exhaust air is extracted and transferred to the supply air via the heat exchanger. So energy is also extracted from the supplied fresh air for cooling in the room and removed from the system via the exhaust air, which is already warm.
  • With the compressor-ZT turbine combination relatively "hot" fresh air can be used to generate even hotter exhaust air from the exhaust air, so that the supply air can still bring adequate cooling capacity into the room.
  • the ventilation and air-conditioning device has a divider, which divides exhaust air from the room into an exhaust air flow and a return flow.
  • the reintroduction stream is preferably processed by a processor, such as modified in terms of moisture, disinfected or enriched with oxygen, but typically not thermally, ie actively modified with regard to its temperature.
  • This processed air flow is fed to a combiner, which at the same time receives conditioned fresh air from the gas treatment device, which, depending on the implementation, is cold when the room is to be cooled, i.e. when the room supply air is to be colder than the room exhaust air, or which is warm if the room is to be heated, i.e. if the room supply air has to be warmer than the room exhaust air.
  • FIG. 1 shows a device for treating gas according to an embodiment:
  • FIG. 2 shows a device for treating gas for “summer operation” according to an exemplary embodiment:
  • FIG. 3 shows a device for treating gas according to a further exemplary embodiment for “winter operation”:
  • FIG. 4a shows an implementation of the input interface or the output interface;
  • 4b shows a control table for configuring the interfaces in summer or winter mode:
  • Figure 5a shows an alternative implementation of the device for treating gas
  • Fig. 5b shows a control table for controlling the switches in Fig. 5a;
  • Fig. 5c an implementation of the input or the output interface as
  • 6a shows an exemplary embodiment of a ventilation and air-conditioning device that can be coupled to the device for treating gas
  • 6b shows a further exemplary embodiment of a ventilation and air-conditioning device which can be coupled to the device for treating gas
  • FIG. 7a is a perspective view of a preferred compressor-turbine combination
  • FIG. 7b is a side view of the preferred compressor-turbine combination of FIG. 7a;
  • FIG. 8a shows a schematic representation of a section through a preferred heat exchanger/recuperator with collection spaces on the secondary side and on the primary side;
  • FIG. 8b shows a schematic plan view of a preferred recuperator of FIG. 8c with collection spaces on the primary side and the secondary side;
  • 8c shows an alternative implementation of the device for treating gas according to an embodiment
  • FIG. 10 shows a temperature-entropy diagram of the known cold-air refrigerating machine from FIG.
  • the device 600 for treating gas comprises a compressor 40 with a compressor inlet 41 and a compressor outlet 42.
  • the device also includes a heat exchanger 10 which is also referred to below as a recuperator and which has a first heat exchanger inlet 11 , a first heat exchanger outlet 12 , a second heat exchanger inlet 13 and a second heat exchanger outlet 14 .
  • the heat exchanger 10 is designed as a gas-gas heat exchanger, to the effect that both on its primary side, which is formed by the first heat exchanger inlet 11 and the first heat exchanger outlet 12, and on its secondary side, which is formed by the second heat exchanger inlet 13 and the second heat exchanger outlet 14 is formed, the same type of gas is used, for example air. Regardless of whether a gas is used in the combination of compressor, heat exchanger secondary circuit and turbine and another gas flows in the primary side of the heat exchanger, the heat exchanger is still designed as a gas-gas heat exchanger.
  • the heat exchanger can also be designed as a liquid/gas heat exchanger or solid/gas heat exchanger. At least one input interface or one output interface or both interfaces are then provided, which preferably couple a material supply, which is a gas supply or else a liquid supply. In both cases, the input or output interface can not only be switchable or hardwired, but the respective interface can also include a heat exchanger in order to bring thermal energy from the material feed into the heat exchanger or to remove thermal energy from the heat exchanger 10 .
  • the device 600 for treating gas is supplemented by an input interface 100 or an output interface 200 or both interfaces.
  • the input interface 100 is designed to couple the compressor input 41 and the first heat exchanger input 11 with a material supply, which is preferably a gas supply, which preferably consists of an exhaust air duct 102a and a fresh air duct 102b.
  • the output interface 200 is also designed to couple the turbine output 72 and the first heat exchanger output 12 to a material discharge, which is preferably a gas discharge, which preferably has an inlet air duct 202a and an exhaust air duct 202b.
  • the input interface includes an exhaust air input or duct 102a on an input side and a fresh air input 102b also on the input side.
  • the input interface 100 includes a first input interface output 104 and a second input interface output 106 on an output side of the input interface 100.
  • the output interface 200 preferably comprises a supply air output 202a and an exhaust air output 202b on an output side and a first output interface input 206 and a second output interface input 204 on an input side of the output interface 200.
  • the compressor outlet 42 is connected to the second heat exchanger inlet 13 in the device 600 for treating gas.
  • the second heat exchanger outlet 14 is connected to the turbine inlet 71 .
  • the turbine output 72 is connected to the first output interface input 206 .
  • the first heat exchanger outlet 12 is connected to the second outlet interface inlet 204 .
  • the first input interface output 104 is connected to the first heat exchanger input 11 and the second input interface output 106 is connected to the compressor input 41 .
  • the connections presented above are direct connections of one gas channel to another gas channel, so that the gas flows directly from the first input interface output 104 into the first heat exchanger input 11 on the primary side of the heat exchanger 10, for example.
  • the input interface 100 is designed to couple the input side of the input interface 100 to the output side of the input interface 100 .
  • the output interface is designed to couple the input side of the output interface 200 to the output side of the output interface 200 .
  • this coupling can be a fixed coupling, as is presented, for example, in FIG. 2 or FIG 4a or in FIG. 5a
  • a changeover switch such as that shown in FIG. 5c and in FIG. 4a, can be used to perform a corresponding changeover from one coupling to the other.
  • This achieves, for example, a cooling mode or summer mode, as shown in FIG. 2, or a heating mode or winter mode, as shown in FIG.
  • the fixed coupling or the switchable coupling can take place via a further heat exchanger.
  • 1 also shows an implementation in which the input interface or the output interface can be controlled depending on a control signal 302, 304, the device having a controller 300 which is designed to receive a control input and to To deliver control signal 302, 304, wherein the controller 300 is designed to receive the control signal through a manual input or a sensor-controlled input.
  • the controller 300 is designed to set the input interface parts 100 or the output interface 200 by the control signal 302, 304 in a summer mode for cooling a gas for a gas inlet channel 202a of the gas discharge, and to the input interface 100 or the Set output interface 200 by the control signal 302, 304 in a winter mode for heating a gas for the Switzerlandaskanal 202a.
  • the controller can, for example, keep a control table 301 from FIG. 4b or a control table 303 from FIG. 5b in a memory and use it accordingly.
  • the input interface 100 is designed as a fixed connection between the fresh air duct 102b and the compressor input 41 . This means that there is a direct connection between the second input interface output 106 and the fresh air duct 102b.
  • the exhaust air duct 102a is also directly connected to the first heat exchanger inlet 11 or to the second inlet interface part outlet 106 .
  • a corresponding direct connection also exists between the output interface input 206 and the supply air duct 202a on the one hand and the first heat exchanger output 12 or the output interface input 204 and the exhaust air output 202b, as shown in FIG.
  • FIG. 2 shows a coupling of the device 600 to a ventilation and air conditioning device, which is coupled to a room 400 via a room exhaust air duct 508 and a room air supply duct 510 .
  • the air handling unit 500 which is explained in more detail in Fig. 6a or 6b, comprises a splitter 502, which optionally has a fan to draw air from the room and pump it into the input interface 100, an optional handler 504 and a combiner 506, which is preferably a fan 506a of FIG. 8c in order to pump the room supply air in the room supply air duct 510 into the room and to draw in the corresponding supply air from the supply air connection 202a.
  • the compressor 40 is designed, for example, in such a way that it has a speed or a compression ratio that results in the air at the outlet of the guide chamber of the compressor, which is not shown in FIG. 2, having a temperature of 90°C.
  • This temperature of 90°C is reduced in the heat exchanger 10 to 28°C at the second heat exchanger outlet 14 due to the heat transfer and thermal heat coupling with the primary side.
  • the high pressure, now cooled, air at a temperature of about 28°C is relaxed in the turbine 70 to a temperature of, for example, 5°C, as a result of which a relaxation to the original pressure ratio is obtained.
  • the 5°C cold air is then fed into the supply air duct 202a and can be used for cooling purposes in the room 400.
  • the primary side of the heat exchanger 10 receives warm air from the room at the inlet, for example at a temperature of 25°C, and this temperature is raised by the action of the heat exchanger 10 to a temperature of about 87°C, and this now becomes very hot air via the exhaust air duct 202b to the outside, for example to a shady side or a roof of a building. It turns out that even when the outside temperature is very high and is 50°C, the exhaust air is still significantly hotter than the ambient air at 87°C and therefore the energy dissipated via the exhaust air can be easily absorbed by the environment and no additional heat sink is required. Typical heat exchanger temperature differences of 3° C. were assumed for the heat exchanger 10, which are present between the inlet on the secondary side and the outlet on the secondary side or between the inlet on the primary side and the outlet on the secondary side.
  • the combiner 506 of the ventilation and air conditioning device now mixing the 5°C cold air into the output of the processor 504 in the combiner 506, for example, 18°C cold air can be generated without any major problems, which can be used for cooling purposes in the room 400 can be fed, which, for example, a Room in a building, such as a conference room, room, hall, or something similar, or which may also be a "functional space" such as a data center.
  • FIG. 3 shows an alternative implementation of the device 600 for treating gas, which is now connected in a winter mode in which a heating effect is to be achieved in the space 400 .
  • the distributor 502 now feeds the exhaust air duct 102a, which is connected to the compressor 40.
  • the compressor receives the 18°C warm air and increases the temperature of the air to 48°C, for example, due to its compression effect. This 48°C warm air is cooled down to about -27°C due to the action of the heat exchanger 10 .
  • the -27°C cold air which is still at a high pressure, which is present at the compressor outlet 42, is relaxed via the turbine 70 and cooled to a temperature of -57°C, for example.
  • This very cold air is discharged to the environment via an exhaust air outlet, which already has a very cold temperature of -30° C. in the exemplary embodiment shown in FIG.
  • the ambient air is fed into the primary-side inlet 11 of the heat exchanger 10 via the fresh air duct 102b and is heated to a temperature of 45° C. due to the effect of the heat exchanger.
  • the 45° C. warm air is mixed via the combiner 506 with the 18° C. warm air at the outlet of the processor 504 in order to finally achieve a temperature of 25° C. in the room supply air duct 510, for example.
  • the temperature examples shown in FIG. 2 for cooling and in FIG. 3 for heating are extreme examples.
  • the example in FIG. 2 shows that even with extremely hot outside temperatures of 50° C., a cooling effect is easily achieved and exhaust air can be generated that is 87° C. hot and can therefore be fed into the environment as a heat sink without further ado can.
  • FIG. 3 an interposition of a ventilation and air conditioning device with a divider 502 and a combiner 506 has been shown, it is readily apparent that even without the interposition of a divider 502 and a combiner 506, cooling in the room or heating in the room can be achieved if the warm air with a temperature of 45°C shown in Fig. 3, for example, is fed directly into the room, or if, as shown in Fig. 2, the 5°C cold air is fed directly is fed into the room.
  • the use of elements 502, 504, 506 is preferred according to the invention, as referred to below be shown in more detail with reference to Figure 6a.
  • FIG. 6a shows a detailed representation of the ventilation and air conditioning device 500 with a room exhaust air duct 508 and a room air supply duct 510, both of which are connected to a room 400 to be air-conditioned.
  • the ventilation and air conditioning device 500 includes the splitter 502, the optional processor 504 and the combiner 506.
  • the splitter divides the air flow in the room exhaust air duct 508 into the exhaust air duct 102a and the return flow 512, with the exhaust air present in the exhaust air duct 102a being processed or air-conditioned to a certain extent exhaust air.
  • the portion of the room exhaust air in duct 508 that does not ultimately become exhaust air via duct 102a represents the reintroduction flow 512, which is typically not changed in temperature, but which can only be processed with regard to other air quality parameters in processor 504, such as oxygenated, moisture-enriched, or moisture-depleted.
  • Other processing procedures consist of disinfecting the refeed stream or filtering the refeed stream for dust or biological particles, such as bacteria or viruses.
  • handler 504 may be bypassed or omitted, as shown in phantom in Figure 6a.
  • the combiner 506 the supply air in the supply air duct 202a, which is due to fresh air that has changed in terms of its temperature, is combined with the reintroduction flow directly or with the processed reintroduction flow and fed to the room 400 via the room inlet air duct 510.
  • the combiner 506 preferably comprises a fan 506a of FIG. 8c, which can be used to draw in supply air via the supply air duct 202a, ie, referring to FIG. 8c, to draw it through the primary side of the heat exchanger.
  • a fan can also be present in the divider 502, which extracts the room exhaust air from the room 400 and feeds air into the exhaust air duct 102a in order to transport it through the heat exchanger 10 as exhaust air into the environment, for example during summer operation.
  • FIG. 6b shows a further exemplary embodiment of a ventilation and air-conditioning device that can be coupled to the device for treating gas.
  • the device in Fig. 6b is similar to the device of Fig. 6a.
  • the processor 505 is not located between the divider 502 and the combiner 506, but in the flow direction of the room supply air between the combiner 506 and the supply air inlet of the room 400. This ensures that, in contrast to the embodiment in Fig. 6a, not only the room exhaust air is processed, but also the supply air from connection 202a, which is conditioned fresh air. If the fresh air z. B. is odorous, as can occur for example in the vicinity of farms, then the processor 504 will be able to remove this odor pollution. In contrast to FIG.
  • the processor 504 in FIG. 6a has to process less gas flow than in FIG. 6b, because in FIG entire gas flow has to be processed.
  • the splitter 502 in preferred embodiments makes more than 50 percent and preferably more than 70% or more than 80% of the exhaust gas flow into the feed flow 512, this point is not particularly important.
  • the optional fan L indicated at 21 in Figure 5a, would be present, which need not otherwise be present, as shown schematically by dashed line 22.
  • the alternative placement of the processor which preferably also has a fan in it to blow the conditioned air into the space while favoring a passive splitter 502 to allow the feed stream 512 to be drawn in by the fan in the processor 504 and the conditioned fresh air in the combiner 506 can also be used in FIG. 2 or FIG.
  • fan L 21 can also be placed at the outlet of the heat exchanger before connection A4.
  • the placement in Fig. 5a is preferred because here the gas flow is pushed through the heat exchanger and not sucked in, as is the case with the placement at connection A4.
  • the room 400 can be any room, such as, e.g. B. a house, an office, an office space, but also a car or even the interior of a tumble dryer. Even a not completely separate space, such as a partially open outdoor space e.g. B. a restaurant can be air-conditioned according to the invention, such. B. be cooled or heated.
  • the present invention is further particularly advantageous because tasks to be normally performed in addition to air conditioning by the gas treatment apparatus, such as dehumidification of the supply air, particularly for cooling operation e.g. B. can be easily carried out in summer.
  • dehumidification of the supply air particularly for cooling operation e.g. B.
  • the dew point will occur in the outlet pipe of the turbine. There mist formation will take place.
  • Controlled dehumidification can take place simply by placing a drip catcher in the outlet flow of the turbine 70, which catches a desired proportion of the droplets formed and discharges them to a condensed liquid disposal point.
  • air humidification e.g. B. for heating in winter, as shown in Fig. 3, easily be obtained simply by that at the first outlet 12 of the heat exchanger 10, ie before the combiner, where the gas is relatively hot, such. B. 45 has an open water surface is placed, which is surrounded by z. B. a float construction with liquid can be automatically refilled. Due to the too-dry-for-temperature gas flowing out of the heat exchanger, liquid will readily evaporate from the open water surface. Alternatively, water can also be sprayed in at this point, which is also possible without great effort.
  • the device according to the invention for treating gas does not require a liquid as the working medium, but solely uses gas as the working medium. Therefore, the device according to the invention for treating gas can be implemented in a particularly efficient and energy-saving manner, because all losses associated with the circulation of water or with the complex (due to a very low pressure required) and energy-intensive evaporation of water become obsolete.
  • gas is used only both in the primary circuit of the heat exchanger and in the secondary circuit of the heat exchanger, so that the heat exchanger is implemented as a gas-gas heat exchanger.
  • FIG. 4a shows an implementation of the input interface 100 or the output interface 200 as a two-way switch, as is shown schematically in FIG. 5c, for example.
  • a connection of port A1 to port A4 on the one hand and a connection of port A2 to port A3 on the other hand can be achieved, so that the exhaust air can be connected to port A1, which is at 104 in Fig. 4a is shown, and the fresh air is connected to port A3, as shown by the current "switch position" of switch 700.
  • the changeover switch 700 is rotated by 90°, the fresh air duct is connected to the connection A1 and the exhaust air duct is connected to the connection A3.
  • Fig. 5c shows a corresponding control table that expresses that in summer operation, for example, which is shown in Fig. 2, the exhaust air is connected to port A1, the fresh air is connected to port A3, and the supply air is connected to port A2 is connected, and the exhaust air is connected to port A4.
  • the device according to the invention for treating gas according to FIG. 3 is configured in winter mode, the exhaust air is connected to the port A3, the fresh air is connected to the port A1, the supply air is connected to the port A4, and the forti air is connected connected to port A2.
  • FIG. 5a shows an alternative implementation of the input interface and the output interface, the input interface being implemented with two individual switches in contrast to a two-way switch of FIG. 4a.
  • the input interface includes a first switch 100a for port A3 and a second switch 100b for port A1.
  • the output interface includes a first switch 200a for port A2 and a second switch 200b for port A4.
  • the first switch 100a has a fresh air connection 308 and an exhaust air connection 320.
  • the second switch 100b has an exhaust air connection 108 and a fresh air connection 120.
  • the connection 108 and the connection 320 can be separate connections or all go back to the same exhaust air connection or exhaust air duct.
  • the fresh air connection 120 and the fresh air connection 308 can in turn be different connections or go back to the same fresh air duct.
  • the changeover switch is controlled via a control signal 302b for the first control signal C1 and via a second control signal 302a via the control connection C3.
  • the output interface 200 is implemented via a first changeover switch 200a and a second changeover switch 200b.
  • the output interface includes a supply air duct 208 and an exhaust air duct 220 for the first switch and an exhaust air duct 400 and a supply air duct 420 for the second switch.
  • the exhaust air duct 220 and the exhaust air duct 400 can be different ducts or one and the same exhaust air duct.
  • the control takes place in turn via a control signal 304a for the second switch, ie for the control signal C2, and via a further control signal 304b for the control connection C4.
  • Fig. 5b shows another control table 303, which expresses how the individual control connections C1, C2, C3, C4 must be set in order to achieve either summer operation or winter operation, i.e. either cooling in the room, for example according to FIG. 2 or to achieve heating in the room according to FIG.
  • FIG. 8c shows another preferred implementation of an apparatus for treating gas, again comprising the turbine 70, the compressor 40 and the heat exchanger 10.
  • FIG. 8c shows a special embodiment of the heat exchanger 10 as a rotationally symmetrical heat exchanger in cross section.
  • gas in the compressor outlet 42 is fed into the secondary or second heat exchanger inlet 13, which communicates via a collection space 18 with another collection space 17, via which the gas is then fed into the second heat exchanger outlet 14 and into the turbine inlet 71.
  • the first heat exchanger inlet 11 is supplied with gas via the connection A1 via a collection space 19a on the primary side, which extends around the other collection space 17 on the outside.
  • the gas flows via the inlet A1 into the individual channels from the first heat exchanger inlet into the primary-side or first heat exchanger outlet 12 and collects in the intake area 30, which is delimited by a wall 31, the intake area 30 acting as a second primary-side collection space 19b.
  • the gas sucked in there is brought into the room supply air duct via a blower 506a, which can be contained, for example, in the combiner 506 of FIG. 6a.
  • a blower which is not shown in FIG.
  • FIG. 8b shows a schematic plan view of a preferred recuperator 10 with collection spaces on the secondary side as well.
  • the device is completely closed at the top by a closed cover.
  • Fig. 8b shows the situation when the lid is transparent.
  • the intake area 30 is shown, which is delimited by the intake wall 31 .
  • the boundary 18a for the inner collection space 18 and the boundary 17a for the outer collection space 17 extend around the intake area 30.
  • the gas flow takes place from the outside take place inside, as shown by the arrows 50, namely from the first recuperator or heat exchanger inlet 11 to the first recuperator or heat exchanger outlet 12 for the primary side.
  • the gas in the suction area 31 flows down as shown by the arrow ends 51 in the area 30 .
  • Gas also flows on the secondary side into the second recuperator inlet 13 from the compressor outlet 42 .
  • the gas then flows back out through the recuperator 10 into the collection space 17 and down there, as illustrated by the ends of the arrows 53 .
  • the gas then passes from the collection chamber 17 via the recuperator or second heat exchanger outlet 14 into the turbine inlet 71.
  • the flow directions can also be implemented differently, depending on the implementation, as long as the lines 15 on the one hand and 16 on the other hand are separated from one another in the recuperator 10 so that essentially no short-circuiting of the gas flows takes place.
