LU506288B1 - Vorrichtung zum Temperieren von Raumluft - Google Patents

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Temperieren von Raumluft mit einer gegenüber der Raumluft abgegrenzten Benetzungskammer (1), die von wenigstens einem offenporigen keramischen Wärmetauscherrohr (2) zum Leiten der Raumluft durchsetzt ist, vorgeschlagen. Besonders behagliche Raumluftbedingungen ergeben sich, wenn eine Temperierflüssigkeit unter Ausbildung von wenigstens einem Verdunstungsbereich durch die gegenüber der Raumluft abgedichtete Benetzungskammer (1) im Kreislauf geführt ist, wobei die der Benetzungskammer (1) abgewandte Seite (4) des Wärmetauscherrohres (2) eine für die Temperierflüssigkeit undurchlässige Barriere (5) aufweist.

Description

Vorrichtung zum Temperieren von Raumluft LU506288

BESCHREIBUNG

[1] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Temperieren von Raumluft mit einer gegenüber der Raumluft abgegrenzten Benetzungskammer, die von wenigstens einem offenporigen keramischen Wärmetauscherrohr zum Leiten der Raumluft durchsetzt ist.

[2] Aus der US20150362201A1 ist eine Vorrichtung zum Temperieren von Raumluft mit einer gegenüber der Raumluft abgegrenzten Benetzungskammer bekannt. In der

Benetzungskammer ist eine Temperierflüssigkeitszuleitung angeordnet, deren abgegebene

Temperierflüssigkeit eine um ein offenporiges keramisches Wärmetauscherrohr gewickelte Dochtschicht benetzt. In der Dochtschicht wird die Temperierflüssigkeit, beispielsweise Wasser, gespeichert und nach und nach über das offenporige

Wärmetauscherrohr an eine das Wärmetauscherrohr durchstrômende Raumluft abgegeben, wobei diese beim Durchstrômen temperiert wird. Nachteilig daran ist allerdings, dass bei der Temperierung auch die Sättigung der Raumluft zunimmt, sodass einerseits die Effizienz der Temperierung von der Sättigung der Raumluft vor Eintritt in das Wärmetauscherrohr abhängt und andererseits die Raumluft dahingehend verändert werden kann, dass unbehaglichen Raumluftbedingungen, beispielsweise durch übermäßige Luftfeuchtigkeit, entstehen. Des Weiteren ergibt sich das Problem, dass in der

Vorrichtung angesiedelte Mikroorganismen über die Temperierflüssigkeit an die Raumluft abgegeben werden können.

[3] US2012/273171A1 offenbart einen Verdunstungswärmetauscher zur Kühlung von

Umgebungsluft. Der Wärmetauscher umfasst einen Vorratsbehälter, der über ein erdverlegtes Wärmetauscherelement mit Wasserleitungen verbunden ist. Das Element umfasst eine Vielzahl von Löchern. Durch die Löcher strömt Luft, die durch den

Wärmetauscher gekühlt wird. Wenn Wasser aufgrund der durch die Löcher strömenden

Luft verdunstet, kühlt sich auch das Wasser im Vorratsbehälter ab. Diese Vorrichtung ist jedoch in Bezug auf die Effizienz der Temperaturregelung nicht vorteilhaft. Auch bei dieser Lösung besteht die Möglichkeit, dass sich die Luftfeuchtigkeit ändert und

Mikroorganismen in die Luft gelangen.

[4] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Temperieren von LU506288

Raumluft vorzuschlagen, die unabhängig von der Luftfeuchtigkeit der zugeführten

Raumluft eine effiziente Temperierung unter Aufrechterhaltung von behaglichen und gesundheitlich unbedenklichen Raufluftbedingungen ermöglicht.

[5] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass eine Temperierflüssigkeit unter

Ausbildung von wenigstens einem Verdunstungsbereich durch die gegenüber der

Raumluft abgedichtete Benetzungskammer im Kreislauf geführt ist, wobei die der

Benetzungskammer abgewandte Seite des Wärmetauscherrohres eine für die

Temperierflüssigkeit undurchlässige Barriere aufweist. Zufolge der erfindungsgemäßen

Maßnahmen erfolgt die wärmetauscherrohrgetriebene Temperierung, insbesondere die

Kühlung, der Raumluft nicht nur als Folge des Wärmeübergangs vom Wärmetauscherrohr an die Temperierflüssigkeit, sondern ebenfalls aufgrund der Verdunstungskälte, welche bei der Verdunstung der das Wärmetauscherrohr benetzenden Temperierflüssigkeit in den

Verdungstungsbereich entsteht. Diese sich überlagernden Effekte sorgen für eine besonders effiziente Temperierung der durch das Wärmetauscherrohr geleiteten Raumluft.