  • the collection spaces 17, 18 are separated from the lines 15.
  • the collection spaces 17 , 18 are assigned to the lines 16 which connect the second recuperator or heat exchanger inlet 13 to the second recuperator or heat exchanger outlet 14 .
  • the implementation can also be such that the collection spaces are assigned to the first recuperator inlet and the first recuperator outlet and the second inlet and the second recuperator outlet are gas-insulated from the collection spaces.
  • FIG. 8a also shows a schematic representation of a heat exchanger that, in contrast to FIG. 8c or FIG 11 gas flows into a first collection space 19a on the primary side, via the channels 15 to the first recuperator or heat exchanger outlet 12 and in particular to a second collection space 19b on the primary side, and from there it leaves the recuperator 10 via the second heat exchanger outlet 12.
  • the secondary side includes a second recuperator or heat exchanger inlet 13 via which gas flows through the channels 16 from the collection space 18 into the other collection space 17 and from there via the second recuperator or heat exchanger outlet 14 leaves the recuperator 10 or heat exchanger. This achieves thermal interaction between the two channels, which, however, are gas-insulated from one another. Exactly so are the primary-side first collection space 19a and the second collection space 19b on the primary side is correspondingly gas-insulated from the collection spaces 17 and 18 on the secondary side, so that no short circuit occurs in the heat exchanger.
  • FIG. 8a also serves to show at least part of a rotationally symmetrical heat exchanger, as shown in FIG. 8b in a plan view from above, with the collection space 19a of FIG secondary-side collection space 17 and again further inside the other secondary-side collection space 18 is shown, with in particular the intake area 30 or the middle area representing the additional collection space 19b of the primary side.
  • FIG. 8b shows the case where the first heat exchanger or recuperator outlet 12 is at the bottom with respect to the plane of the drawing, as illustrated by the flow 51 directed downwards in FIG. 8b, and as also illustrated schematically in FIG. 8c , if at least with regard to the heat exchanger 10 Fig. 8c shows the actual erection direction.
  • the recuperator extends a distance greater than 10 cm and preferably greater than 60 cm in the longitudinal direction of the cylinder.
  • the gas ducts are arranged in such a way that they are essentially evenly distributed over the volume on all sides and can thus guide as much air as possible from the heat exchanger inlet 11 on the primary side into the intake area as efficiently as possible with little resistance.
  • the device is operated in such a way that gas-gas operation is achieved in the heat exchanger.
  • the individual elements are designed and arranged in such a way that the special compressor-heat-exchanger-turbine arrangement is achieved.
  • the recuperator 10 may be implemented with other heat exchange technologies, such as a heat exchanger that is not counter-current and does not have the gas channels parallel to or perpendicular to each other Housing direction or are arranged in a horizontal operating direction.
  • the compressor and the turbine do not necessarily have to be arranged on one and the same axis, but other measures can be taken in order to use the energy released by the turbine to drive the compressor.
  • compressor and turbine need not necessarily be implemented as radial impellers, although this is preferred, since favorable power matching can be achieved by stepless speed control of the compressor via an electronics assembly 102 of FIG. 7b.
  • the compressor can be designed as a turbo compressor with a radial impeller and with a duct or duct which achieves a 180° deflection of the gas flow.
  • other gas conduction measures can also be achieved by shaping the guide space differently, for example, or by shaping the radial impeller differently, in order to still achieve a particularly efficient structure that leads to good efficiency.
  • FIG. 7a shows a perspective view of a preferred compressor-turbine combination
  • FIG. 7b shows a side view of the preferred compressor-turbine combination from FIG. 7a.
  • the combination is preferably embodied as a monolithic unit or in one piece from the same material. It includes an upper or first bearing area 40b to which the compressor wheel 40a is attached. Compressor wheel 40a merges into a first intermediate area 43a, which is also shown as axis 43. This axis area 43a in turn merges into the rotor 44, which in turn merges into a further intermediate area 43b. This is followed by the turbine wheel 70a, which can be suspended via a lower bearing section 70b.
  • the hangers for the bearing areas are attached to the wall of the intake area 30 of FIG.
  • Embodiments are preferably used as bearings.
  • Embodiments is the combination of a material such. Br aluminum or plastic, the rotor 44 being surrounded by a ferromagnetic yoke ring on which the magnets are attached, for example by adhesive, in order to form a motor gap with a stator which is not shown in FIG. 7a or 7b.
  • the combination is dimensioned such that the diameter of the compressor wheel 40a is greater than the diameter of the rotor 44, and that the diameter of the rotor 44 (preferably without return path 44a and magnets 44b) is the same or is larger than the diameter of the turbine wheel 70a. This makes it possible to slide a return ring 44a over the turbine wheel 70a and to attach it to the rotor 44 at its circumference.
  • FIG. 7b shows an exemplary preferred arrangement of an electronics assembly 102.
  • the electronics assembly is arranged in the so-called "machine room" between the base of the compressor wheel 40a and the base of the turbine wheel 70a.
  • the arrangement of the assembly 102 on the upper boundary 71a of the turbine inlet 71 at a distance from the rapidly rotating turbine wheel is advantageous because this area is well tempered due to the gas coming from the heat exchanger. Heat lost from the engine or waste heat from the electronics or sensors in the assembly is therefore easily dissipated via the turbine 70 .
  • the electronics assembly 102 for the electrical supply of the device with energy and/or control signals has an opening in the center and is disc-shaped and extends around a stator of a drive motor for the compressor 40 or is designed to be integrated with the stator, and is also exemplified in FIG an area between a base of a compressor wheel 40a of the compressor 40 and a base of a turbine wheel 70a of the turbine.
  • annular assembly is shown in cross section in FIG. B. is mounted on the boundary 71a.
  • the supply line for energy 101a and data 101b for the motor pass through the lateral boundary 14a of the second recuperator or heat exchanger outlet 14 and to be guided through the housing 100 at the appropriate point.
  • aspects have been described in the context of a device, it is understood that these aspects also represent a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Similarly, aspects described in connection with a method step also constitute a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.
  • Some or all of the method steps may be performed by (or using) hardware apparatus, such as a microprocessor, a programmable computer, or an electronic circuit. In some embodiments, some or more of the major process steps can be performed by such an apparatus.

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Abstract

The invention relates to a device for processing gas, comprising the following features: a compressor (40), which has a compressor inlet (41) and a compressor outlet (42); a heat exchanger (10), which has a heat exchanger inlet (11), a first heat exchanger outlet (12), a second heat exchanger inlet (13) and a second heat exchanger outlet (14), the heat exchanger being in the form of a gas-to-gas heat exchanger; a turbine (70), which has a turbine inlet (71) and a turbine outlet (72), the compressor outlet (42) being connected to the second heat exchanger inlet (13), and the second heat exchanger outlet (14) being connected to the turbine inlet (71); an inlet interface for coupling the compressor inlet (41) and the first heat exchanger inlet (11) to a gas feed; and an outlet interface (200) for coupling the turbine outlet (72) and the first heat exchanger outlet (12) to a gas discharge.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Behandeln von Gas und RLT-Gerät Apparatus and method for treating gas and AHU
Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen und Verfahren zum Behandeln von Gas und insbesondere auf solche Vorrichtungen, die zum Heizen oder Kühlen von Gas, wie beispielsweise Luft separat oder zusammen mit einem raumlufttechnischen Gerät (RLT-Gerät) eingesetzt werden können. The present invention relates to devices and methods for treating gas and in particular to such devices which can be used separately or together with a ventilation and air conditioning device (AHU) for heating or cooling gas, such as air.
Verwandte Geräte sind Kaltluftkältemaschinen. Sie werden beispielsweise in der Raumfahrt eingesetzt. In der Fachveröffentlichung „High-capacity turbo-Brayton cryocoolers for space applications", M. Zagarola u. a., Cryogenics 46 (2006), Seiten 169 bis 175 ist ein Kryokühler offenbart, der schematisch in Fig. 9 dargestellt ist. Ein Kompressor C komprimiert Gas, das in dem geschlossenen System zirkuliert. Das komprimierte Gas wird durch einen Wärmetauscher gekühlt, was schematisch mit „Wärmesenke“ beziehungsweise mit „Wärmeabgabe“ bezeichnet ist. Das gekühlte Gas wird in einen Rekuperator R eingespeist, der das dadurch abgekühlte Gas einer Turbine E zuführt. Aus der Turbine E wird kaltes Gas abgegeben, das über einen Wärmetauscher Wärme aufnimmt beziehungsweise eine Kältewirkung erreicht. Das Gas, das aus dem Wärmetauscher, der die Kältewirkung bereitstellt, austritt und wieder wärmer als das Gas am Eingang desselben ist, wird ebenfalls in den Rekuperator R eingespeist, um wieder angewärmt zu werden. Related devices are cold air chillers. They are used, for example, in space travel. In the technical publication "High-capacity turbo-Brayton cryocoolers for space applications", M. Zagarola et al., Cryogenics 46 (2006), pages 169 to 175, a cryocooler is disclosed, which is shown schematically in Fig. 9. A compressor C compresses gas , which circulates in the closed system. The compressed gas is cooled by a heat exchanger, which is schematically referred to as "heat sink" or "heat release". The cooled gas is fed into a recuperator R, which feeds the gas cooled thereby to a turbine E Cold gas is discharged from the turbine E, which absorbs heat or achieves a cooling effect via a heat exchanger. The gas that exits the heat exchanger, which provides the cooling effect, and is again warmer than the gas at the same entrance, is also fed into the Fed in recuperator R to be reheated.
Das Temperatur-Entropie-Diagramm des Zyklus in Fig. 9 ist in Fig. 10 dargestellt. Durch den Kompressor C findet eine isentrope Kompression statt, wie es durch den Übergang vom Übergangspunkt 1 zum Übergangspunkt 2 gezeigt ist. Durch den Wärmetauscher zur Wärmeabgabe findet eine isobare Wärmeabfuhr statt, wie es durch den Übergang von Punkt 2 zu Punkt 3 in Fig. 10 dargestellt ist. Durch den Rekuperator R findet ebenfalls eine isobare Wärmeabfuhr statt, wie es durch den Übergang zwischen Punkt 3 und Punkt 4 dargestellt ist. Dann findet in der Turbine 4 eine isentrope Expansion statt, wie es durch den Übergang zwischen Punkt 4 und Punkt 5 dargestellt ist. Die Kältewirkung des Wärmetauschers wiederum stellt eine isobare Wärmezufuhr dar, wie es durch den Übergang von Punkt 5 zu Punkt 6 dargestellt wird. Die im Wärmetauscher abgegebene Wärme ist im Temperatur-Entropie-Diagramm als der Temperaturunterschied zwischen Punkt 2 und Punkt 3 dargestellt. Entsprechend ist die durch die T urbinenexpansion erreichte Temperaturreduktion durch den Temperaturunterschied zwischen dem Punkt 4 und dem Punkt 5 dargestellt. Schließlich ist der Temperaturunterschied, der zu der Kühlung eingesetzt werden kann, der also als „verfügbare Kühlung“ dargestellt ist, zwischen Punkt 5 und Punkt 6 dargestellt. The temperature-entropy diagram of the cycle in FIG. 9 is shown in FIG. Compressor C performs isentropic compression as shown by the transition from transition point 1 to transition point 2. An isobaric heat dissipation takes place through the heat exchanger for heat dissipation, as illustrated by the transition from point 2 to point 3 in FIG. An isobaric heat dissipation also takes place through the recuperator R, as illustrated by the transition between point 3 and point 4 . Then an isentropic expansion takes place in the turbine 4, as represented by the transition between point 4 and point 5. The refrigeration effect of the heat exchanger, in turn, represents an isobaric heat input, as represented by the transition from point 5 to point 6. The heat dissipated in the heat exchanger is represented in the temperature-entropy diagram as the temperature difference between point 2 and point 3. Correspondingly, the temperature reduction achieved by the turbine expansion is represented by the temperature difference between point 4 and point 5. Finally, the temperature difference that can be used for cooling, thus represented as "available cooling", is shown between point 5 and point 6.
Weitere Kaltluftkältemaschinen in verschiedenen anderen Ausführungen werden in dem Vortrag „Luft als Kältemittel - Geschichte der Kaltluftkältemaschine“ von I. Ebinger, gehalten auf der Historikertagung 2013 in Friedrichshafen am 21.06.2013, dargestellt. Other cold air chillers in various other designs are presented in the lecture "Air as a refrigerant - history of the cold air chiller" by I. Ebinger, held at the 2013 historians' conference in Friedrichshafen on June 21, 2013.
Im Vergleich zu Wärmepumpen, die zum Kühlen und zum Heizen eingesetzt werden, haben Gaskältemaschinen den Vorteil, dass eine energieaufwändige Umwälzung von flüssigem Kältemittel vermieden werden kann. Darüber hinaus kommen Gaskältemaschinen ohne das dauernde Verdampfen einerseits und das dauernde Kondensieren andererseits aus. Im in Fig. 9 gezeigten Zyklus zirkuliert lediglich Gas, ohne dass es Übergänge zwischen den verschiedenen Aggregatzuständen gibt. Ferner sind bei Wärmepumpen insbesondere dann, wenn auf klimaproblematische Kältemittel verzichtet werden soll, sehr kleine Drücke nahe beim Vakuum nötig, die in der Erzeugung, Handhabung und Beibehaltung während des Betriebs zu erheblichem Aufwand insbesondere in apparativer Hinsicht führen können. Compared to heat pumps, which are used for cooling and heating, gas chillers have the advantage that energy-intensive circulation of liquid refrigerant can be avoided. In addition, gas refrigeration machines do not require continuous evaporation on the one hand and continuous condensation on the other. Only gas circulates in the cycle shown in FIG. 9, without there being any transitions between the different states of aggregation. Furthermore, heat pumps require very low pressures close to vacuum, especially if climate-problematic refrigerants are to be dispensed with, which can lead to considerable expense, especially in terms of equipment, in the production, handling and maintenance during operation.
Solche Kaltluftkältemaschinen umfassen einen Kompressor, eine Turbine, einen Rekuperator und einen Wärmetauscher. Durch den Wärmetauscher in einer Kaltluftkältemaschine wird Wärme entzogen und an eine Wärmesenke abgeführt. Dies findet typischerweise in einem Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher statt. Kaltluftkältemaschinen, wie sie beispielsweise in der deutschen Anmeldung 102020213544.4 beschrieben sind, können dazu eingesetzt werden, als offenes System zu arbeiten, um die Luft aus einem Raum als Arbeitsmittel der Kaltluftkältemaschine zu verwenden, um in Sinne eines offenen Systems eine entsprechend gekühlte Luft an diesen Raum wieder abzugeben. Insbesondere umfasst eine solche Kaltluftkältemaschine einen Rekuperator am Kompressoreingang. Eine Kom- pressor-Wärmetauscher-Turbinen-Kombination einer solchen Gaskältemaschine ist mit ei nem Rekuperatorausgang verbunden. Diese Implementierung beinhaltet aufgrund der Verwendung eines Rekuperators, eines Kompressors, eines Wärmetauschers, einer Turbine und einer Wärmesenke, für deren Ankopplung der Wärmetauscher als Luft-Flüssigkeits- Wärmetauscher ausgebildet sein muss, eine große Anzahl von Komponenten. Such cold air chillers include a compressor, a turbine, a recuperator, and a heat exchanger. Heat is extracted by the heat exchanger in a cold air chiller and dissipated to a heat sink. This typically takes place in an air-to-liquid heat exchanger. Cold-air chillers, such as those described in German application 102020213544.4, can be used to work as an open system in order to use the air from a room as the working medium of the cold-air chiller in order to deliver appropriately cooled air to this room in the sense of an open system to give back. In particular, such a cold-air chiller includes a recuperator at the compressor inlet. A compressor-heat exchanger-turbine combination of such a gas refrigerator is connected to a recuperator outlet. This implementation involves a large number of components due to the use of a recuperator, a compressor, a heat exchanger, a turbine, and a heat sink, the coupling of which requires the heat exchanger to be configured as an air-to-liquid heat exchanger.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einfacheres Konzept zum Behandeln von Gas, wie beispielsweise Luft zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Behandeln von Gas gemäß Patentanspruch 1, ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Behandeln von Gas gemäß Patentanspruch 27, ein Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum Behandeln von Gas gemäß Patentanspruch 28, oder ein raumlufttechnisches Gerät mit einer solchen Vor- richtung gemäß Patentanspruch 22 gelöst. The object of the present invention is to provide a simpler concept for treating gas such as air. This object is achieved by a device for treating gas according to patent claim 1, a method for operating a device for treating gas according to patent claim 27, a method for producing a device for treating gas according to patent claim 28, or a ventilation and air conditioning device with such a method - Direction according to claim 22 solved.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine einfache und gleichzeitig robuste Maßnahme zum Behandeln von Gas darin besteht, eine Kompressor-Wärmetau- scher-T urbinen-Kombination einzusetzen, bei der der Wärmetauscher als Gas-Gas-Wär- metauscher ausgebildet ist und auf seiner Primärseite zwischen den Kompressorausgang und den Turbineneingang gekoppelt ist. Die Primärseite des Gas-Gas-Wärmetauschers, der auch als Rekuperator bezeichnet werden kann, kann je nach Implementierung mit verschiedenen unterschiedlichen Gasströmen beaufschlagt werden. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen wird die Kompressor-Gas-Gas-Wärmetauscher- T urbinen-Kombination mit einer Eingangs-Schnittstelle und einer Ausgangs-Schnittstelle versehen, wobei die Eingangs-Schnittstelle ausgebildet ist, um den Kompressoreingang und den Wärmetauschereingang der Primärseite mit einer Gaszufuhr zu koppeln. Dann ist die Ausgangs-Schnittstelle ausgebildet, um den Turbinenausgang und den Wärmetau- scherausgang der Primärseite des Wärmetauschers mit einer Gasabfuhr zu koppeln. The present invention is based on the finding that a simple and at the same time robust measure for treating gas is to use a compressor-heat exchanger-turbine combination in which the heat exchanger is designed as a gas-gas heat exchanger and is coupled on its primary side between the compressor outlet and the turbine inlet. Depending on the implementation, various different gas flows can be applied to the primary side of the gas-gas heat exchanger, which can also be referred to as a recuperator. In preferred embodiments, the compressor-gas-gas-heat exchanger-turbine combination is provided with an input interface and an output interface, the input interface being designed to couple the compressor input and the heat exchanger input on the primary side to a gas supply . The outlet interface is then designed to couple the turbine outlet and the heat exchanger outlet of the primary side of the heat exchanger to a gas outlet.
Die Eingangs-Schnittstelle und die Ausgangs-Schnittstelle können je nach Implementierung fest „verdrahtet“, also fest installiert sein, um die Vorrichtung zum Behandeln von Gas in einen „Sommerbetrieb“ zu fahren, in dem die Kühlleistung der Vorrichtung zum Behandeln im Vordergrund steht. Bei einer anderen Implementierung der Eingangs-Schnittstelle und/oder der Ausgangs-Schnittstelle wird die Vorrichtung zum Behandeln von Gas „fest verdrahtet“ in einen „Winterbetrieb“ gefahren, bei dem das Heizen, also die Heizungswirkung der Vorrichtung im Vordergrund steht. Bei wieder einem anderen Ausführungsbeispiel sind sowohl die Eingangs-Schnittstelle als auch die Ausgangs-Schnittstelle steuerbar ausgebildet, um die Eingangsseite der Vorrichtung zum Behandeln von Gas und die Ausgangsseite der Vorrichtung zum Behandeln von Gas abhängig von einem Steuersignal, das manuell oder automatisch erfasst werden kann, in einen Kühlungsbetrieb oder in einen Heizungsbetrieb einzustellen. Die Erfassung der Umgebungssituation, wie beispielsweise eine T emperaturerfassung oder eine Zieltemperaturerfassung einer Zuluft für einen Raum, kann automatisch unter Verwendung eines T emperatursensors oder eines Strömungssensors oder von beiden Sensoren stattfinden, oder kann manuell oder abhängig von einer größeren, zum Beispiel einer Gebäudesteuerung abgeleitet werden. Je nach Implementierung kann die Eingangs-Schnittstelle oder die Ausgangs-Schnittstelle als Zwei-Wege-Schalter mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen eingestellt sein, wobei zwischen zwei Verbindungen von den Eingängen zu den Ausgängen hin- und hergeschaltet werden kann. Alternativ kann die Schnittstelle auch aus einzelnen Schaltelementen bestehen, um einen Eingang an einen von zwei Ausgängen abhängig von einem Steuersignal anzuschließen. Depending on the implementation, the input interface and the output interface can be “hardwired”, i.e. permanently installed, in order to run the gas treatment device in “summer mode”, in which the focus is on the cooling capacity of the treatment device. In another implementation of the input interface and/or the output interface, the device for treating gas is "hardwired" into a "winter mode" in which the heating, ie the heating effect of the device, is the focus. In yet another embodiment, both the input interface and the output interface are designed to be controllable to control the input side of the gas treatment device and the output side of the gas treatment device depending on a control signal that can be detected manually or automatically to set to a cooling mode or to a heating mode. The detection of the environmental situation, such as a T emperature detection or a target temperature detection of a supply air for a room can be automatically using a T emperature sensor or a flow sensor or both sensors take place, or can be derived manually or depending on a larger, for example, a building control. Depending on the implementation, the input interface or the output interface can be set up as a two-way switch with two inputs and two outputs, whereby two connections can be switched back and forth from the inputs to the outputs. Alternatively, the interface can also consist of individual switching elements in order to connect an input to one of two outputs depending on a control signal.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die Vorrichtung zum Behandeln von Gas ausgebildet, um eine spezielle Kompressor-T urbinen-Kombination zu haben, bei der das Kompressorrad und das Turbinenrad auf einer Achse angeordnet sind, wobei zwischen dem Kompressorrad und dem Turbinenrad ein Antriebsmotor angeordnet ist, und wobei insbesondere der Rotor des Antriebsmotors auf derselben Achse angeordnet ist, auf der auch das Turbinenrad und das Kompressorrad angeordnet sind. In preferred embodiments, the device for treating gas is designed to have a special compressor-turbine combination in which the compressor wheel and the turbine wheel are arranged on one axis, with a drive motor being arranged between the compressor wheel and the turbine wheel, and in particular, the rotor of the drive motor being arranged on the same axis on which the turbine wheel and the compressor wheel are also arranged.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist ferner der Wärme- tauscher, der ein Gas-Gas-Wärmetauscher ist, in der Art eines Rekuperators ausgebildet, wobei ferner vorzugsweise ein Gegenstrom-Prinzip verwendet wird, bei dem eine Mehrzahl und insbesondere eine große Anzahl von Strömungskanälen, die die Primärseite bilden, mit einer Mehrzahl und insbesondere eine große Anzahl von Strömungskanälen, die die Sekundärseite bilden, in thermischer Wechselwirkung stehen. Ferner wird es bevorzugt, dass der Wärmetauscher eine rotationssymmetrische Form mit einem ersten Rekuperatorausgang in der Mitte des Rekuperators aufweist. In preferred exemplary embodiments of the present invention, the heat exchanger, which is a gas-gas heat exchanger, is designed in the manner of a recuperator, with a counterflow principle also preferably being used in which a plurality and in particular a large number of flow channels , which form the primary side, are in thermal interaction with a plurality and in particular a large number of flow channels which form the secondary side. Furthermore, it is preferred that the heat exchanger has a rotationally symmetrical shape with a first recuperator outlet in the middle of the recuperator.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird die Vorrichtung zum Behandeln von Gas über die Eingangs- und/oder die Ausgangs-Schnittstelle mit einem raumlufttechnischen Gerät gekoppelt, und zwar insbesondere mit einem raumlufttechnischen Gerät, das einen Abluftanschluss, einen Zuluftanschluss, und gegebenenfalls auch einen Fortluftanschluss und einen Frischluftanschluss bietet. Das raumlufttechnische Gerät, das zumindest einen Teil der Abluft aus einem Raum typischerweise nach außen als Fortluft abführt, wird durch die Vorrichtung zum Behandeln von Gas dahingehend ergänzt, dass, zum Beispiel zum Heizen in dem Raum, also im Winterbetrieb, die thermische Energie der Abluft entzogen wird und in die Zuluft über den Wärmetauscher übertragen wird. So wird auch zum Kühlen im Raum der zugeführten Frischluft Energie entzogen und über die ohnehin schon warme Abluft über die Fortluft aus dem System entfernt. Bei der Kompres sor-ZT urbinen-Kombination kann eine relativ „heiße“ Frischluft dazu verwendet werden, um aus der Abluft eine noch heißere Fortluft zu erzeugen, so dass eine Zuluft nach wie vor eine adäquate Kühlungsleistung in den Raum bringen kann. In preferred exemplary embodiments of the present invention, the device for treating gas is coupled via the input and/or output interface to a ventilation and air-conditioning device, in particular to a ventilation and air-conditioning device that has an exhaust air connection, an air supply connection, and optionally also an exhaust air connection and offers a fresh air connection. The ventilation and air conditioning device, which typically discharges at least part of the exhaust air from a room to the outside as exhaust air, is supplemented by the device for treating gas in such a way that, for example for heating in the room, i.e. in winter operation, the thermal energy of the exhaust air is extracted and transferred to the supply air via the heat exchanger. So energy is also extracted from the supplied fresh air for cooling in the room and removed from the system via the exhaust air, which is already warm. With the compressor-ZT turbine combination, relatively "hot" fresh air can be used to generate even hotter exhaust air from the exhaust air, so that the supply air can still bring adequate cooling capacity into the room.
Das raumlufttechnische Gerät hat insbesondere bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einen Aufteiler, der eine Raumabluft aufteilt in einen Abluftstrom und in einen Wiedereinspeisestrom. Der Wiedereinspeisestrom wird vorzugsweise von einem Bearbeiter bear- beitet, wie beispielsweise feuchtigkeitsmäßig verändert, desinfiziert oder mit Sauerstoff angereichert jedoch typischerweise nicht thermisch also im Hinblick auf seine Temperatur aktiv verändert. Dieser bearbeitete Luftstrom wird einem Kombinierer zugeführt, der zugleich aus der Vorrichtung zum Behandeln von Gas eine klimatisierte Frischluft erhält, die dann, je nach Implementierung, kalt ist, wenn der Raum gekühlt werden soll, wenn die Raumzuluft also kälter als die Raumabluft sein soll, oder die warm ist, wenn der Raum geheizt werden soll, wenn also die Raumzuluft wärmer als die Raumabluft zu sein hat. In a preferred exemplary embodiment, the ventilation and air-conditioning device has a divider, which divides exhaust air from the room into an exhaust air flow and a return flow. The reintroduction stream is preferably processed by a processor, such as modified in terms of moisture, disinfected or enriched with oxygen, but typically not thermally, ie actively modified with regard to its temperature. This processed air flow is fed to a combiner, which at the same time receives conditioned fresh air from the gas treatment device, which, depending on the implementation, is cold when the room is to be cooled, i.e. when the room supply air is to be colder than the room exhaust air, or which is warm if the room is to be heated, i.e. if the room supply air has to be warmer than the room exhaust air.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen: Preferred embodiments of the present invention are explained in detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine Vorrichtung zum Behandeln von Gas gemäß einem Ausführungsbeispiel: 1 shows a device for treating gas according to an embodiment:
Fig. 2 eine Vorrichtung zum Behandeln von Gas für einen „Sommerbetrieb“ gemäß einem Ausführungsbeispiel: 2 shows a device for treating gas for “summer operation” according to an exemplary embodiment:
Fig. 3 eine Vorrichtung zum Behandeln von Gas gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel für einen „Winterbetrieb“: Fig. 4a eine Implementierung der Eingangs-Schnittstelle oder der Ausgangs- Schnittstelle; 3 shows a device for treating gas according to a further exemplary embodiment for “winter operation”: FIG. 4a shows an implementation of the input interface or the output interface;
Fig. 4b eine Steuertabelle zum Konfigurieren der Schnittstellen in den Sommer- oder den Winterbetrieb: 4b shows a control table for configuring the interfaces in summer or winter mode:
Fig. 5a eine alternative Implementierung der Vorrichtung zum Behandeln von Gas; Fig. 5b eine Steuertabelle für die Steuerung der Schalter in Fig. 5a; Figure 5a shows an alternative implementation of the device for treating gas; Fig. 5b shows a control table for controlling the switches in Fig. 5a;
Fig. 5c eine Implementierung der Eingangs- oder der Ausgangs-Schnittstelle alsFig. 5c an implementation of the input or the output interface as
Zwei-Wege-Schalter; two-way switch;
Fig. 6a ein Ausführungsbeispiel eines raumlufttechnischen Geräts, das mit der Vorrichtung zum Behandeln von Gas koppelbar ist; Fig. 6b ein weiteres Ausführungsbeispiel eines raumlufttechnischen Geräts, das mit der Vorrichtung zum Behandeln von Gas koppelbar ist; 6a shows an exemplary embodiment of a ventilation and air-conditioning device that can be coupled to the device for treating gas; 6b shows a further exemplary embodiment of a ventilation and air-conditioning device which can be coupled to the device for treating gas;
Fig. 7a eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Kompressor-T urbinen-Kom- bination; 7a is a perspective view of a preferred compressor-turbine combination;
Fig. 7b eine Seitenansicht der bevorzugten Kompressor-T urbinen-Kombination aus Fig. 7a; FIG. 7b is a side view of the preferred compressor-turbine combination of FIG. 7a;
Fig. 8a eine schematische Darstellung eines Schnits durch einen bevorzugten Wärmetauscher/Rekuperator mit Sammlungsräumen auf der Sekundärseite und auf der Primärseite; 8a shows a schematic representation of a section through a preferred heat exchanger/recuperator with collection spaces on the secondary side and on the primary side;
Fig. 8b eine schematische Draufsicht auf einen bevorzugten Rekuperator von Fig. 8c mit Sammlungsräumen auf der Primärseite und der Sekundärseite; FIG. 8b shows a schematic plan view of a preferred recuperator of FIG. 8c with collection spaces on the primary side and the secondary side;
Fig. 8c eine alternative Implementierung der Vorrichtung zum Behandeln von Gas gemäß einem Ausführungsbeispiel; 8c shows an alternative implementation of the device for treating gas according to an embodiment;
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer bekannten Kaltluftkältemaschine; und 9 shows a schematic representation of a known cold-air refrigerating machine; and
Fig. 10 ein Temperatur-Entropie-Diagramm der bekannten Kaltluftkältemaschine von Fig. 9. 10 shows a temperature-entropy diagram of the known cold-air refrigerating machine from FIG.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Behandeln von Gas 600 gemäß einem Ausführungsbei- spiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 600 zum Behandeln von Gas umfasst einen Kompressor 40 mit einem Kompressoreingang 41 und einem Kompressorausgang 42. Ferner umfasst die Vorrichtung einen Wärmetauscher 10, der nachfolgend auch als Rekuperator bezeichnet wird, und der einen ersten Wärmetauschereingang 11 , einen ersten Wärmetauscherausgang 12, einen zweiten Wärmetauschereingang 13 und einen zweiten Wärmetauscherausgang 14 aufweist. Der Wärmetauscher 10 ist als Gas-Gas-Wärme- tauscher ausgebildet, dahingehend, dass sowohl auf seiner Primärseite, die durch den ersten Wärmetauschereingang 11 und den ersten Wärmetauscherausgang 12 gebildet wird, als auch auf seiner Sekundärseite, die durch den zweiten Wärmetauschereingang 13 und den zweiten Wärmetauscherausgang 14 gebildet wird, dieselbe Art von Gas verwendet wird, also beispielsweise Luft. Unabhängig davon jedoch, ob in der Kombination aus Kom- pressor, Wärmetauscher-Sekundärkreis und Turbine ein Gas verwendet wird und in der Primärseite des Wärmetauschers ein anderes Gas fließt, ist der Wärmetauscher dennoch als Gas-Gas-Wärmetauscher ausgebildet. 1 shows an apparatus for treating gas 600 according to an embodiment of the present invention. The device 600 for treating gas comprises a compressor 40 with a compressor inlet 41 and a compressor outlet 42. The device also includes a heat exchanger 10 which is also referred to below as a recuperator and which has a first heat exchanger inlet 11 , a first heat exchanger outlet 12 , a second heat exchanger inlet 13 and a second heat exchanger outlet 14 . The heat exchanger 10 is designed as a gas-gas heat exchanger, to the effect that both on its primary side, which is formed by the first heat exchanger inlet 11 and the first heat exchanger outlet 12, and on its secondary side, which is formed by the second heat exchanger inlet 13 and the second heat exchanger outlet 14 is formed, the same type of gas is used, for example air. Regardless of whether a gas is used in the combination of compressor, heat exchanger secondary circuit and turbine and another gas flows in the primary side of the heat exchanger, the heat exchanger is still designed as a gas-gas heat exchanger.
Bei einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Wärmetau- scher auch als Flüssigkeits-Gas-Wärmetauscher oder Feststoff-Gas-Wärmetauscher ausgebildet sein. Dann sind wenigstens eine Eingangs-Schnittstelle oder eine Ausgangs- Schnittstelle oder beide Schnittstellen vorgesehen, die vorzugsweise eine Materialzufuhr ankoppeln, die eine Gaszufuhr ist oder aber auch eine Flüssigkeitszufuhr ist. Im beiden Fällen kann die Eingangs-oder Ausgangs-Schnittstelle nicht nur umschaltbar oder fest ver- drahtet sein, sondern kann die jeweilige Schnittstelle auch einen Wärmetauscher umfassen, um thermische Energie von der Stoffzufuhr in den Wärmetauscher zu bringen oder thermische Energie aus dem Wärmetauscher 10 abzuführen. In an alternative embodiment of the present invention, the heat exchanger can also be designed as a liquid/gas heat exchanger or solid/gas heat exchanger. At least one input interface or one output interface or both interfaces are then provided, which preferably couple a material supply, which is a gas supply or else a liquid supply. In both cases, the input or output interface can not only be switchable or hardwired, but the respective interface can also include a heat exchanger in order to bring thermal energy from the material feed into the heat exchanger or to remove thermal energy from the heat exchanger 10 .
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Vorrich- tung 600 zum Behandeln von Gas um eine Eingangs-Schnittstelle 100 oder eine Ausgangs- Schnittstelle 200 oder beide Schnittstellen ergänzt. Die Eingangs-Schnittstelle 100 ist ausgebildet, um den Kompressoreingang 41 und den ersten Wärmetauschereingang 11 mit einer Stoffzufuhr, die vorzugsweise eine Gaszufuhr ist, zu koppeln, die vorzugsweise aus einem Abluftkanal 102a und einem Frischluftkanal 102b besteht. Die Ausgangs-Schnitt- stelle 200 ist ferner ausgebildet, um den Turbinenausgang 72 und den ersten Wärmetauscherausgang 12 mit einer Stoffabfuhr, die vorzugsweise eine Gasabfuhr ist, zu koppeln, die vorzugsweise einen Zuluftkanal 202a und einen Fortluftkanal 202b aufweist. Insbesondere umfasst die Eingangs-Schnittstelle einen Ablufteingang oder -Kanal 102a auf einer Eingangsseite und einen Frischlufteingang 102b ebenfalls auf der Eingangsseite. Ferner umfasst die Eingangs-Schnittstelle 100 einen ersten Eingangs-Schnittstellenausgang 104 und einen zweiten Eingangs-Schnittstellenausgang 106 auf einer Ausgangsseite der Eingangs-Schnittstelle 100. Ferner umfasst die Ausgangs-Schnittstelle 200 vorzugsweise ei nen Zuluftausgang 202a und einen Fortluftausgang 202b auf einer Ausgangsseite und ei nen ersten Ausgangs-Schnittstelleneingang 206 und einen zweiten Ausgangs-Schnittstelleneingang 204 auf einer Eingangsseite der Ausgangs-Schnittstelle 200. In a preferred embodiment of the present invention, the device 600 for treating gas is supplemented by an input interface 100 or an output interface 200 or both interfaces. The input interface 100 is designed to couple the compressor input 41 and the first heat exchanger input 11 with a material supply, which is preferably a gas supply, which preferably consists of an exhaust air duct 102a and a fresh air duct 102b. The output interface 200 is also designed to couple the turbine output 72 and the first heat exchanger output 12 to a material discharge, which is preferably a gas discharge, which preferably has an inlet air duct 202a and an exhaust air duct 202b. In particular, the input interface includes an exhaust air input or duct 102a on an input side and a fresh air input 102b also on the input side. Furthermore, the input interface 100 includes a first input interface output 104 and a second input interface output 106 on an output side of the input interface 100. Furthermore, the output interface 200 preferably comprises a supply air output 202a and an exhaust air output 202b on an output side and a first output interface input 206 and a second output interface input 204 on an input side of the output interface 200.
Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, ist bei der Vorrichtung 600 zum Behandeln von Gas der Kompressorausgang 42 mit dem zweiten Wärmetauschereingang 13 verbunden. Ferner ist der zweite Wärmetauscherausgang 14 mit dem Turbineneingang 71 verbunden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Turbinenausgang 72 mit dem ersten Ausgangs-Schnittstelleneingang 206 verbunden. Ferner ist der erste Wärmetauscherausgang 12 mit dem zweiten Ausgangs-Schnittstelleneingang 204 verbunden. Ferner ist der erste Eingangs-Schnittstellenausgang 104 mit dem ersten Wärmetauschereingang 11 verbunden, und ist der zweite Eingangs-Schnittstellenausgang 106 mit dem Kompressoreingang 41 verbunden. Die vorstehend dargelegten Verbindungen sind direkte Verbindungen eines Gaskanals mit einem anderen Gaskanal, so dass das Gas direkt von dem ersten Eingangs-Schnittstellenausgang 104 beispielsweise in den ersten Wärmetauschereingang 11 auf der Primärseite des Wärmetauschers 10 fließt. As shown in FIG. 1 , the compressor outlet 42 is connected to the second heat exchanger inlet 13 in the device 600 for treating gas. Furthermore, the second heat exchanger outlet 14 is connected to the turbine inlet 71 . In a preferred embodiment of the present invention, the turbine output 72 is connected to the first output interface input 206 . Furthermore, the first heat exchanger outlet 12 is connected to the second outlet interface inlet 204 . Furthermore, the first input interface output 104 is connected to the first heat exchanger input 11 and the second input interface output 106 is connected to the compressor input 41 . The connections presented above are direct connections of one gas channel to another gas channel, so that the gas flows directly from the first input interface output 104 into the first heat exchanger input 11 on the primary side of the heat exchanger 10, for example.
Darüber hinaus ist die Eingangs-Schnittstelle 100 ausgebildet, um die Eingangsseite der Eingangs-Schnittstelle 100 mit der Ausgangsseite der Eingangs-Schnittstelle 100 zu koppeln. Darüber hinaus ist die Ausgangs-Schnittstelle ausgebildet, um die Eingangsseite der Ausgangs-Schnittstelle 200 mit der Ausgangsseite der Ausgangs-Schnittstelle 200 zu koppeln. In addition, the input interface 100 is designed to couple the input side of the input interface 100 to the output side of the input interface 100 . In addition, the output interface is designed to couple the input side of the output interface 200 to the output side of the output interface 200 .
Diese Kopplung kann je nach Implementierung eine feste Kopplung sein, wie sie beispielsweise in Fig. 2 oder Fig. 3 dargelegt wird, oder kann eine schaltbare Kopplung sein, wie sie beispielsweise im Hinblick auf die Eingangs-Schnittstelle 100 und die Ausgangs-Schnittstelle 200 in Fig. 4a oder in Fig. 5a dargestellt ist, wobei ein Umschalter, wie beispielsweise in Fig. 5c und in Fig. 4a gezeigt ist, eingesetzt werden kann, um eine entsprechende Umschaltung von einer Kopplung zur anderen durchführen. Damit wird beispielsweise ein Kühlbetrieb oder Sommerbetrieb erreicht, wie in Fig. 2 dargestellt ist, oder ein Heizbetrieb oder Winterbetrieb, wie er in Fig. 3 dargestellt ist. Alternativ oder zusätzlich kann die feste Kopplung oder die schaltbare Kopplung über einen weiteren Wärmetauscher erfolgen. Fig. 1 zeigt ferner eine Implementierung, bei der die Eingangs-Schnittstelle oder die Ausgangs-Schnittstelle abhängig von einem Steuersignal 302, 304 steuerbar sind, wobei die Vorrichtung eine Steuerung 300 aufweist, die ausgebildet ist, um eine Steuereingabe zu erhalten, und um das Steuersignal 302, 304 zu liefern, wobei die Steuerung 300 ausgebildet ist, um das Steuersignal durch eine manuelle Eingabe oder eine sensorgesteuerte Eingabe zu erhalten. Depending on the implementation, this coupling can be a fixed coupling, as is presented, for example, in FIG. 2 or FIG 4a or in FIG. 5a, a changeover switch, such as that shown in FIG. 5c and in FIG. 4a, can be used to perform a corresponding changeover from one coupling to the other. This achieves, for example, a cooling mode or summer mode, as shown in FIG. 2, or a heating mode or winter mode, as shown in FIG. Alternatively or additionally, the fixed coupling or the switchable coupling can take place via a further heat exchanger. Fig. 1 also shows an implementation in which the input interface or the output interface can be controlled depending on a control signal 302, 304, the device having a controller 300 which is designed to receive a control input and to To deliver control signal 302, 304, wherein the controller 300 is designed to receive the control signal through a manual input or a sensor-controlled input.
Vorzugsweise ist die Steuerung 300 ausgebildet ist, um die Eingangs-Schnittsteile 100 oder die Ausgangs-Schnittstelle 200 durch das Steuersignal 302, 304 in einen Sommerbetrieb zum Kühlen eines Gases für einen Zugaskanal 202a der Gasabfuhr einzustellen, und um die Eingangs-Schnittstelle 100 oder die Ausgangs-Schnittstelle 200 durch das Steuersignal 302, 304 in einen Winterbetrieb zum Heizen eines Gases für den Zugaskanal 202a einzustellen. Die Steuerung kann beispielsweise ein Steuertabelle 301 von Fig. 4b oder eine Steuertabelle 303 von Fig. 5b in einem Speicher halten und entsprechend verwenden. Preferably, the controller 300 is designed to set the input interface parts 100 or the output interface 200 by the control signal 302, 304 in a summer mode for cooling a gas for a gas inlet channel 202a of the gas discharge, and to the input interface 100 or the Set output interface 200 by the control signal 302, 304 in a winter mode for heating a gas for the Zugaskanal 202a. The controller can, for example, keep a control table 301 from FIG. 4b or a control table 303 from FIG. 5b in a memory and use it accordingly.
Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 der Vorrichtung 600 zum Behandeln von Gas ist die Eingangs-Schnittstelle 100 als feste Verbindung zwischen dem Frischluftkanal 102b und dem Kompressoreingang 41 ausgebildet. Dies bedeutet, dass zwischen dem zweiten Eingangs-Schnittstellenausgang 106 und dem Frischluftkanal 102b eine direkte Verbindung besteht. Entsprechend ist der Abluftkanal 102a mit dem ersten Wärmetauschereingang 11 beziehungsweise mit dem zweiten Eingangs-Schnittsteilenausgang 106 ebenfalls direkt verbunden. In the exemplary embodiment of FIG. 2 of the device 600 for treating gas, the input interface 100 is designed as a fixed connection between the fresh air duct 102b and the compressor input 41 . This means that there is a direct connection between the second input interface output 106 and the fresh air duct 102b. Correspondingly, the exhaust air duct 102a is also directly connected to the first heat exchanger inlet 11 or to the second inlet interface part outlet 106 .
Eine entsprechende direkte Verbindung besteht ferner zwischen dem Ausgangs-Schnittstelleneingang 206 und dem Zuluftkanal 202a einerseits und dem ersten Wärmetauscherausgang 12 beziehungsweise dem Ausgangs-Schnittstelieneingang 204 und dem Fortluftausgang 202b, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. A corresponding direct connection also exists between the output interface input 206 and the supply air duct 202a on the one hand and the first heat exchanger output 12 or the output interface input 204 and the exhaust air output 202b, as shown in FIG.
Ferner ist in Fig. 2 eine Kopplung der Vorrichtung 600 mit einem raumlufttechnischen Gerät gezeigt, das über einen Raumabluftkanal 508 und einen Raumzuluftkanal 510 mit einem Raum 400 gekoppelt ist. Das raumlufttechnische Gerät 500, das in Fig. 6a oder 6b noch detaillierter erläutert wird, umfasst einen Aufteiler 502, der gegebenenfalls ein Gebläse aufweist, um Luft aus dem Raum zu saugen und in die Eingangs-Schnittstelle 100 zu pumpen, einen optionalen Bearbeiter 504 und einen Kombinierer 506, der vorzugsweise ein Gebläse 506a von Fig. 8c aufweist, um die Raumzuluft im Raumzuluftkanal 510 in den Raum zu pumpen und die entsprechende Zuluft von dem Zuluftanschluss 202a anzusaugen. Furthermore, FIG. 2 shows a coupling of the device 600 to a ventilation and air conditioning device, which is coupled to a room 400 via a room exhaust air duct 508 and a room air supply duct 510 . The air handling unit 500, which is explained in more detail in Fig. 6a or 6b, comprises a splitter 502, which optionally has a fan to draw air from the room and pump it into the input interface 100, an optional handler 504 and a combiner 506, which is preferably a fan 506a of FIG. 8c in order to pump the room supply air in the room supply air duct 510 into the room and to draw in the corresponding supply air from the supply air connection 202a.
Fig. 2 umfasst ferner verschiedene beispielhafte Temperaturwerte, um die Kühlungswirkung der Vorrichtung zum Behandeln von Gas darzulegen. Über einen Frischlufteingang wird eine relativ heiße Frischluft mit 50°C durch den Kompressor 40 angesaugt. Selbst in sehr heißen Regionen im Sommer wird es selten so sein, dass die Temperatur im Schatten, also die Außenluft über 50°C liegen wird. Der Kompressor 40 ist beispielsweise so ausgebildet, dass er eine Drehzahl hat beziehungsweise ein Kompressionsverhältnis erreicht, das dazu führt, dass die Luft am Ausgang des Leitraums des Kompressors, der in Fig. 2 nicht gezeigt ist, eine Temperatur von 90°C aufweist. Diese Temperatur von 90°C wird im Wärmetauscher 10 auf 28°C am zweiten Wärmetauscherausgang 14 aufgrund der Wärmeübertragung und thermischen Wärmekopplung mit der Primärseite reduziert. Die unter hohem Druck stehende nunmehr abgekühlte Luft mit einer Temperatur von etwa 28°C wird in der Turbine 70 relaxiert, und zwar auf eine Temperatur von zum Beispiel 5°C, was sich daraus ergibt, dass eine Relaxation auf das ursprüngliche Druckverhältnis erhalten wird. 2 further includes various exemplary temperature values to demonstrate the cooling effect of the gas treatment device. Relatively hot fresh air at 50° C. is sucked in by the compressor 40 via a fresh air inlet. Even in very hot regions in summer, it will rarely be the case that the temperature in the shade, i.e. the outside air, will be above 50°C. The compressor 40 is designed, for example, in such a way that it has a speed or a compression ratio that results in the air at the outlet of the guide chamber of the compressor, which is not shown in FIG. 2, having a temperature of 90°C. This temperature of 90°C is reduced in the heat exchanger 10 to 28°C at the second heat exchanger outlet 14 due to the heat transfer and thermal heat coupling with the primary side. The high pressure, now cooled, air at a temperature of about 28°C is relaxed in the turbine 70 to a temperature of, for example, 5°C, as a result of which a relaxation to the original pressure ratio is obtained.
Die 5°C kalte Luft wird dann in den Zuluftkanal 202a gegeben und kann zu Kühlzwecken im Raum 400 eingesetzt werden. Die Primärseite des Wärmetauschers 10 enthält eingangsseitig warme Luft aus dem Raum, die beispielsweise eine Temperatur von 25°C hat, und diese Temperatur wird durch die Wirkung des Wärmetauschers 10 auf eine Temperatur von etwa 87°C angehoben, und diese nunmehr sehr heiße Luft wird über den Fortluftkanal 202b nach außen, zum Beispiel an eine Schattenseite oder ein Dach eines Gebäudes ab geführt. Es zeigt sich, dass selbst dann, wenn eine Außentemperatur sehr hoch ist und 50°C beträgt, dennoch die Fortluft mit 87°C wesentlich heißer als die Umgebungsluft ist und daher die über die Fortluft abgeführte Energie ohne Weiteres von der Umgebung aufgenommen werden kann und keine zusätzliche Wärmesenke nötig ist. Für den Wärmetauscher 10 wurden typische Wärmetauscher-Temperaturdifferenzen von 3°C angenommen, die auf die zwischen dem sekundärseitigen Eingang und dem sekundärseitigen Ausgang beziehungsweise dem primärseitigen Eingang und dem sekundärseitigen Ausgang vorhanden sind. The 5°C cold air is then fed into the supply air duct 202a and can be used for cooling purposes in the room 400. The primary side of the heat exchanger 10 receives warm air from the room at the inlet, for example at a temperature of 25°C, and this temperature is raised by the action of the heat exchanger 10 to a temperature of about 87°C, and this now becomes very hot air via the exhaust air duct 202b to the outside, for example to a shady side or a roof of a building. It turns out that even when the outside temperature is very high and is 50°C, the exhaust air is still significantly hotter than the ambient air at 87°C and therefore the energy dissipated via the exhaust air can be easily absorbed by the environment and no additional heat sink is required. Typical heat exchanger temperature differences of 3° C. were assumed for the heat exchanger 10, which are present between the inlet on the secondary side and the outlet on the secondary side or between the inlet on the primary side and the outlet on the secondary side.
Indem durch den Kombinierer 506 des raumlufttechnischen Geräts nunmehr die 5°C kalte Luft der Ausgabe des Bearbeiters 504 in dem Kombinierer 506 zugemischt wird, kann beispielsweise ohne große Probleme eine zum Beispiel 18°C kalte Luft erzeugt werden, die zu Kühlzwecken in den Raum 400 eingespeist werden kann, welcher beispielsweise ein Raum in einem Gebäude, wie beispielsweise ein Konferenzraum, ein Zimmer, eine Halle oder etwas Ähnliches ist, oder der auch ein „Funktionsraum“, wie beispielsweise ein Re chenzentrum sein kann. By the combiner 506 of the ventilation and air conditioning device now mixing the 5°C cold air into the output of the processor 504 in the combiner 506, for example, 18°C cold air can be generated without any major problems, which can be used for cooling purposes in the room 400 can be fed, which, for example, a Room in a building, such as a conference room, room, hall, or something similar, or which may also be a "functional space" such as a data center.
Fig. 3 zeigt eine alternative Implementierung der Vorrichtung 600 zum Behandeln von Gas, die nunmehr in einem Winterbetrieb verschaltet ist, bei dem in dem Raum 400 eine Heizwirkung erreicht werden soll. Hierbei wird wieder davon ausgegangen, dass es in dem Raum zu kalt ist, dass also beispielsweise eine Luft mit einer Temperatur von 18°C aus dem Raum abgezogen wird und in den Aufteiler 502 eingespeist wird. Der Aufteiler 502 speist nunmehr den Abluftkanal 102a, der mit dem Kompressor 40 verbunden ist. Der Kompressor erhält die 18°C warme Luft und erhöht die Temperatur der Luft aufgrund seiner Verdichtungswirkung auf beispielsweise 48°C. Diese 48°C warme Luft wird aufgrund der Wirkung des Wärmetauschers 10 auf etwa -27°C abgekühlt. Die -27°C kalte Luft, die jedoch noch auf einem hohen Druck ist, der am Kompressorausgang 42 vorliegt, wird über die Turbine 70 relaxiert und auf eine Temperatur von zum Beispiel -57°C abgekühlt. Diese sehr kalte Luft wird über einen Fortluftausgang an die Umgebung abgegeben, die bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel eine bereits sehr kalte Temperatur von -30°C hat. Die Umgebungsluft wird über den Frischluftkanal 102b in den primärseitigen Eingang 11 des Wärmetauschers 10 eingespeist und aufgrund der Wirkung des Wärmetauschers auf eine Temperatur von 45°C erwärmt. Die 45°C warme Luft wird über den Kombinierer 506 mit der 18°C warmen Luft am Ausgang des Bearbeiters 504 gemischt, um im Endeffekt beispiels weise eine Temperatur von 25°C im Raumzuluftkanal 510 zu erreichen. FIG. 3 shows an alternative implementation of the device 600 for treating gas, which is now connected in a winter mode in which a heating effect is to be achieved in the space 400 . Here again it is assumed that it is too cold in the room, that is, for example, that air with a temperature of 18° C. is extracted from the room and fed into the divider 502 . The distributor 502 now feeds the exhaust air duct 102a, which is connected to the compressor 40. The compressor receives the 18°C warm air and increases the temperature of the air to 48°C, for example, due to its compression effect. This 48°C warm air is cooled down to about -27°C due to the action of the heat exchanger 10 . The -27°C cold air, which is still at a high pressure, which is present at the compressor outlet 42, is relaxed via the turbine 70 and cooled to a temperature of -57°C, for example. This very cold air is discharged to the environment via an exhaust air outlet, which already has a very cold temperature of -30° C. in the exemplary embodiment shown in FIG. The ambient air is fed into the primary-side inlet 11 of the heat exchanger 10 via the fresh air duct 102b and is heated to a temperature of 45° C. due to the effect of the heat exchanger. The 45° C. warm air is mixed via the combiner 506 with the 18° C. warm air at the outlet of the processor 504 in order to finally achieve a temperature of 25° C. in the room supply air duct 510, for example.
Die in Fig. 2 für das Kühlen und in Fig. 3 für das Heizen gezeigten Temperaturbeispiele sind Extrembeispiele. So zeigt jedoch das Beispiel in Fig. 2, dass selbst bei extrem heißen Außentemperaturen von 50°C ohne Weiteres eine Kühlungswirkung erreicht wird und eine Fortluft erzeugt werden kann, die 87°C heiß ist und daher ohne Weiteres in die Umgebung als Wärmesenke eingespeist werden kann. The temperature examples shown in FIG. 2 for cooling and in FIG. 3 for heating are extreme examples. However, the example in FIG. 2 shows that even with extremely hot outside temperatures of 50° C., a cooling effect is easily achieved and exhaust air can be generated that is 87° C. hot and can therefore be fed into the environment as a heat sink without further ado can.
Dasselbe gilt für das in Fig. 3 gezeigte Temperaturbeispiel, bei dem sehr kalte Außentemperaturen von -30°C angenommen wurden, wobei sehr kalte Forti uft von -57°C beispielsweise durch die erfindungsgemäße Kompressor-Wärmetauscher-Turbinen-Kombination erzeugt werden kann, die ohne Weiteres in die -30°C kalte Umgebung abgegeben werden kann. Mit anderen Worten ausgedrückt, dient sogar eine -30°C kalte Zuluft als ausreichende Wärmequelle, um über den Wärmetauscher 10 eine Anhebung der Frischlufttemperatur auf die für eine Heizung ohne Weiteres ausreichende Temperatur von 45°C zu erreichen. Obgleich bei dem in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Zwischenschaltung eines raumlufttechnischen Geräts mit Aufteiler 502 und Kombinierer 506 dargestellt worden ist, ist es ohne Weiteres ersichtlich, dass auch ohne Zwischenschaltung eines Aufteilers 502 und eines Kombinierers 506 eine Kühlung im Raum beziehungsweise eine Heizung im Raum erreicht werden kann, wenn die in Fig. 3 beispielsweise gezeigte warme Luft mit einer Temperatur von 45°C direkt in den Raum eingespeist wird, oder wenn, wie in Fig. 2 gezeigt ist, die 5°C kalte Luft direkt in den Raum eingespeist wird. Für eine Kompatibilität mit existierenden raumlufttechnischen Anlagen, bei denen immer nur ein Teil der Luft zur Fortluft wird und ein anderer Teil nach einer Aufbereitung im Bearbeiter 504 wieder eingespeist wird, wird erfindungsgemäß die Verwendung der Elemente 502, 504, 506 bevorzugt, wie sie nachfolgend Bezug nehmend auf Fig. 6a detaillierter dargestellt werden. The same applies to the temperature example shown in FIG. 3, in which very cold outside temperatures of -30° C. were assumed, with very cold Forti air of -57° C. being able to be generated, for example, by the compressor-heat exchanger-turbine combination according to the invention can easily be released into the -30°C cold environment. In other words, even supply air cold at -30° C. serves as a sufficient heat source to increase the fresh air temperature via the heat exchanger 10 to the temperature of 45° C., which is easily sufficient for heating. Although in the embodiment shown in Fig. 2 and Fig. 3 an interposition of a ventilation and air conditioning device with a divider 502 and a combiner 506 has been shown, it is readily apparent that even without the interposition of a divider 502 and a combiner 506, cooling in the room or heating in the room can be achieved if the warm air with a temperature of 45°C shown in Fig. 3, for example, is fed directly into the room, or if, as shown in Fig. 2, the 5°C cold air is fed directly is fed into the room. For compatibility with existing ventilation and air conditioning systems, in which only part of the air becomes exhaust air and another part is fed back in after processing in processor 504, the use of elements 502, 504, 506 is preferred according to the invention, as referred to below be shown in more detail with reference to Figure 6a.
Es sei darauf hingewiesen, dass dann, wenn die Außentemperaturen wärmer sind als in Fig. 2 für das Heizen oder kühler sind als in Fig. 3 für das Kühlen, die Anforderungen an den Kompressor und die Turbine entspannter werden. Diese entspannteren Anforderungen oder, wenn die aktuellen Temperatur in die andere Richtung extremer werden, angespannteren Anforderungen können durch Erniedrigung oder Erhöhung der Drehzahlen von Kompressor und Turbine umgesetzt werden. It should be noted that when the outside temperatures are warmer than in FIG. 2 for heating or cooler than in FIG. 3 for cooling, the demands on the compressor and turbine become more relaxed. These more relaxed demands, or if current temperatures become more extreme in the other direction, more tense demands can be implemented by decreasing or increasing the speeds of the compressor and turbine.
Fig. 6a zeigt eine detaillierte Darstellung des raumlufttechnischen Geräts 500 mit einem Raumabluftkanal 508 und einem Raumzuluftkanal 510, welche beide mit einem zu klimatisierenden Raum 400 verbunden sind. Das raumlufttechnische Gerät 500 umfasst den Aufteiler 502, den optionalen Bearbeiter 504 und den Kombinierer 506. Der Aufteiler teilt den Luftstrom im Raumabluftkanal 508 in den Abluftkanal 102a und den Wiedereinspeisestrom 512 auf, wobei die im Abluftkanal 102a vorhandene Abluft nach einer gewissen Verarbeitung beziehungsweise Klimatisierung zur Fortluft wird. 6a shows a detailed representation of the ventilation and air conditioning device 500 with a room exhaust air duct 508 and a room air supply duct 510, both of which are connected to a room 400 to be air-conditioned. The ventilation and air conditioning device 500 includes the splitter 502, the optional processor 504 and the combiner 506. The splitter divides the air flow in the room exhaust air duct 508 into the exhaust air duct 102a and the return flow 512, with the exhaust air present in the exhaust air duct 102a being processed or air-conditioned to a certain extent exhaust air.
Der Teil der Raumabluft im Kanal 508, der nicht endgültig zur Fortluft überden Kanal 102a wird, stellt den Wiedereinspeisestrom 512 dar, der in seiner Temperatur typischerweise nicht verändert wird, sondern der lediglich im Hinblick auf andere Luftbeschaffenheitsparameter im Bearbeiter 504 bearbeitet werden kann, wie beispielsweise mit Sauerstoff angereichert, mit Feuchtigkeit angereichert oder von Feuchtigkeit entreichert. Weitere Bearbeitungsvorgehensweisen bestehen im Desinfizieren des Wiedereinspeisestroms oder Filtern des Wiedereinspeisestroms nach Staub oder biologischen Partikeln, wie beispielsweise Bakterien oder Viren. Der Bearbeiter 504 kann jedoch auch, wie es in Fig. 6a gestrichelt dargestellt wird, überbrückt oder weggelassen werden. The portion of the room exhaust air in duct 508 that does not ultimately become exhaust air via duct 102a represents the reintroduction flow 512, which is typically not changed in temperature, but which can only be processed with regard to other air quality parameters in processor 504, such as oxygenated, moisture-enriched, or moisture-depleted. Other processing procedures consist of disinfecting the refeed stream or filtering the refeed stream for dust or biological particles, such as bacteria or viruses. However, handler 504 may be bypassed or omitted, as shown in phantom in Figure 6a.
Im Kombinierer 506 wird dann die Zuluft im Zuluftkanal 202a, die auf eine im Hinblick auf ihre Temperatur veränderte Frischluft zurückgeht, mit dem Wiedereinspeisestrom direkt o- der dem bearbeiteten Wiedereinspeisestrom kombiniert und dem Raum 400 über den Raumzuluftkanal 510 zugeführt. Hierfür umfasst der Kombinierer 506 vorzugsweise ein Gebläse 506a von Fig. 8c, das eingesetzt werden kann, um Zuluft über den Zuluftkanal 202a anzusaugen, also, Bezug nehmend auf Fig. 8c, durch die Primärseite des Wärmetauschers zu ziehen. Gleichzeitig kann im Aufteiler 502 ebenfalls ein Gebläse vorhanden sein, das die Raumabluft aus dem Raum 400 abzieht und Luft in den Abluftkanal 102a einspeist, um diese, zum Beispiel beim Sommerbetrieb durch den Wärmetauscher 10 hindurch als Fortluft in die Umgebung zu transportieren. In the combiner 506, the supply air in the supply air duct 202a, which is due to fresh air that has changed in terms of its temperature, is combined with the reintroduction flow directly or with the processed reintroduction flow and fed to the room 400 via the room inlet air duct 510. For this purpose, the combiner 506 preferably comprises a fan 506a of FIG. 8c, which can be used to draw in supply air via the supply air duct 202a, ie, referring to FIG. 8c, to draw it through the primary side of the heat exchanger. At the same time, a fan can also be present in the divider 502, which extracts the room exhaust air from the room 400 and feeds air into the exhaust air duct 102a in order to transport it through the heat exchanger 10 as exhaust air into the environment, for example during summer operation.
Fig. 6b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines raumlufttechnischen Geräts, das mit der Vorrichtung zum Behandeln von Gas koppelbar ist. Die Vorrichtung in Fig. 6b ist ähnlich zu der Vorrichtung von Fig. 6a. Allerdings befindet sich der Bearbeiter 505 nicht zwischen dem Aufteiler 502 und dem Kombinierer 506, sondern in Strömungsrichtung der Raumzuluft zwischen dem Kombinierer 506 und dem Zulufteinlass des Raums 400. Damit wird erreicht, dass im Gegensatz zu der Ausführung in Fig. 6a nicht nur die Raumabluft aufbereitet wird, sondern auch die Zuluft vom Anschluss 202a, die klimatisierte Frischluft ist. Falls die Frischluft z. B. geruchsbelastet ist, wie es beispielsweise in der Nähe von landwirtschaftlichen Betrieben auftreten kann, dann wird der Bearbeiter 504 diese Geruchsbelastung entfernen können. Im Gegensatz zu Fig. 6a muss der Bearbeiter 504 in Fig. 6a weniger Gasstrom verarbeiten als in Fig. 6b, weil in Fig. 6a lediglich der Anteil der Abluft verarbeitet wird, der in den Raum 400 zurückgeführt wird, während in Fig. 6b der gesamte Gasstrom bearbeitet werden muss. Da der Aufteiler 502 bei bevorzugten Ausführungsbeispielen allerdings mehr als 50 Prozent und bevorzugt mehr als 70 % bzw. mehr als 80 % des Abluftgasstroms zum Einspeisestrom 512 macht, fällt dieser Punkt nicht besonders ins Gewicht. Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass bei der Platzierung des Bearbeiters 504 nach dem Kombinierer 506 an den Anschlüssen 102a und 202a dieselben Drücke herrschen, also ein und dasselbe Druckgebiet vorhanden ist. Daher wird es bevorzugt, den Aufteiler 502 ohne Gebläse bzw. Lüfter auszuführen, sondern z. B. passiv zu gestalten. Dann würde der optionale Lüfter L, der mit 21 in Fig. 5a bezeichnet ist, vorhanden sein, der andernfalls nicht vorhanden sein muss, wie es durch die gestrichelte Leitung 22 schematisch dargestellt ist. Die alternative Platzierung des Bearbeiters, in dem vorzugsweise ebenfalls ein Lüfter vorhan den ist, um die aufbereitete Luft in den Raum zu blasen und gleichzeitig einen passiven Aufteiler 502 zu begünstigen, damit der Einspeisestrom 512 durch den Lüfter im Bearbeiter 504 angesaugt wird und die klimatisierte Frischluft in den Kombinierer 506 gezogen wird, kann auch in Fig. 2 oder Fig. 3 eingesetzt werden. Alternativ kann der Lüfter L 21 auch am Ausgang des Wärmetauschers vor dem Anschluss A4 platziert werden. Es wird allerdings die Platzierung in Fig. 5a bevorzugt, weil hier der Gasstrom durch den Wärmetauscher gedrückt wird und nicht, wie bei der Platzierung beim Anschluss A4 gesaugt wird. FIG. 6b shows a further exemplary embodiment of a ventilation and air-conditioning device that can be coupled to the device for treating gas. The device in Fig. 6b is similar to the device of Fig. 6a. However, the processor 505 is not located between the divider 502 and the combiner 506, but in the flow direction of the room supply air between the combiner 506 and the supply air inlet of the room 400. This ensures that, in contrast to the embodiment in Fig. 6a, not only the room exhaust air is processed, but also the supply air from connection 202a, which is conditioned fresh air. If the fresh air z. B. is odorous, as can occur for example in the vicinity of farms, then the processor 504 will be able to remove this odor pollution. In contrast to FIG. 6a, the processor 504 in FIG. 6a has to process less gas flow than in FIG. 6b, because in FIG entire gas flow has to be processed. However, since the splitter 502 in preferred embodiments makes more than 50 percent and preferably more than 70% or more than 80% of the exhaust gas flow into the feed flow 512, this point is not particularly important. Furthermore, it has proven to be advantageous that when the processor 504 is placed after the combiner 506, the same pressures prevail at the connections 102a and 202a, ie one and the same pressure area is present. Therefore, it is preferred to run the divider 502 without blower or fan, but z. B. passive. Then the optional fan L, indicated at 21 in Figure 5a, would be present, which need not otherwise be present, as shown schematically by dashed line 22. the alternative placement of the processor which preferably also has a fan in it to blow the conditioned air into the space while favoring a passive splitter 502 to allow the feed stream 512 to be drawn in by the fan in the processor 504 and the conditioned fresh air in the combiner 506 can also be used in FIG. 2 or FIG. Alternatively, fan L 21 can also be placed at the outlet of the heat exchanger before connection A4. However, the placement in Fig. 5a is preferred because here the gas flow is pushed through the heat exchanger and not sucked in, as is the case with the placement at connection A4.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass der Raum 400 ein beliebiger Raum sein kann, wie z. B. ein Haus, ein Büro, ein Büroraum, aber auch ein Auto oder sogar der Innenraum eines Wäschetrockners. Sogar ein nicht vollständig getrennter Raum, wie beispielsweise ein teilweise offener Außenraum z. B. eines Restaurants kann erfindungsgemäß klimatisiert werden, wie z. B. gekühlt oder geheizt werden. It should also be noted that the room 400 can be any room, such as, e.g. B. a house, an office, an office space, but also a car or even the interior of a tumble dryer. Even a not completely separate space, such as a partially open outdoor space e.g. B. a restaurant can be air-conditioned according to the invention, such. B. be cooled or heated.
Die vorliegende Erfindung ist ferner besonders vorteilhaft, weil normalerweise durchzuführende Aufgaben zusätzlich zur Klimatisierung durch die Vorrichtung zum Behandeln von Gas, wie beispielsweise eine Entfeuchtung der Zuluft besonders für den Kühlungsbetrieb z. B. im Sommer einfach durchgeführt werden kann. Im Hinblick auf die beispielhaften Temperaturen, die in Fig. 2 gezeigt sind, wird der Taupunkt im Auslassrohr der Turbine auftre- ten. Dort wird Nebelbildung stattfinden. Eine gesteuerte Entfeuchtung kann einfach dadurch stattfinden, dass im Auslassstrom der Turbine 70 ein Tropfenfänger platziert werden, den einen gewünschten Anteil der gebildeten Tropfen auffängt und zu einer Kondensflüssigkeit- abfuhrstelle abführt. The present invention is further particularly advantageous because tasks to be normally performed in addition to air conditioning by the gas treatment apparatus, such as dehumidification of the supply air, particularly for cooling operation e.g. B. can be easily carried out in summer. With regard to the exemplary temperatures shown in FIG. 2, the dew point will occur in the outlet pipe of the turbine. There mist formation will take place. Controlled dehumidification can take place simply by placing a drip catcher in the outlet flow of the turbine 70, which catches a desired proportion of the droplets formed and discharges them to a condensed liquid disposal point.
Andererseits kann eine Luftbefeuchtung, z. B. für den Heizbetrieb im Winter, wie er in Fig. 3 dargestellt ist, ohne weiteres einfach dadurch erhalten werden, dass am ersten Ausgang 12 des Wärmetauschers 10, also vor dem Kombinierer, wo das Gas relativ heiß ist, wie z. B. 45 hat, eine offene Wasserfläche platziert wird, die durch z. B. eine Schwimmerkonstruktion mit Flüssigkeit automatisch nachgefüllt werden kann. Aufgrund des für die Temperatur zu trockenen Gases, das aus dem Wärmetauscher strömt, wird Flüssigkeit aus der offenen Wasserfläche ohne weiteres verdunsten. Alternativ kann auch Wasser an dieser Stelle eingesprüht werden, was ebenfalls ohne großen Aufwand möglich ist. On the other hand, air humidification, e.g. B. for heating in winter, as shown in Fig. 3, easily be obtained simply by that at the first outlet 12 of the heat exchanger 10, ie before the combiner, where the gas is relatively hot, such. B. 45 has an open water surface is placed, which is surrounded by z. B. a float construction with liquid can be automatically refilled. Due to the too-dry-for-temperature gas flowing out of the heat exchanger, liquid will readily evaporate from the open water surface. Alternatively, water can also be sprayed in at this point, which is also possible without great effort.
Es sei darauf hingewiesen, dass im Gegensatz zu existierenden raumlufttechnischen Geräten, bei denen eine Wärmerückgewinnung aus dem Raumabluftstrom unter Verwendung einer Wärmepumpe stattfindet, die eine Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser als Arbeitsmittel verwendet, die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Behandeln von Gas voll und ganz ohne eine Flüssigkeit als Arbeitsmittel auskommt, sondern einzig und allein Gas als Arbeitsmittel verwendet. Daher ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Behandeln von Gas besonders effizient und energiesparend implementierbar, weil sämtliche Verluste, die mit dem Umwälzen von Wasser einhergehen, oder mit dem aufwändigen (aufgrund eines sehr kleinen nötigen Drucks) und energieintensiven Verdampfen von Wasser einhergehen, hinfällig werden. Erfindungsgemäß wird lediglich sowohl im Primärkreis des Wärmetauschers als auch im Sekundärkreis des Wärmetauschers Gas eingesetzt, so dass der Wärmetauscher als Gas-Gas-Wärmetauscher umgesetzt wird. In der gesamten Vorrichtung wird überall lediglich Gas als Arbeitsmittel eingesetzt, so dass sämtliche Schwierigkeiten, die mit der Verwendung einer Flüssigkeit als Arbeitsmittel stattfinden, hinfällig sind. Solche problematischen und aufwändigen Implementierungen bei der Verwendung von Flüssigkeit als Arbeitsmittel sind beispielsweise auch in der Lagerung und Abdichtung von Flüssigkeiten zu sehen, selbst wenn umweltfreundliche Flüssigkeiten, wie beispielsweise Wasser eingesetzt werden, und in den nötigen Maßnahmen, um z. B. Wasser bei niedrigen Temperaturen zu verdampfen. It should be noted that, unlike existing ventilation and air conditioning devices, which use heat recovery from the room exhaust air flow a heat pump takes place, which uses a liquid such as water as the working medium, the device according to the invention for treating gas does not require a liquid as the working medium, but solely uses gas as the working medium. Therefore, the device according to the invention for treating gas can be implemented in a particularly efficient and energy-saving manner, because all losses associated with the circulation of water or with the complex (due to a very low pressure required) and energy-intensive evaporation of water become obsolete. According to the invention, gas is used only both in the primary circuit of the heat exchanger and in the secondary circuit of the heat exchanger, so that the heat exchanger is implemented as a gas-gas heat exchanger. Throughout the entire device, only gas is used as the working medium, so that all the difficulties that occur with the use of a liquid as the working medium are eliminated. Such problematic and complex implementations when using liquid as a working medium can also be seen, for example, in the storage and sealing of liquids, even if environmentally friendly liquids such as water are used, and in the necessary measures to e.g. B. to evaporate water at low temperatures.
Fig. 4a zeigt eine Implementierung der Eingangs-Schnittstelle 100 beziehungsweise der Ausgangs-Schnittstelle 200 als Zwei-Wege-Schalter, wie er beispielsweise in Fig. 5c schematisch gezeigt ist. Durch Drehung des Umschalters 700 in Fig. 5c kann eine Verbindung des Anschlusses A1 mit dem Anschluss A4 einerseits und eine Verbindung des Anschlusses A2 mit dem Anschluss A3 andererseits erreicht werden, so dass die Abluft mit dem Anschluss A1 , der bei 104 in Fig. 4a gezeigt ist, verbunden wird und die Frischluft mit dem Anschluss A3 verbunden wird, wie es die aktuelle „Schalterstellung“ des Umschalters 700 zeigt. Wird der Umschalter 700 dagegen um 90° gedreht, so ist der Frischluftkanal mit dem Anschluss A1 verbunden, und ist der Abluftkanal mit dem Anschluss A3 verbunden. FIG. 4a shows an implementation of the input interface 100 or the output interface 200 as a two-way switch, as is shown schematically in FIG. 5c, for example. By rotating the switch 700 in Fig. 5c, a connection of port A1 to port A4 on the one hand and a connection of port A2 to port A3 on the other hand can be achieved, so that the exhaust air can be connected to port A1, which is at 104 in Fig. 4a is shown, and the fresh air is connected to port A3, as shown by the current "switch position" of switch 700. If, on the other hand, the changeover switch 700 is rotated by 90°, the fresh air duct is connected to the connection A1 and the exhaust air duct is connected to the connection A3.
Entsprechend ist die Implementierung der Ausgangs-Schnittstelle, wobei hier jedoch die unteren Beschriftungen in Fig. 5c relevant sind. Bei der aktuellen Stellung des Umschalters 700 ist die Zuluft 202a mit dem Anschluss A2 verbunden, und ist die Fortluft 202b mit dem Anschluss A4 verbunden. Wird der Umschalter 700 dagegen wiederum um 90° gedreht, so ist die Zuluft mit dem Anschluss A4 verbunden, und ist die Fortluft mit dem Anschluss A2 verbunden. Fig. 4b zeigt eine entsprechende Steuertabelle, die zum Ausdruck bringt, dass im Sommerbetrieb beispielsweise, der in Fig. 2 gezeigt ist, die Abluft mit dem Anschluss A1 verbunden wird, die Frischluft mit dem Anschluss A3 verbunden ist, die Zuluft mit dem Anschluss A2 verbunden wird, und die Fortluft mit dem Anschluss A4 verbunden wird. Ist dagegen die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Behandeln von Gas gemäß Fig. 3 im Winterbetrieb konfiguriert, so ist die Abluft mit dem Anschluss A3 verbunden, ist die Frischluft mit dem Anschluss A1 verbunden, ist die Zuluft mit dem Anschluss A4 verbunden, und ist die Forti uft mit dem Anschluss A2 verbunden. The implementation of the output interface is corresponding, but here the lower labels in Fig. 5c are relevant. In the current position of switch 700, supply air 202a is connected to port A2, and exhaust air 202b is connected to port A4. If, on the other hand, the changeover switch 700 is turned through 90°, the supply air is connected to the port A4 and the exhaust air is connected to the port A2. Fig. 4b shows a corresponding control table that expresses that in summer operation, for example, which is shown in Fig. 2, the exhaust air is connected to port A1, the fresh air is connected to port A3, and the supply air is connected to port A2 is connected, and the exhaust air is connected to port A4. If, on the other hand, the device according to the invention for treating gas according to FIG. 3 is configured in winter mode, the exhaust air is connected to the port A3, the fresh air is connected to the port A1, the supply air is connected to the port A4, and the forti air is connected connected to port A2.
Fig. 5a zeigt eine alternative Implementierung der Eingangs-Schnittstelle und der Ausgangs-Schnittstelle, wobei die Eingangs-Schnittstelle im Gegensatz zu einem Zwei-Wege- Schalter von Fig. 4a jeweils mit zwei Einzelschaltern implementiert ist. Die Eingangs- Schnittstelle umfasst einen ersten Umschalter 100a für den Anschluss A3 und einen zweiten Umschalter 100b für den Anschluss A1. FIG. 5a shows an alternative implementation of the input interface and the output interface, the input interface being implemented with two individual switches in contrast to a two-way switch of FIG. 4a. The input interface includes a first switch 100a for port A3 and a second switch 100b for port A1.
Die Ausgangs-Schnittstelle umfasst einen ersten Umschalter 200a für den Anschluss A2 und einen zweiten Umschalter 200b für den Anschluss A4. Der erste Umschalter 100a hat einen Frischluftanschluss 308 und einen Abluftanschluss 320. Der zweite Umschalter 100b hat einen Abluftanschluss 108 und einen Frischluftanschluss 120. Der Anschluss 108 und der Anschluss 320 können getrennte Anschlüsse sein oder alle auf denselben Abluftanschluss beziehungsweise Abluftkanal zurückgehen. Der Frischluftanschluss 120 und der Frischluftanschluss 308 können wiederum unterschiedliche Anschlüsse sein oder auf denselben Frischluftkanal zurückgehen. The output interface includes a first switch 200a for port A2 and a second switch 200b for port A4. The first switch 100a has a fresh air connection 308 and an exhaust air connection 320. The second switch 100b has an exhaust air connection 108 and a fresh air connection 120. The connection 108 and the connection 320 can be separate connections or all go back to the same exhaust air connection or exhaust air duct. The fresh air connection 120 and the fresh air connection 308 can in turn be different connections or go back to the same fresh air duct.
Die Steuerung des Umschalters findet überein Steuersignal 302b für das erste Steuersignal C1 statt und über ein zweites Steuersignal 302a über den Steueranschluss C3. The changeover switch is controlled via a control signal 302b for the first control signal C1 and via a second control signal 302a via the control connection C3.
Analog hierzu ist die Ausgangs-Schnittstelle 200 über einen ersten Umschalter 200a und einen zweiten Umschalter 200b implementiert. Die Ausgangs-Schnittstelle umfasst beim ersten Umschalter einen Zuluftkanal 208 und einen Fortluftkanal 220 und für den zweiten Umschalter einen Fortluftkanal 400 und einen Zuluftkanal 420. Der Fortluftkanal 220 und der Fortluftkanal 400 können unterschiedliche Kanäle sein oder ein und derselbe Fortluftkanal. Dasselbe gilt für den Zuluftkanal 420 und den Zuluftkanal 208, die separat voneinander ausgeführt sein können oder in einen gemeinsamen Zuluftkanal münden können. Die Steuerung findet wiederum über ein Steuersignal 304a für den zweiten Umschalter statt, also für das Steuersignal C2, und über ein weiteres Steuersignal 304b für den Steueran- schluss C4. Analogous to this, the output interface 200 is implemented via a first changeover switch 200a and a second changeover switch 200b. The output interface includes a supply air duct 208 and an exhaust air duct 220 for the first switch and an exhaust air duct 400 and a supply air duct 420 for the second switch. The exhaust air duct 220 and the exhaust air duct 400 can be different ducts or one and the same exhaust air duct. The same applies to the supply air duct 420 and the supply air duct 208, which can be designed separately from one another or can open into a common supply air duct. The control takes place in turn via a control signal 304a for the second switch, ie for the control signal C2, and via a further control signal 304b for the control connection C4.
Fig. 5b zeigt eine weitere Steuertabelle 303, die zum Ausdruck bringt, wie die einzelnen Steueranschlüsse C1 , C2, C3, C4 eingestellt werden müssen, um entweder einen Sommerbetrieb oder einen Winterbetrieb zu erreichen, also um entweder eine Kühlung im Raum beispielsweise gemäß Fig. 2 oder eine Heizung im Raum gemäß Fig. 3 zu erreichen. Fig. 5b shows another control table 303, which expresses how the individual control connections C1, C2, C3, C4 must be set in order to achieve either summer operation or winter operation, i.e. either cooling in the room, for example according to FIG. 2 or to achieve heating in the room according to FIG.
Fig. 8c zeigt eine weitere bevorzugte Implementierung einer Vorrichtung zum Behandeln von Gas, die wieder die Turbine 70, den Kompressor 40 und den Wärmetauscher 10 aufweist. Fig. 8c zeigt jedoch eine spezielle Ausführungsform des Wärmetauschers 10 als rotationssymmetrischen Wärmetauscher im Querschnitt. Hierbei wird Gas in dem Kompressorausgang 42 in den Sekundär- bzw. zweiten Wärmetauschereingang 13 eingespeist, der über einen Sammlungsraum 18 mit einem anderen Sammlungsraum 17 kommuniziert, über den dann das Gas in den zweiten Wärmetauscherausgang 14 und in den Turbineneingang 71 eingespeist wird. Gleichzeitig wird der erste Wärmetauschereingang 11 über den Anschluss A1 über einen primärseitigen Sammlungsraum 19a mit Gas versorgt, der sich außen um den anderen Sammlungsraum 17 herum erstreckt. Das Gas fließt über den Eingang A1 in die einzelnen Kanäle vom ersten Wärmetauschereingang in den primärseitigen oder ersten Wärmetauscherausgang 12 und sammelt sich im Ansaugbereich 30, der von einer Wand 31 begrenzt wird, wobei der Ansaugbereich 30 als zweiter primärseitiger Sammlungsraum 19b wirkt. Das dort angesaugte Gas wird über ein Gebläse 506a, das zum Beispiel im Kombinierer506 von Fig. 6a enthalten sein kann, in den Raumzuluftkanal gebracht. Alternativ kann ein Gebläse, das in Fig. 8c nicht gezeigt ist, „oberhalb“ des Anschlusses A1 angebracht sein, das dann im Aufteiler 502 vorhanden sein könnte, und das das Gas von dem Frimäreingang in den Primärausgang bzw. ersten Wärmetauscherausgang 12 bzw. den Ansaugbereich 30 bringt und von dort in den Anschluss A4 und von dort je nach Aus- gangs-Schnittstellen-Beschaltung weiter in den Raum pumpt oder in die Umgebung. FIG. 8c shows another preferred implementation of an apparatus for treating gas, again comprising the turbine 70, the compressor 40 and the heat exchanger 10. FIG. However, FIG. 8c shows a special embodiment of the heat exchanger 10 as a rotationally symmetrical heat exchanger in cross section. Here, gas in the compressor outlet 42 is fed into the secondary or second heat exchanger inlet 13, which communicates via a collection space 18 with another collection space 17, via which the gas is then fed into the second heat exchanger outlet 14 and into the turbine inlet 71. At the same time, the first heat exchanger inlet 11 is supplied with gas via the connection A1 via a collection space 19a on the primary side, which extends around the other collection space 17 on the outside. The gas flows via the inlet A1 into the individual channels from the first heat exchanger inlet into the primary-side or first heat exchanger outlet 12 and collects in the intake area 30, which is delimited by a wall 31, the intake area 30 acting as a second primary-side collection space 19b. The gas sucked in there is brought into the room supply air duct via a blower 506a, which can be contained, for example, in the combiner 506 of FIG. 6a. Alternatively, a blower, which is not shown in FIG. 8c, can be mounted “above” the port A1, which could then be present in the divider 502, and which blows the gas from the primary inlet into the primary outlet or first heat exchanger outlet 12 or the Suction area 30 brings and pumps it from there into connection A4 and from there, depending on the output interface wiring, further into the room or into the environment.
Fig. 8b zeigt eine schematische Draufsicht auf einen bevorzugten Rekuperator 10 mit Sammlungsräumen auch auf der Sekundärseite. Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung durch einen geschlossenen Deckel nach oben komplett geschlossen. Fig. 8b zeigt allerdings die Situation, wenn der Deckel durchsichtig ist. In der Mitte ist der Ansaugbereich 30 gezeigt, der durch die Ansaugwand 31 begrenzt wird. Um den Ansaugbereich 30 erstreckt sich zum einen die Begrenzung 18a für den inneren Sammlungsraum 18 und die Begrenzung 17a für den äußeren Sammlungsraum 17. Der Gasfluss findet von außen nach innen statt, wie es durch die Pfeile 50 dargestellt ist, nämlich vom ersten Rekuperator- bzw. Wärmetauschereingang 11 zum ersten Rekuperator- bzw. Wärmetauscherausgang 12 für die Primärseite. Dann fließt das Gas im Ansaugbereich 31 nach unten, wie es durch die Pfeilenden 51 im Bereich 30 gezeigt ist. Gas fließt ferner auf der Sekundärseite in den zweiten Rekuperator- bzw. Wärmetauschereingang 13 vom Kompressorausgang 42. Von dort fließt es von unten nach oben, wie es durch die Pfeilspitzen im Sammlungsraum 18 gezeigt ist. Durch den Rekuperator 10 fließt das Gas dann wieder nach außen in den Sammlungsraum 17 und dort nach unten, wie es durch die Pfeilenden 53 dargestellt ist. Aus dem Sammlungsraum 17 gelangt das Gas dann über den Rekuperator- bzw. zweiten Wärmetauscherausgang 14 in den Turbineneingang 71. FIG. 8b shows a schematic plan view of a preferred recuperator 10 with collection spaces on the secondary side as well. In the exemplary embodiment, the device is completely closed at the top by a closed cover. However, Fig. 8b shows the situation when the lid is transparent. In the middle, the intake area 30 is shown, which is delimited by the intake wall 31 . On the one hand, the boundary 18a for the inner collection space 18 and the boundary 17a for the outer collection space 17 extend around the intake area 30. The gas flow takes place from the outside take place inside, as shown by the arrows 50, namely from the first recuperator or heat exchanger inlet 11 to the first recuperator or heat exchanger outlet 12 for the primary side. Then the gas in the suction area 31 flows down as shown by the arrow ends 51 in the area 30 . Gas also flows on the secondary side into the second recuperator inlet 13 from the compressor outlet 42 . The gas then flows back out through the recuperator 10 into the collection space 17 and down there, as illustrated by the ends of the arrows 53 . The gas then passes from the collection chamber 17 via the recuperator or second heat exchanger outlet 14 into the turbine inlet 71.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Strömungsrichtungen je nach Implementierung auch anders ausgeführt werden können, solange im Rekuperator 10 die Leitungen 15 einerseits und 16 andererseits voneinander getrennt sind, damit im wesentlichen kein Kurzschluss der Gasströme stattfindet. Genauso sind die Sammlungsräume 17, 18 von den Leitungen 15 getrennt. Die Sammlungsräume 17, 18 sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel den Leitungen 16 zugeordnet, die den zweiten Rekuperator- bzw. Wärmetauschereingang 13 mit dem zweiten Rekuperator- bzw. Wärmetauscherausgang 14 verbinden. Alternativ kann die Implementierung auch so sein, dass die Sammlungsräume dem ersten Rekuperatoreingang und dem ersten Rekuperatorausgang zugeordnet sind und der zweite Eingang und der zweite Rekuperatorausgang von den Sammlungsräumen gasmäßig isoliert ist. It should be pointed out that the flow directions can also be implemented differently, depending on the implementation, as long as the lines 15 on the one hand and 16 on the other hand are separated from one another in the recuperator 10 so that essentially no short-circuiting of the gas flows takes place. Likewise, the collection spaces 17, 18 are separated from the lines 15. In the exemplary embodiment shown, the collection spaces 17 , 18 are assigned to the lines 16 which connect the second recuperator or heat exchanger inlet 13 to the second recuperator or heat exchanger outlet 14 . Alternatively, the implementation can also be such that the collection spaces are assigned to the first recuperator inlet and the first recuperator outlet and the second inlet and the second recuperator outlet are gas-insulated from the collection spaces.
Fig. 8a zeigt ferner eine schematische Darstellung für einen im Gegensatz zu Fig. 8c oder Fig. 8b nicht rotationssymmetrisch ausgestalteten Wärmetauscher, sondern für einen zum Beispiel in einer zylindrischen oder Quader-Form ausgebildeten Wärmetauscher, in den über den ersten Rekuperator- bzw. Wärmetauschereingang 11 Gas in einen primärseitigen ersten Sammlungsraum 19a fließt, über die Kanäle 15 zu dem ersten Rekuperator- bzw. Wärmetauscherausgang 12 und insbesondere zu einem zweiten primärseitigen Sammlungsraum 19b fließt und von dort den Rekuperator 10 über den zweiten Wärmetauscherausgang 12 verlässt. Die Sekundärseite umfasst einen zweiten Rekuperator- bzw. Wärmetauschereingang 13, über den Gas durch die Kanäle 16 von dem Sammlungsraum 18 in den anderen Sammlungsraum 17 fließt und von dort über den zweiten Rekuperator- bzw. Wärmetauscherausgang 14 den Rekuperator 10 bzw. Wärmetauscher verlässt. Damit wird eine thermische Wechselwirkung zwischen den beiden Kanälen erreicht, die jedoch voneinandergasmäßig isoliert sind. Genau so sind der primärseitige erste Sammlungsraum 19a und der primärseitige zweite Sammlungsraum 19b von den sekundärseitigen Sammlungsräumen 17 und 18 entsprechend gasmäßig isoliert, damit kein Kurzschluss im Wärmetau scher auftritt. 8a also shows a schematic representation of a heat exchanger that, in contrast to FIG. 8c or FIG 11 gas flows into a first collection space 19a on the primary side, via the channels 15 to the first recuperator or heat exchanger outlet 12 and in particular to a second collection space 19b on the primary side, and from there it leaves the recuperator 10 via the second heat exchanger outlet 12. The secondary side includes a second recuperator or heat exchanger inlet 13 via which gas flows through the channels 16 from the collection space 18 into the other collection space 17 and from there via the second recuperator or heat exchanger outlet 14 leaves the recuperator 10 or heat exchanger. This achieves thermal interaction between the two channels, which, however, are gas-insulated from one another. Exactly so are the primary-side first collection space 19a and the second collection space 19b on the primary side is correspondingly gas-insulated from the collection spaces 17 and 18 on the secondary side, so that no short circuit occurs in the heat exchanger.
Fig. 8a dient jedoch gleichzeitig auch für eine Darstellung zumindest eines Teils eines rotationssymmetrischen Wärmetauschers, wie er in Fig. 8b in einer Aufsicht von oben dargestellt ist, wobei außen von oben betrachtet der Sammlungsraum 19a von Fig. 8a dargestellt ist, weiter innen gestrichelt der sekundärseitige Sammlungsraum 17 und wieder weiter innen der weitere sekundärseitige Sammlungsraum 18 dargestellt ist, wobei insbesondere der Ansaugbereich 30 bzw. der mittlere Bereich den weiteren Sammlungsraum 19b der Primärseite darstellt. Fig. 8b zeigt jedoch den Fall, dass der erste Wärmetauscher- bzw. Rekuperatorausgang 12 unten bezüglich der Zeichenebene ist, wie es durch den nach unten gerichteten Durchfluss 51 in Fig. 8b dargestellt ist, und wie es auch in Fig. 8c schematisch dargestellt wird, wenn zumindest im Hinblick auf den Wärmetauscher 10 Fig. 8c die eigentliche Aufstellrichtung zeigt. Für die Funktionalität ist die Aufstellrichtung unerheblich, weil die Schwerkraft an sich für Gas nicht entscheidend ist, im Vergleich zu einer Implementierung einer Wärmepumpe mit Flüssigkeit als Arbeitsmittel. Auch hier zeigt sich ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber einer Wärmepumpe mit Flüssigkeit als Arbeitsmittel, zumal bei dieser aufgrund des hohen Gewichts und der hohen Dichte von Flüssigkeit gegenüber Gas die Aufstellrichtung eine wesentliche Rolle spielt, was jedoch bei der vorliegenden Erfindung nicht der Fall ist, was eine wesentlich größere Flexibilität in der Anwendung bei der vorliegenden Erfindung möglich macht. However, FIG. 8a also serves to show at least part of a rotationally symmetrical heat exchanger, as shown in FIG. 8b in a plan view from above, with the collection space 19a of FIG secondary-side collection space 17 and again further inside the other secondary-side collection space 18 is shown, with in particular the intake area 30 or the middle area representing the additional collection space 19b of the primary side. However, FIG. 8b shows the case where the first heat exchanger or recuperator outlet 12 is at the bottom with respect to the plane of the drawing, as illustrated by the flow 51 directed downwards in FIG. 8b, and as also illustrated schematically in FIG. 8c , if at least with regard to the heat exchanger 10 Fig. 8c shows the actual erection direction. The direction of installation is irrelevant for functionality, because gravity itself is not decisive for gas, compared to a heat pump implementation with liquid as the working fluid. Here, too, another advantage of the present invention over a heat pump with liquid as the working medium is evident, especially since the direction of installation plays an important role due to the high weight and the high density of liquid compared to gas, which is not the case with the present invention , which allows a much greater flexibility of application in the present invention.
Vorzugsweise erstreckt sich der Rekuperator um eine Distanz größer als 10 cm und vorzugsweise größer als 60 cm in länglicher Zylinderrichtung. Ferner sind die Gaskanäle so angeordnet, dass sie auf allen Seiten im Wesentlichen gleichmäßig über das Volumen verteilt sind und damit möglichst effizient möglichst viel Luft vom primärseitigen Wärmetauschereingang 11 mit geringem Widerstand in den Ansaugbereich führen können. Preferably the recuperator extends a distance greater than 10 cm and preferably greater than 60 cm in the longitudinal direction of the cylinder. Furthermore, the gas ducts are arranged in such a way that they are essentially evenly distributed over the volume on all sides and can thus guide as much air as possible from the heat exchanger inlet 11 on the primary side into the intake area as efficiently as possible with little resistance.
Bei einem Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Vorrichtung so betrieben, dass im Wärmetauscher ein Gas-Gas-Betrieb erreicht wird. In a method for operating the device according to the present invention, the device is operated in such a way that gas-gas operation is achieved in the heat exchanger.
Bei einem Verfahren zum Herstellen der Vorrichtung werden die einzelnen Elemente dahin gehend ausgebildet und angeordnet, dass die spezielle Kompressor-Wärmetauscher-T ur- binen-Anordnung erreicht wird. Obgleich es nicht in den Fig. 1 bis 10 dargestellt ist, kann der Rekuperator 10 auch mit anderen Wärmetauschertechnologien implementiert sein, also mit einem Wärmetauscher, der zum Beispiel nicht im Gegenstrom arbeitet, und bei dem die Gaskanäle nicht zueinander parallel sind bzw. senkrecht zur Gehäuserichtung bzw. in einer waagrechten Betriebsrichtung angeordnet sind. In a method for manufacturing the device, the individual elements are designed and arranged in such a way that the special compressor-heat-exchanger-turbine arrangement is achieved. Although not illustrated in Figures 1-10, the recuperator 10 may be implemented with other heat exchange technologies, such as a heat exchanger that is not counter-current and does not have the gas channels parallel to or perpendicular to each other Housing direction or are arranged in a horizontal operating direction.
Auch der Kompressor und die T urbine müssen nicht unbedingt auf ein und derselben Achse angeordnet werden, sondern es können andere Maßnahmen getroffen werden, um die durch die Turbine freigesetzte Energie für den Antrieb des Kompressors einzusetzen. The compressor and the turbine do not necessarily have to be arranged on one and the same axis, but other measures can be taken in order to use the energy released by the turbine to drive the compressor.
Darüber hinaus müssen der Kompressor und die Turbine nicht unbedingt als Radialräder implementiert sein, obgleich dies bevorzugt wird, da durch eine stufenlose Drehzahlsteuerung des Kompressors über eine Elektronikbaugruppe 102 von Fig. 7b eine günstige Leistungsanpassung erreicht werden kann. Furthermore, the compressor and turbine need not necessarily be implemented as radial impellers, although this is preferred, since favorable power matching can be achieved by stepless speed control of the compressor via an electronics assembly 102 of FIG. 7b.
Je nach Ausführungsform kann der Kompressor als Turbokompressor mit Radialrad und mit einem Leitweg bzw. Leitraum ausgebildet sein, welcher eine 180°-Umlenkung des Gasstroms erreicht. Es können jedoch auch andere Gasleitungsmaßnahmen übereine andere Formung des Leitraums, beispielsweise oder über eine andere Formung des Radial- rads erreicht werden, um dennoch einen besonders effizienten Aufbau, der zu einem guten Wirkungsgrad führt, zu erreichen. Depending on the embodiment, the compressor can be designed as a turbo compressor with a radial impeller and with a duct or duct which achieves a 180° deflection of the gas flow. However, other gas conduction measures can also be achieved by shaping the guide space differently, for example, or by shaping the radial impeller differently, in order to still achieve a particularly efficient structure that leads to good efficiency.
Fig. 7a zeigt eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Kompressor-T urbinen-Kombi- nation und Fig. 7b zeigt eine Seitenansicht der bevorzugten Kompressor-T urbinen-Kombi- nation aus Fig. 7a. Die Kombination ist vorzugsweise als monolithische Einheit oder einstückig aus demselben Material ausgeführt. Sie umfasst einen oberen oder ersten Lagerbereich 40b, an dem das Kompressorrad 40a angebracht ist. Das Kompressorrad 40a geht in einen ersten Zwischenbereich 43a über, der auch als Achse 43 dargestellt ist. Dieser Achsenbereich 43a geht wiederum in den Rotor 44 über, der wiederum in einen weiteren Zwischenbereich 43b übergeht. An diesen schließt sich das Turbinenrad 70a an, das über einen unteren Lagerabschnitt 70b aufhängbar ist. Die Aufhängungen für die Lagerbereiche sind für den ersten Lagerbereich 40b an der Wand des Ansaugbereichs 30 von Fig. 8c angebracht und der Lagerbereich 70b für das Turbinenrad 70a ist an einer Aufhängung im Turbinenausgang 72 befestigt. Als Lager werden vorzugsweise Wälz- oder Kugellager eingesetzt. Bei bevorzugter! Ausführungsbeispielen ist die Kombination aus einem Material wie z. Br Aluminium oder Kunststoff ausgebildet, wobei der Rotor 44 von einem ferromagnetischen Rückschlussring umgeben ist, auf dem die Magnete beispielsweise durch Klebstoff befestigt sind, um mit einem in Fig. 7a oder Fig. 7b nicht gezeigten Stator einen Motorspalt zu bilden. FIG. 7a shows a perspective view of a preferred compressor-turbine combination and FIG. 7b shows a side view of the preferred compressor-turbine combination from FIG. 7a. The combination is preferably embodied as a monolithic unit or in one piece from the same material. It includes an upper or first bearing area 40b to which the compressor wheel 40a is attached. Compressor wheel 40a merges into a first intermediate area 43a, which is also shown as axis 43. This axis area 43a in turn merges into the rotor 44, which in turn merges into a further intermediate area 43b. This is followed by the turbine wheel 70a, which can be suspended via a lower bearing section 70b. The hangers for the bearing areas are attached to the wall of the intake area 30 of FIG. Rolling or ball bearings are preferably used as bearings. At preferred! Embodiments is the combination of a material such. Br aluminum or plastic, the rotor 44 being surrounded by a ferromagnetic yoke ring on which the magnets are attached, for example by adhesive, in order to form a motor gap with a stator which is not shown in FIG. 7a or 7b.
Wie es ferner in Fig. 7b gezeigt ist, ist die Kombination so dimensioniert, dass der Durch messer des Kompressorrads 40a größer als der Durchmesser des Rotors 44 ist, und dass der Durchmesser des Rotors 44 (vorzugsweise ohne Rückschluss 44a und Magnete 44b) gleich oder größer als der Durchmesser des Turbinenrads 70a ist. Damit ist es möglich, einen Rückschlussring 44a über das Turbinenrad 70a zu schieben und an dem Rotor 44 an seinem Umfang zu befestigen. As is further shown in Fig. 7b, the combination is dimensioned such that the diameter of the compressor wheel 40a is greater than the diameter of the rotor 44, and that the diameter of the rotor 44 (preferably without return path 44a and magnets 44b) is the same or is larger than the diameter of the turbine wheel 70a. This makes it possible to slide a return ring 44a over the turbine wheel 70a and to attach it to the rotor 44 at its circumference.
Fig. 7b zeigt eine beispielhafte bevorzugte Anordnung einer Elektronikbaugruppe 102. So ist die Elektronikbaugruppe im sogenannten „Maschinenraum“ zwischen der Basis des Kompressorrads 40a und der Basis des Turbinenrads 70a angeordnet. Insbesondere die Anordnung der Baugruppe 102 auf der oberen Begrenzung 71a des Turbineneingangs 71 beabstandet von dem schnell drehenden Turbinenrad ist vorteilhaft, weil dieser Bereich aufgrund des von dem Wärmetauscher kommenden Gases gut temperiert ist. Eine Motorverlustwärme oder eine Abwärme der Elektronik bzw. Sensorik in der Baugruppe wird daher ohne weiteres über die Turbine 70 abgeführt. 7b shows an exemplary preferred arrangement of an electronics assembly 102. Thus, the electronics assembly is arranged in the so-called "machine room" between the base of the compressor wheel 40a and the base of the turbine wheel 70a. In particular, the arrangement of the assembly 102 on the upper boundary 71a of the turbine inlet 71 at a distance from the rapidly rotating turbine wheel is advantageous because this area is well tempered due to the gas coming from the heat exchanger. Heat lost from the engine or waste heat from the electronics or sensors in the assembly is therefore easily dissipated via the turbine 70 .
Vorzugsweise hat die Elektronikbaugruppe 102 zur elektrischen Versorgung der Vorrichtung mit Energie und/oder Steuersignalen in der Mitte eine Öffnung und ist scheibenförmig und erstreckt sich um einen Stator eines Antriebsmotors für den Kompressor 40 herum oder ist mit dem Stator integriert ausgebildet, und ist ferner beispielhaft in einem Bereich zwischen einer Basis eines Kompressorrads 40a des Kompressors 40 und einer Basis eines Turbinenrads 70a der Turbine angeordnet. Preferably, the electronics assembly 102 for the electrical supply of the device with energy and/or control signals has an opening in the center and is disc-shaped and extends around a stator of a drive motor for the compressor 40 or is designed to be integrated with the stator, and is also exemplified in FIG an area between a base of a compressor wheel 40a of the compressor 40 and a base of a turbine wheel 70a of the turbine.
Obgleich in Fig. 7b eine ringförmige Baugruppe im Querschnitt gezeigt ist, kann die Baugruppe irgendwie gebildet sein, solange sie im Maschinenraum aufgenommen ist und mit dem der Begrenzung 71a des Eingangs 71 der Turbine 70 in thermischer Wechselwirkung steht, also z. B. auf der Begrenzung 71a befestigt ist. Dabei wird es ferner bevorzugt, die Zuleitung für Energie 101a und Daten 101b für den Motor durch die seitliche Begrenzung 14a des zweiten Rekuperator- bzw. Wärmetauscherausgangs 14 und durch das Gehäuse 100 an der entsprechenden Stelle zu führen. Although an annular assembly is shown in cross section in FIG. B. is mounted on the boundary 71a. In this case, it is also preferred that the supply line for energy 101a and data 101b for the motor pass through the lateral boundary 14a of the second recuperator or heat exchanger outlet 14 and to be guided through the housing 100 at the appropriate point.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer odereine elektronische Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausge- führt werden. Although some aspects have been described in the context of a device, it is understood that these aspects also represent a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Similarly, aspects described in connection with a method step also constitute a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device. Some or all of the method steps may be performed by (or using) hardware apparatus, such as a microprocessor, a programmable computer, or an electronic circuit. In some embodiments, some or more of the major process steps can be performed by such an apparatus.

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Vorrichtung zum Behandeln von Gas, mit folgenden Merkmalen: einem Kompressor (40) mit einem Kompressoreingang (41) und einem Kompressorausgang (42); einem Wärmetauscher (10) mit einem ersten Wärmetauschereingang (11), einem ersten Wärmetauscherausgang (12), einem zweiten Wärmetauschereingang (13) und einem zweiten Wärmetauscherausgang (14), wobei der Wärmetauscher als Gas-Gas-Wärmetauscher ausgebildet ist; einer Turbine (70) mit einem Turbineneingang (71) und einem Turbinenausgang (72), wobei der Kompressorausgang (42) mit dem zweiten Wärmetauschereingang (13) verbunden ist, und wobei der zweite Wärmetauscherausgang (14) mit dem Turbineneingang (71) verbunden ist; einer Eingangs-Schnittstelle zum Koppeln des Kompressoreingangs (41) und des ersten Wärmetauschereingangs (11) mit einer Gaszufuhr, wobei die Eingangs- Schnittstelle (100) auf einer Eingangsseite als die Gaszufuhr einen Abgaseingang (102a) und einen Frischgaseingang (102b) aufweist, und auf einer Ausgangsseite einen ersten Eingangs-Schnittstellenausgang (104) und einen zweiten Eingangs- Schnittstellenausgang (106) aufweist, wobei die Eingangs-Schnittstelle (100) ausgebildet ist, um die Eingangsseite der Eingangs-Schnittstelle (100) mit der Ausgangsseite der Eingangs-Schnittstelle (100) zu koppeln; und einer Ausgangs-Schnittstelle (200) zum Koppeln des Turbinenausgangs (72) und des ersten Wärmetauscherausgangs (12) mit einer Gasabfuhr, wobei die Ausgangs- Schnittstelle (200) auf einer Eingangsseite der Ausgangs-Schnittstelle (200) einen ersten Ausgangs-Schnittstelleneingang (204) und einen zweiten Ausgangs-Schnitt- stelleneingang (206) und auf einer Ausgangsseite der Ausgangs-Schnittstelle (200) als die Gasabfuhr einen Zugaskanal (202a) und einen Fortgaskanal (202b) aufweist, wobei die Ausgangs-Schnittstelle (200) ausgebildet ist, um die Eingangsseite der Ausgangs-Schnittstelle (200) mit der Ausgangsseite der Ausgangs-Schnittstelle (200) zu koppeln. 1. A device for treating gas, having the following features: a compressor (40) with a compressor inlet (41) and a compressor outlet (42); a heat exchanger (10) with a first heat exchanger inlet (11), a first heat exchanger outlet (12), a second heat exchanger inlet (13) and a second heat exchanger outlet (14), the heat exchanger being designed as a gas-gas heat exchanger; a turbine (70) with a turbine inlet (71) and a turbine outlet (72), the compressor outlet (42) being connected to the second heat exchanger inlet (13), and the second heat exchanger outlet (14) being connected to the turbine inlet (71). ; an input interface for coupling the compressor input (41) and the first heat exchanger input (11) to a gas supply, the input interface (100) having an exhaust gas input (102a) and a fresh gas input (102b) on an input side as the gas supply, and has a first input interface output (104) and a second input interface output (106) on an output side, the input interface (100) being designed to connect the input side of the input interface (100) to the output side of the input interface (100) to couple; and an outlet interface (200) for coupling the turbine outlet (72) and the first heat exchanger outlet (12) to a gas discharge, the outlet interface (200) having a first outlet interface inlet ( 204) and a second outlet interface inlet (206) and on an outlet side of the outlet interface (200) as the gas discharge has an inlet gas channel (202a) and an outlet gas channel (202b), the outlet interface (200) being formed to couple the input side of the output interface (200) to the output side of the output interface (200).
2. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die für einen Kühlungs- Betrieb ausgebildet ist, wobei die Eingangs-Schnittstelle (100) ausgebildet ist, um den Kompressoreingang (41) mit dem Frischgaseingang (102b) der Gaszufuhr zu verbinden, und um den ersten Wärmetauschereingang (11) mit dem Abgaseingang (102a) der Gaszufuhr zu verbinden, und wobei eine Ausgangs-Schnittstelle (200) ausgebildet ist, um den Turbinenausgang (72) mit dem Zugaskanal (202a) der Gasabfuhr zu verbinden, und um den ersten Wärmetauscherausgang (12) mit dem Fortgaskanal (202b) der Gasabfuhr zu verbinden. 2. Device according to one of the preceding claims, which is designed for a cooling operation, wherein the input interface (100) is designed to connect the compressor input (41) to the fresh gas input (102b) of the gas supply, and to the first to connect the heat exchanger inlet (11) to the exhaust gas inlet (102a) of the gas supply, and wherein an outlet interface (200) is formed in order to connect the turbine outlet (72) to the inlet gas duct (202a) of the gas outlet, and to connect the first heat exchanger outlet ( 12) to be connected to the exhaust gas duct (202b) of the gas discharge.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , die für einen Heizbetrieb ausgebildet ist, wobei die Eingangs-Schnittstelle (100) ausgebildet ist, um den Kompressoreingang (41) mit dem Abgaseingang (102a) der Gaszufuhr zu verbinden, und um den ersten Wärmetauschereingang (11) mit dem Frischgaseingang (102b) der Gaszufuhr zu verbinden, und wobei die Ausgangs-Schnittstelle (200) ausgebildet ist, um den Turbinenausgang (72) mit dem Fortgaskanal (202b) der Gasabfuhr zu verbinden, und um den ersten Wärmetauscherausgang (12) mit dem Zugaskanal (202a) der Gasabfuhr zu verbinden. 3. Device according to claim 1, which is designed for heating operation, wherein the input interface (100) is designed to connect the compressor input (41) to the exhaust gas input (102a) of the gas supply, and to connect the first heat exchanger input (11) to connect to the fresh gas inlet (102b) of the gas supply, and wherein the outlet interface (200) is designed to connect the turbine outlet (72) to the exhaust gas channel (202b) of the gas outlet, and to connect the first heat exchanger outlet (12) to the Zugaskanal (202a) to connect the gas discharge.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Eingangs-Schnittstelle (100) oder die Ausgangs-Schnittstelle (200) abhängig von einem Steuersignal (302, 304) steuerbar sind, und wobei die Vorrichtung eine Steuerung (300) aufweist, die ausgebildet ist, um eine Steuereingabe zu erhalten, und um das Steuersignal (302, 304) ansprechend auf die Steuereingabe zu liefern, wobei die Steuerung (300) ausgebildet ist, um das Steuersignal (302, 304) durch eine manuelle Eingabe oder eine sensorgesteuerte Eingabe zu erhalten. 4. Device according to one of the preceding claims, wherein the input interface (100) or the output interface (200) dependent on a control signal (302, 304) can be controlled, and wherein the device has a controller (300) which is adapted to receive a control input and to provide the control signal (302, 304) in response to the control input, wherein the controller (300) is adapted to receive the control signal (302, 304) through a manual input or a sensor-controlled input to obtain.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Steuerung (300) ausgebildet ist, um die Eingangs-Schnittstelle (100) oder die Ausgangs-Schnittstelle (200) durch das Steuersignal (302, 304) in einen Sommerbetrieb zum Kühlen eines Gases für den Zugaskanal (202a) der Gasabfuhr einzustellen, und um die Eingangs-Schnittstelle (100) oder die Ausgangs-Schnittstelle (200) durch das Steuersignal (302, 304) in einen Winterbetrieb zum Heizen eines Gases für den Zugaskanal (202a) einzustellen. 5. The device according to claim 4, wherein the controller (300) is designed to the input interface (100) or the output interface (200) by the control signal (302, 304) in a summer mode for cooling a gas for the Zugaskanal (202a) to adjust the gas discharge, and to the input interface (100) or setting the output interface (200) to a winter mode for heating a gas for the supply gas duct (202a) by the control signal (302, 304).
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Eingangs-Schnittstelle (100) einen Zwei-Wege-Umschalter aufweist, der den Abgaseingang (102a) und den Frischgaseingang (102b) für die Gaszufuhr aufweist, und der den ersten Eingangs-Schnittstellenausgang (104), der mit dem ersten Wärmetauschereingang (11) verbunden ist, und den zweiten Eingangs-Schnittstellenausgang (106), der mit dem Kompressoreingang (41) verbunden ist, aufweist, wobei der Zwei-Wege-Umschalter ausgebildet ist, um den Abgaseingang (102a) entweder mit dem ersten Eingangs-Schnittstellenausgang (104) oder dem zweiten Eingangs-Schnittstellenausgang (106) zu verbinden, und um den Frischgaseingang (102b) entweder mit dem zweiten Eingangs-Schnittstellenausgang (106) oder dem ersten Eingangs-Schnittstellenausgang (104) zu verbinden. 6. Device according to one of the preceding claims, in which the input interface (100) has a two-way switch which has the exhaust gas input (102a) and the fresh gas input (102b) for the gas supply, and which has the first input interface output (104), which is connected to the first heat exchanger inlet (11), and the second input interface outlet (106), which is connected to the compressor inlet (41), wherein the two-way switch is designed to the exhaust gas inlet (102a) to either the first input interface output (104) or the second input interface output (106), and to connect the fresh gas input (102b) to either the second input interface output (106) or the first input interface output (104 ) connect to.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Ausgangs-Schnittstelle (200) einen Zwei-Wege-Umschalter aufweist, der den Zugaskanal (202a) und den Fortgaskanal (202b) für die Gasabfuhr aufweist, wobei der Zwei-Wege-Umschalter ausgebildet ist, um den Zugaskanal (202a) mit dem Turbinenausgang (72) und den Fortgaskanal (202b) mit dem ersten Wärmetauscherausgang (12) zu verbinden, oder um den Fortgaskanal (202b) mit dem Turbinenausgang (72) und den Zugaskanal (202a) mit dem ersten Wärmetauscherausgang (12) zu verbinden. 7. Device according to one of the preceding claims, wherein the output interface (200) has a two-way switch which has the Zugaskanal (202a) and the Ausgaskanal (202b) for the gas discharge, wherein the two-way switch is designed to connect the exhaust gas duct (202a) to the turbine outlet (72) and the exhaust gas duct (202b) to the first heat exchanger outlet (12), or to connect the exhaust gas duct (202b) to the turbine outlet (72) and the exhaust gas duct (202a) to connect to the first heat exchanger outlet (12).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, oder 7, bei der die Eingangs-Schnittstelle (100) einen ersten Umschalter (100b) oder einen zweiten Umschalter (100a) aufweist, wobei der erste Umschalter einen Ausgang (A1 ) aufweist, der mit dem ersten Wär metauschereingang (11) verbunden ist, und wobei der erste Umschalter (100b) einen ersten Eingang, der mit dem Abgaseingang (102a) der Gaszufuhr verbunden ist, und einen zweiten Eingang aufweist, der mit dem Frischgaseingang (102b) der Gaszufuhr verbunden ist, wobei der erste Umschalter (100b) durch ein Steuersignal (302b) steuerbar ist, um entweder den ersten Eingang oder den zweiten Eingang mit dem Ausgang zu verbinden, oder wobei der zweite Umschalter (100a) einen Ausgang (A3) aufweist, der mit dem Kom pressoreingang (41) verbunden ist, und wobei der erste Umschalter (100b) einen ersten Eingang, der mit dem Abgaseingang (102a) der Gaszufuhr verbunden ist, und einen zweiten Eingang aufweist, der mit dem Frischgaseingang (102b) der Gaszufuhr verbunden ist, wobei der erste Umschalter (100b) durch ein Steuersignal (302a) steuerbar ist, um entweder den ersten Eingang oder den zweiten Eingang mit dem Ausgang zu verbinden. 8. Device according to one of claims 1 to 5, or 7, wherein the input interface (100) has a first switch (100b) or a second switch (100a), wherein the first switch has an output (A1) which is connected to the first heat exchanger inlet (11), and wherein the first switch (100b) has a first inlet, which is connected to the exhaust gas inlet (102a) of the gas supply, and a second inlet, which is connected to the fresh gas inlet (102b) of the gas supply is connected, wherein the first switch (100b) by a control signal (302b) is controllable to connect either the first input or the second input to the output, or wherein the second switch (100a) has an output (A3) which is connected to the compressor input (41), and wherein the first switch (100b) has a first input which is connected to the exhaust gas input (102a) of the gas supply and a second input which is connected to the fresh gas input (102b) of the gas supply, the first switch (100b) being activated by a control signal ( 302a) is controllable to connect either the first input or the second input to the output.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 7, 9, bei der die Ausgangs-Schnitt stelle (200) einen ersten Umschalter (200a) oder einen zweiten Umschalter (200b) aufweist, wobei der erste Umschalter (200a) einen Eingang (A2) aufweist, der mit dem Turbinenausgang (72) verbunden ist, und wobei der erste Umschalter (200a) einen ersten Ausgang, der mit dem Zugaskanal (202a) der Gasabfuhr verbunden ist, und einen zweiten Ausgang aufweist, der mit dem Fortgaskanal (202b) der Gasabfuhr verbunden ist, wobei der erste Umschalter (200a) durch ein Steuersignal (304a) steuerbar ist, um entweder den ersten Ausgang oder den zweiten Ausgang mit dem Eingang zu verbinden, oder wobei der zweite Umschalter (200b) einen Eingang (A4) aufweist, der mit dem zweiten Wärmetauscherausgang (12) verbunden ist, und wobei der zweite Umschalter (200b) einen ersten Ausgang, der mit dem Zugaskanal (202a) der Gasabfuhr verbunden ist, und einen zweiten Ausgang aufweist, der mit dem Fortgaskanal (202b) der Gasabfuhr verbunden ist, wobei der erste Umschalter (200a) durch ein Steuersignal (304b) steuerbar ist, um entweder den ersten Ausgang oder den zweiten Ausgang mit dem Eingang zu verbinden. 9. Device according to one of claims 1 to 5, 7, 9, in which the output interface (200) has a first changeover switch (200a) or a second changeover switch (200b), the first changeover switch (200a) having an input ( A2) which is connected to the turbine outlet (72), and wherein the first changeover switch (200a) has a first outlet which is connected to the intake gas channel (202a) of the gas discharge and a second outlet which is connected to the exhaust gas channel (202b ) is connected to the gas outlet, the first changeover switch (200a) being controllable by a control signal (304a) in order to connect either the first output or the second output to the input, or the second changeover switch (200b) having an input (A4) which is connected to the second heat exchanger outlet (12), and wherein the second changeover switch (200b) has a first outlet which is connected to the inlet gas duct (202a) of the gas outlet, and a second outlet which is connected to the exhaust gas duct (202b) the gas discharge v is connected, wherein the first changeover switch (200a) can be controlled by a control signal (304b) in order to connect either the first output or the second output to the input.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Zugas eine Zuluft ist, bei der das Abgas eine Abluft ist, bei der das Frischgas eine Frischluft ist, und bei der das Fortgas eine Fortluft ist, oder die für einen Kühlungsbetrieb ausgelegt ist und in einer Auslassströmung der Turbine (70) eine T ropfenfangvorrichtung angeordnet ist, um die Kondensflüssigkeits- tropfen aus der Auslassströmung zu entfernen und abzuführen, oder die für einen Heizungsbetrieb ausgelegt ist und an dem ersten Wärmetauscherausgang (12) eine Befeuchtungsvorrichtung angeordnet ist, die zu verdunstende Flüssigkeit in Berührung mit der Gasströmung an dem ersten Wärmetauscherausgang (12) bringt, oder bei dem an dem ersten Wärmetauschereingang (11) ein Lüfter (21) angeordnet ist, um Gas in den ersten Wärmetauschereingang (11) zu drücken, oder bei dem an dem ersten Wärmetauscherausgang (12) ein Lüfter angeordnet ist, um Gas aus dem ersten Wärmetauscherausgang (12) zu saugen. 10. Device according to one of the preceding claims, in which the supply gas is supply air, in which the exhaust gas is exhaust air, in which the fresh gas is fresh air, and in which the exhaust gas is exhaust air, or which is designed for cooling operation and a drip catcher device is arranged in an outlet flow of the turbine (70) in order to remove and discharge the condensation liquid droplets from the outlet flow, or which is designed for heating operation and at the first heat exchanger outlet (12). humidification device is arranged, which brings the liquid to be evaporated into contact with the gas flow at the first heat exchanger outlet (12), or in which a fan (21) is arranged at the first heat exchanger inlet (11) in order to blow gas into the first heat exchanger inlet (11). press, or in which a fan is arranged at the first heat exchanger outlet (12) in order to suck gas from the first heat exchanger outlet (12).
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, die ausgebildet ist, um mit einem raumlufttechnischen Gerät (RLT-Gerät) gekoppelt zu werden, wobei das raumlufttechnische Gerät einen Abluftanschluss (102a), einen Zuluftanschluss (202a), einen Fortluftanschluss (202b) und einen Frischluftanschluss (202a) aufweist, wobei die Vorrichtung zum Behandeln von Gas mit dem raumlufttechnischen Gerät über die Eingangs-Schnittstelle (100) oder die Ausgangs-Schnittstelle (200) koppelbar ist. 11. The device according to claim 10, which is designed to be coupled to a ventilation and air conditioning device (RLT device), the ventilation and air conditioning device having an exhaust air connection (102a), an air supply connection (202a), an exhaust air connection (202b) and a fresh air connection ( 202a), wherein the device for treating gas can be coupled to the air conditioning device via the input interface (100) or the output interface (200).
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der in Betriebsrichtung der Kompressor (40) oberhalb der Turbine (70) angeordnet ist. 12. Device according to one of the preceding claims, in which the compressor (40) is arranged above the turbine (70) in the operating direction.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Kompressor (40) ein Kompressorrad (40a) aufweist und die Turbine (70) ein Turbinenrad (70a) aufweist, wobei das Kompressorrad (40a) und das Turbinenrad (70a) auf einer ge meinsamen Achse angeordnet sind, wobei an der gemeinsamen Achse ein Rotor (44) eines Antriebsmotors angeordnet ist, der mit einem Stator des Antriebsmotors wechselwirkt, oder bei der ein Kompressorrad (40a) einen größeren Durchmesser als ein Rotor (44) eines Antriebsmotors oder einen größeren Durchmesser als ein Turbinenrad (70a) der Turbine (40) aufweist. 13. Device according to one of the preceding claims, wherein the compressor (40) has a compressor wheel (40a) and the turbine (70) has a turbine wheel (70a), wherein the compressor wheel (40a) and the turbine wheel (70a) on a ge are arranged on a common axis, with a rotor (44) of a drive motor being arranged on the common axis, which rotor interacts with a stator of the drive motor, or in which a compressor wheel (40a) has a larger diameter than a rotor (44) of a drive motor or a larger one Has diameter than a turbine wheel (70a) of the turbine (40).
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der der Rotor (44) zwischen dem Kompressorrad ~ (40a) und dem Turbinenrad (70a) angeordnet ist, oder bei der das Kompressorrad (40a), ein erster Achsenabschnitt (43a), ein Rotor (44), ein zweiter Achsenabschnitt (43b) und das Turbinenrad (70a) einstückig ausgebildet sind, oder bei der an dem Kompressorrad (40a) ein erster Lagerabschnitt (40b) und an dem Turbinenrad (70a) ein zweiter Lagerabschnitt (70b) ausgebildet sind, oder bei der der Rotor (44) aus einem nicht ferromagnetischen Material, wie z. B. Aluminium, ausgebildet ist und ein ferromagnetisches Rückschlusselement (44a) um den Rotor (44) herum angebracht ist und Magnete (44b) auf dem Rückschlusselement (44a) angeordnet sind. 14. Device according to claim 13, in which the rotor (44) is arranged between the compressor wheel ~ (40a) and the turbine wheel (70a), or in which the compressor wheel (40a), a first axis section (43a), a rotor (44 ), a second axle section (43b) and the turbine wheel (70a) are formed in one piece, or in which a first bearing section (40b) is formed on the compressor wheel (40a) and a second bearing section (70b) is formed on the turbine wheel (70a), or wherein the rotor (44) is made of a non-ferromagnetic material, such as. B. aluminum, is formed and a ferromagnetic return element (44a) around the rotor (44) is attached and magnets (44b) on the return element (44a) are arranged.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Wärmetau scher (10) eine Volumenform hat, die eine in einem mittleren Bereich gelegene zentrale Öffnung aufweist, die einen Ansaugbereich (30) bildet, wobei sich eine Ansaugwand (31) von einem ersten Ende der zentralen Öffnung, zu einem zweiten Ende erstreckt, das durch eine Abdeckung (32) verschlossen ist. 15. Device according to one of the preceding claims, wherein the shear heat exchanger (10) has a volume shape having a central opening located in a central region, which forms a suction region (30), wherein a suction wall (31) from a first end of the central opening extending to a second end closed by a cover (32).
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Wärmetau scher (10) rotationssymmetrisch ist, wobei eine Symmetrieachse des Wärmetauschers (10) mit einer Achse des Kompressors (40) oder einer Achse der Turbine (70) oder einer Achse des Gasausgangs (5) oder des Gaseingangs (2) oder mit einer Achse eines Ansaugbereichs (30) im Wesentlichen übereinstimmt. 16. Device according to one of the preceding claims, in which the heat exchanger (10) is rotationally symmetrical, with an axis of symmetry of the heat exchanger (10) being aligned with an axis of the compressor (40) or an axis of the turbine (70) or an axis of the gas outlet ( 5) or the gas inlet (2) or with an axis of an intake area (30) essentially coincides.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Wärmetauscher (10) einen Gegenstrom-Wärmetauscher aufweist. 17. Device according to one of the preceding claims, wherein the heat exchanger (10) comprises a countercurrent heat exchanger.
18. Vorrichtung nach Anspruch 19, die ausgebildet ist, damit sich in dem Wärmetauscher (10) Gas von dem ersten Wärmetauschereingang zu dem ersten Wärmetauscherausgang (12) von außen nach innen bewegt und Gas von dem zweiten Wärmetauschereingang zu dem zweiten Wärmetauscherausgang (14) von innen nach außen bewegt. 18. The device according to claim 19, which is designed so that in the heat exchanger (10) gas moves from the first heat exchanger inlet to the first heat exchanger outlet (12) from outside to inside and gas from the second heat exchanger inlet to the second heat exchanger outlet (14) from moved inside out.
19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Wärmetauscher (10) ein Volumen aufweist, das in einem äußeren Bereich eine Gegenstrom- Wärmetauscherstruktur aufweist und in einem inneren Bereich an einen Ansaugbe reich (30) anschließt, wobei der erste Wärmetauschereingang (11) außen an dem äußeren Bereich angeordnet ist, wobei der erste Wärmetauscherausgang (12) an dem inneren Bereich angeordnet ist, um Gas in den Ansaugbereich (30) zu leiten, wobei der zweite Wärmetauschereingang (13) ebenfalls an dem inneren Bereich angeordnet ist und der zweite Wärmetauscherausgang (14) ebenfalls an dem äußeren Bereich angeordnet ist, wobei der erste Wärmetauschereingang (11) und der zweite Wärmetauscherausgang (14) im Wärmetauscher (10) fluidisch getrennt sind und der erste Wärmetauscherausgang (12) und der zweite Wärmetauschereingang (13) in dem Wärmetauscher (10) fluidisch getrennt sind. 19. Device according to one of the preceding claims, in which the heat exchanger (10) has a volume which has a countercurrent heat exchanger structure in an outer area and adjoins an intake area (30) in an inner area, the first heat exchanger inlet (11 ) is arranged externally on the outer area, the first heat exchanger outlet (12) being arranged on the inner area to direct gas into the intake area (30), the second heat exchanger inlet (13) also being arranged on the inner area and the second heat exchanger outlet (14) is also arranged on the outer area, with the first heat exchanger inlet (11) and the second heat exchanger outlet (14) being fluidically separated in the heat exchanger (10) and the first heat exchanger outlet (12) and the second heat exchanger inlet (13) in the heat exchanger (10) are fluidically separated.
20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Wärmetauscher (10) miteinander verbundene erste Gaskanäle (15) von dem ersten Wärmetauschereingang (11) zu dem ersten Wärmetauscherausgang (12) aufweist und miteinander verbundene zweite Gaskanäle (16) zwischen dem zweiten Wärmetauschereingang (13) und dem zweiten Wärmetauscherausgang (14) aufweist, wobei die ersten Gaskanäle (15) und die zweiten Gaskanäle (16) in thermischer Wechselwirkung angeordnet sind, wobei der Wärmetauscher (10) an dem zweiten Wärmetauschereingang (13) einen ersten Sammlungsbereich (18), der die zweiten Gaskanäle (16) auf einer Seite verbindet und der sich entlang des inneren Bereichs erstreckt und den zweiten Wärmetauschereingang (13) bildet, und einen zweiten Sammlungsbereich (17) aufweist, der die zweiten Gaskanäle auf einer anderen Seite verbindet und sich entlang eines Randbereichs des äußeren Bereichs erstreckt und den zweiten Wärmetauscherausgang (14) bildet, wobei eine Ansaugwand (31) den ersten Sammlungsbereich begrenzt und den ersten Sammlungsbereich (18) von einem Ansaugbereich (30) trennt. 20. Device according to one of the preceding claims, in which the heat exchanger (10) has interconnected first gas ducts (15) from the first heat exchanger inlet (11) to the first heat exchanger outlet (12) and interconnected second gas ducts (16) between the second heat exchanger inlet (13) and the second heat exchanger outlet (14), the first gas channels (15) and the second gas channels (16) being arranged in thermal interaction, the heat exchanger (10) having a first collection area (18 ) which connects the second gas ducts (16) on one side and which extends along the inner region and forms the second heat exchanger inlet (13), and has a second collection region (17) which connects the second gas ducts on another side and itself extends along an edge area of the outer area and forms the second heat exchanger outlet (14), wherein a suction wall (31) d delimited en first collection area and the first collection area (18) from a suction area (30) separates.
21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Elektronikbaugruppe (102) zur Versorgung eines Antriebsmotors für den Kompressor (40) mit Energie oder zur Lieferung von Steuerdaten an ein Element der Vorrichtung oder zur Erfassung von Sensordaten von einem Element der Vorrichtung in einem Be reich der Vorrichtung angeordnet ist, der ausgebildet ist, um die Elektronikbau gruppe zu kühlen, oder bei dem eine Elektronikbaugruppe (102) zur elektrischen Versorgung der Vorrichtung mit Energie und/oder Steuersignalen in einem Bereich zwischen dem Turbinenausgang (72) und dem Gasausgang (5) und einer Gehäusewand des Gehäuses (100) außerhalb des Gasausgangs (5) angeordnet ist, oder bei der eine Elektronikbaugruppe ( 102) zur elektrischen Versorgung der Vorrichtung mit Energie und/oder Steuersignalen in einem Bereich zwischen einer Basis eines Kompressorrads (40a) des Kompressors (40) und einer Basis eines Turbinenrads (70a) der Turbine angeordnet ist, oder bei der eine Elektronikbaugruppe (102) zur elektrischen Versorgung der Vorrichtung mit Energie und/oder Steuersignalen an einem Begrenzungselement (71a) eines Turbineneingangs (71) der Turbine (70) angeordnet ist, wobei die Elektronikbaugruppe ferner außerhalb des Turbineneingangs (71) der Turbine (70) angeordnet ist, oder bei der eine Elektronikbaugruppe (102) zur elektrischen Versorgung der Vorrichtung mit Energie und/oder Steuersignalen eine Öffnung in der Mitte aufweist und scheibenförmig ist und sich um einen Stator eines Antriebsmotors für den Kompressor (40) herum erstreckt oder mit dem Stator integriert ausgebildet ist, und beispielsweise in einem Bereich zwischen einer Basis eines Kompressorrads (40a) des Kompressors (40) und einer Basis eines T urbinenrads (70a) der T urbine (70) angeordnet ist. 21. Device according to one of the preceding claims, wherein an electronic assembly (102) for supplying a drive motor for the compressor (40) with energy or for the delivery of control data to an element of the device or for acquiring sensor data from an element of the device is arranged in a region of the device that is designed to cool the electronic assembly group, or in which an electronic assembly (102) for the electrical supply of the device with energy and/or control signals in a Area between the turbine outlet (72) and the gas outlet (5) and a housing wall of the housing (100) outside of the gas outlet (5), or in which an electronic assembly (102) for the electrical supply of the device with energy and/or control signals in an area between a base of a compressor wheel (40a) of the compressor (40) and a base of a turbine wheel (70a) of the turbine, or in which an electronics assembly (102) for the electrical supply of the device with energy and/or control signals is arranged on a limiting element (71a) of a turbine inlet (71) of the turbine (70) is arranged, wherein the electronics assembly further except half of the turbine inlet (71) of the turbine (70), or in which an electronics assembly (102) for the electrical supply of the device with energy and/or control signals has an opening in the middle and is disc-shaped and is arranged around a stator of a drive motor for extends around the compressor (40) or is formed integrally with the stator, and is arranged, for example, in an area between a base of a compressor wheel (40a) of the compressor (40) and a base of a turbine wheel (70a) of the turbine (70). .
22. Raumlufttechnisches Gerät mit folgenden Merkmalen: einem Raumabluftanschluss (508); einem Raumzuluftanschluss (510); und einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei der Raumabluftanschluss (508) mit der Gaszufuhr gekoppelt ist und der Raumzuluftanschluss (508) mit der Gasabfuhr gekoppelt ist. 22. Air conditioning device with the following features: a room exhaust air connection (508); a room supply air connection (510); and A device according to any one of claims 1 to 23, wherein the room exhaust air connection (508) is coupled to the gas supply and the room supply air connection (508) is coupled to the gas discharge.
23. Raumlufttechnisches Gerät nach Anspruch 22, das folgende Merkmale aufweist: einen Aufteiler (502) zum Aufteilen von Luft aus dem Raumabluftanschluss (508) in einen Abluftstrom für einen Abluftkanal (102a) und einen Einspeisestrom (512); einen Bearbeiter (504) zum Aufbereiten des Einspeisestroms (512); und einen Kombinierer (506) zum Kombinieren einer Ausgabe des Bearbeiters (504) mit einem Zuluftstrom von einem Zuluftkanal (202a), um Luft in den Raumzuluftanschluss (510) einzuspeisen, wobei die Gaszufuhr der Vorrichtung ausgebildet ist, um den Abluftstrom vom Abluftkanal (102a) zu erhalten, und wobei die Gasabfuhr ausgebildet ist, um den Zuluftstrom für den Zuluftkanal (202a) zu liefern, oder einen Aufteiler (502) zum Aufteilen von Luft aus dem Raumabluftanschluss (508) in einen Abluftstrom für einen Abluftkanal (102a) und einen Einspeisestrom (512); einen Kombinierer (506) zum Kombinieren des Einspeisestrom (512) mit einem Zuluftstrom von einem Zuluftkanal (202a), um einen kombinierten Luftstrom zu erhalten; und einen Bearbeiter (504) zum Aufbereiten des kombinierten Luftstroms, um einen aufbereiteten Luftstrom zu erhalten, der in den Raumzuluftanschluss (510) eingespeist wird; und wobei die Gaszufuhr der Vorrichtung ausgebildet ist, um den Abluftstrom vom Abluftkanal (102a) zu erhalten, und wobei die Gasabfuhr ausgebildet ist, um den Zuluftstrom für den Zuluftkanal (202a) zu liefern. 23. Air conditioning device according to claim 22, having the following features: a divider (502) for dividing air from the room exhaust air connection (508) into an exhaust air stream for an exhaust air duct (102a) and a feed stream (512); a conditioner (504) for conditioning the feed stream (512); and a combiner (506) for combining an output of the processor (504) with a supply air flow from a supply air duct (202a) in order to feed air into the room supply air connection (510), wherein the gas supply of the device is designed to combine the exhaust air flow from the exhaust air duct (102a ) and wherein the gas discharge is designed to deliver the supply air flow for the supply air duct (202a), or a divider (502) for dividing air from the room exhaust air connection (508) into an exhaust air flow for an exhaust air duct (102a) and a injection current (512); a combiner (506) for combining the feed flow (512) with a supply air flow from a supply air duct (202a) to obtain a combined air flow; and a processor (504) for conditioning the combined airflow to obtain a conditioned airflow that is fed into the room supply air port (510); and wherein the gas supply of the device is designed to receive the exhaust air flow from the exhaust air duct (102a), and wherein the gas outlet is designed to supply the supply air flow for the supply air duct (202a).
24. Raumlufttechnisches Gerät nach Anspruch 23, bei dem der Bearbeiter (504) ausgebildet ist, um den Einspeisestrom sauerstoffmäßig, feuchtigkeitsmäßig oder desinfektionsmäßig zu bearbeiten. 24. Air conditioning device according to claim 23, in which the processor (504) is designed to process the feed flow in terms of oxygen, moisture or disinfection.
25. Raumlufttechnisches Gerät nach einem der Ansprüche 23 oder 24, bei dem der Aufteiler (502) oder der Kombinierer (506) steuerbar sind, um abhängig von einer Temperatur in dem Raum oder einer Zieltemperatur im Raumzuluftanschluss (510) ein Verhältnis zwischen einer Luftmenge im Abluftstrom oder einer Luftmenge in dem Einspeisestrom oder ein Verhältnis zwischen einer Luftmenge der Ausgabe des Bearbeiters (504) und einer Luftmenge des Zuluftstroms einzustellen. 25. Air conditioning device according to one of Claims 23 or 24, in which the divider (502) or the combiner (506) can be controlled in order to determine a ratio between an air volume in the exhaust air flow or an air quantity in the feed flow or a ratio between an air quantity of the output of the processor (504) and an air quantity of the supply air flow.
26. Raumlufttechnisches Gerät nach einem der Ansprüche 23 bis 25, bei der der Kombinierer (506) ein Gebläse (506a) aufweist, um den Zuluftstrom in dem Zuluftkanal (202a) anzusaugen, oder bei dem der Aufteiler (502) ein Gebläse aufweist, um den Abluftstrom in den Abluftkanal (102a) zu pumpen, oder bei der der Aufteiler (502) eine Strömungssteuerung aufweist, um aufgrund einer Wirkung des Kompressors (40) der Vorrichtung Luft über den Raumabluftanschluss (508) aus dem Raum in den Aufteiler (502) und in den Kompressoreingang (41) zu bewegen. 26. Air conditioning device according to one of claims 23 to 25, in which the combiner (506) has a fan (506a) to suck in the supply air flow in the supply air duct (202a), or in which the divider (502) has a fan to to pump the flow of exhaust air into the exhaust duct (102a), or in which the splitter (502) has a flow control, due to an action of the compressor (40) of the device, to draw air from the room into the splitter (502) via the room exhaust air connection (508) and move into the compressor inlet (41).
27. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Behandeln von Gas, mit einem Kompressor (40) mit einem Kompressoreingang (41 ) und einem Kompressorausgang (42); einem Wärmetauscher (10) mit einem ersten Wärmetauschereingang (11), einem ersten Wärmetauscherausgang (12), einem zweiten Wärmetauscher eingang (13) und einem zweiten Wärmetauscherausgang (14), wobei der Wärmetauscher als Gas-Gas-Wärmetauscher ausgebildet ist; einer Turbine (70) mit einem Turbineneingang (71) und einem Turbinenausgang (72), einer Eingangs-Schnittstelle zum Koppeln des Kompressoreingangs (41) und des ersten Wärmetauschereingangs (11) mit einer Gaszufuhr, wobei die Eingangs-Schnittstelle (100) auf einer Eingangsseite als die Gaszufuhr einen Abgaseingang (102a) und einen Frischgaseingang (102b) aufweist, und auf einer Ausgangsseite einen ersten Eingangs- Schnittstellenausgang (104) und einen zweiten Eingangs-Schnittstellenausgang (106) aufweist, wobei die Eingangs-Schnittstelle (100) ausgebildet ist, um die Eingangsseite der Eingangs-Schnittstelle (100) mit der Ausgangsseite der Eingangs- ' Schnittstelle (100) zu koppeln; und einer Ausgangs-Schnittstelle (200) zum Koppeln des Turbinenausgangs (72) und des ersten Wärmetauscherausgangs (12) mit einer Gasabfuhr, wobei die Ausgangs-Schnittstelle (200) auf einer Eingangsseite der Ausgangs-Schnittstelle (200) einen ersten Ausgangs-Schnittstelleneingang (204) und einen zweiten Ausgangs-Schnittstelleneingang (206) und auf einer Ausgangsseite der Ausgangs-Schnittstelle (200) als die Gasabfuhr einen Zugaskanal (202a) und einen Fortgaskanal (202b) aufweist, wobei die Ausgangs-Schnittstelle (200) ausgebildet ist, um die Eingangsseite der Ausgangs-Schnittstelle (200) mit der Ausgangsseite der Ausgangs-Schnittstelle (200) zu koppeln, mit folgenden Schritten: 27. A method for operating a device for treating gas, with a compressor (40) with a compressor inlet (41) and a compressor outlet (42); a heat exchanger (10) with a first heat exchanger inlet (11), a first heat exchanger outlet (12), a second heat exchanger inlet (13) and a second heat exchanger outlet (14), wherein the heat exchanger is designed as a gas-gas heat exchanger; a turbine (70) having a turbine inlet (71) and a turbine outlet (72), an inlet interface for coupling the compressor inlet (41) and the first heat exchanger inlet (11) to a gas supply, the inlet interface (100) being on a has an exhaust gas inlet (102a) and a fresh gas inlet (102b) as the gas supply on the inlet side, and has a first inlet interface outlet (104) and a second inlet interface outlet (106) on an outlet side, the inlet interface (100) being formed , to connect the input side of the input interface (100) to the output side of the input ' interface (100) to couple; and an outlet interface (200) for coupling the turbine outlet (72) and the first heat exchanger outlet (12) to a gas discharge, the outlet interface (200) having a first outlet interface inlet ( 204); couple the input side of the output interface (200) to the output side of the output interface (200), comprising the steps of:
Einspeisen von komprimiertem Gas aus dem Kompressorausgang (42) in den zwei ten Wärmetauschereingang (13); und Feeding compressed gas from the compressor outlet (42) into the second heat exchanger inlet (13); and
Einspeisen von Gas aus dem zweiten Wärmetauscherausgang (14) in den Turbineneingang (71) und Relaxieren des Gases in der Turbine (70). Feeding gas from the second heat exchanger outlet (14) into the turbine inlet (71) and relaxing the gas in the turbine (70).
28. Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum Behandeln von Gas, mit einem Kompressor (40) mit einem Kompressoreingang (41) und einem Kompressorausgang (42); einem Wärmetauscher (10) mit einem ersten Wärmetauschereingang (11), einem ersten Wärmetauscherausgang (12), einem zweiten Wärmetauschereingang (13) und einem zweiten Wärmetauscherausgang (14), wobei der Wärmetauscher als Gas-Gas-Wärmetauscher ausgebildet ist; und einer Turbine (70) mit einem Turbineneingang (71) und einem Turbinenausgang (72), mit folgenden Schritten: 28. A method for producing a device for treating gas, with a compressor (40) with a compressor inlet (41) and a compressor outlet (42); a heat exchanger (10) with a first heat exchanger inlet (11), a first heat exchanger outlet (12), a second heat exchanger inlet (13) and a second heat exchanger outlet (14), the heat exchanger being designed as a gas-gas heat exchanger; and a turbine (70) with a turbine inlet (71) and a turbine outlet (72), with the following steps:
Verbinden des Kompressorausgang s(42) mit dem zweiten Wärmetauschereingang (13); und Connecting the compressor outlet s (42) to the second heat exchanger inlet (13); and
Verbinden des zweiten Wärmetauscherausgangs (14) mit dem TurbineneingangConnecting the second heat exchanger outlet (14) to the turbine inlet
(71); (71);
Koppeln des Kompressoreingangs (41) und des ersten Wärmetauschereingangs (11) mit einer Gaszufuhr mit einer Eingangs-Schnittstelle, wobei die Eingangs- Schnittstelle (100) auf einer Eingangsseite als die Gaszufuhr einen Abgaseingang (102a) und einen Frischgaseingang (102b) aufweist, und auf einer Ausgangsseite einen ersten Eingangs-Schnittstellenausgang (104) und einen zweiten Eingangs- Schnittstellenausgang (106) aufweist, wobei die Eingangs-Schnittstelle (100) ausgebildet ist, um die Eingangsseite der Eingangs-Schnittstelle (100) mit der Aus gangsseite der Eingangs-Schnittstelle (100) zu koppeln; und Koppeln des Turbinenausgangs (72) und des ersten Wärmetauscherausgangs (12) mit einer Gasabfuhr mit einer Ausgangs-Schnittstelle (200), wobei die Ausgangs- Schnittstelle (200) auf einer Eingangsseite der Ausgangs-Schnittstelle (200) einen ersten Ausgangs-Schnittstelleneingang (204) und einen zweiten Ausgangs-Schnittstelleneingang (206) und auf einer Ausgangsseite der Ausgangs-Schnittstelle (200) als die Gasabfuhr einen Zugaskanal (202a) und einen Fortgaskanal (202b) aufweist, wobei die Ausgangs-Schnittstelle (200) ausgebildet ist, um die Eingangsseite der Ausgangs-Schnittstelle (200) mit der Ausgangsseite der Ausgangs-Schnittstelle (200) zu koppeln. Coupling the compressor inlet (41) and the first heat exchanger inlet (11) with a gas supply with an inlet interface, the inlet interface (100) having an exhaust gas inlet (102a) and a fresh gas inlet (102b) on an inlet side as the gas inlet, and on an output side a first input interface output (104) and a second input Interface output (106), wherein the input interface (100) is designed to couple the input side of the input interface (100) to the output side of the input interface (100); and coupling the turbine outlet (72) and the first heat exchanger outlet (12) to a gas discharge with an outlet interface (200), wherein the outlet interface (200) on an inlet side of the outlet interface (200) has a first outlet interface inlet ( 204); couple the input side of the output interface (200) to the output side of the output interface (200).
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