Da die Temperierflüssigkeit durch die offenen Poren durch die gesamte Dicke des keramischen Wärmetauscherrohres dringen kann, kann dieses temperiert werden, ohne dabei jedoch Temperierflüssigkeit an die Raumluft abzugeben, da die der

Benetzungskammer abgewandte Seite des Wärmetauscherrohres ja eine für die

Temperierflüssigkeit undurchlässige Barriere aufweist, sodass die absolute

Luftfeuchtigkeit der Raumluft nicht verändert wird. Darüber hinaus werden durch die

Barriere auch keine Mikroorganismen über die Temperierflüssigkeit an die Raumluft abgegeben, sodass die Raumluft zwar temperiert, nicht aber mit etwaigen in der

Vorrichtung angesiedelten Mikroorganismen verunreinigt wird. Als Barriere kann beispielsweise eine verglaste, die offenen Poren abschließende Keramikschicht dienen.

Eine besonders einfach zu fertigende Barriere ergibt sich jedoch durch Einsatz einer

Kunststoffschicht. Vorzugsweise kann die Barriere eine Imprägnierungsschicht sein. Die

Imprägnierung kann Paraffinemulsionen, Wachsemulsionen, filmbildende Silikone und/oder Fluorcarbone umfassen. Die Imprägnierung kann aufgesprayt sein, wodurch sich eine besonders gleichmäßige und dünne Schicht ergibt, die eine zuverlässige Barriere ausbildet und dennoch eine effiziente Wärmeübertragung erlaubt. Dadurch, dass keine

Temperierflüssigkeit an die Raumluft abgegeben wird, kann die Temperierflüssigkeit verlustfrei im Kreislauf geführt sein. Dies kann über eine Pumpe erfolgen, die die

Temperierflüssigkeit zu einer Temperierflüssigkeitszuleitung fördert, wonach die

Temperierflüssigkeit über die Temperierflüssigkeitszuleitung an die Benetzungskammer LU506288 abgegeben wird. Die Temperierflüssigkeitszufuhr ist dabei so eingestellt, dass sich in der

Benetzungskammer Verdunstungsbereiche ergeben können. Dies bedeutet, dass die

Benetzungskammer nicht vollständig geflutet wird, sondern dass in der

Benetzungskammer ein Zweiphasengemisch aus Temperierflüssigkeit und Gas, das die

Temperierflüssigkeit als Folge von Verdunstung aufnehmen kann, vorherrscht. Solche

Bedingungen können auf einfache Weise hergestellt werden, wenn die

Temperierflüssigkeitszuleitung eine Sprühdüse umfasst und/oder wenn ein im Verhältnis zum Volumen der Benetzungskammer geringer Volumenstrom für die Beaufschlagung der

Temperierflüssigkeit gewählt wird. Die Benetzungskammer kann beispielsweise als

Regenkammer ausgebildet sein. Um Druckverluste im Wärmetauscherrohr zu vermeiden, kann die der Benetzungskammer abgewandte Seite des Wärmetauscherrohres samt

Barriere in Strömungsrichtung plan ausgeführt sein. Dies bedeutet, dass an der

Wärmetauscherrohrinnenseite keine den freien Rohrquerschnitt verändernden

Unebenheiten vorgesehen sind. Beispielsweise weist das Wärmetauscherrohr einen rechteckigen oder kreisförmigen Innenquerschnitt auf.

[6] Dadurch, dass das Wärmetauscherrohr erfindungsgemäß offenporig ausgebildet ist, kann ein besonders effizienter Wärmeübergang zwischen der Temperierflüssigkeit und dem

Wärmetauscherrohr erreicht werden, da die Temperierflüssigkeit nicht nur die Oberfläche des Wärmetauscherrohres benetzt, sondern in dieses eindringen kann, sodass eine größere

Oberfläche für den Wärmeaustausch gegeben ist. Offenporig heißt im Zusammenhang mit der Erfindung, dass die Temperierflüssigkeit in die Poren eindringen kann.

Überraschenderweise haben sich Materialien wie Irdengut, vorzugsweise Tonware, insbesondere Terrakotta, als besonders geeignete offenporige keramische Materialien für das Wärmetauscherrohr herausgestellt, da diese eine ausreichende Porosität aufweisen, dennoch mit einfachen Mitteln zu beschichten und verhältnismäßig einfach handzuhaben sind.

[7] Konstruktiv einfache Bedingungen bezüglich der geschlossenen Kreislaufführung der

Temperierflüssigkeit ergeben sich, wenn in der Benetzungskammer, vorzugsweise deckseitig des Wärmetauscherrohres, eine Temperierflüssigkeitszuleitung und bodenseitig ein Temperierflissigkeitsaufnahmebecken vorgesehen ist, das über eine Förderleitung mit der Temperierflüssigkeitszuleitung strömungsverbunden ist. Über das

Temperierflüssigkeitsaufnahmebecken können die vom Wärmetauscherrohr abtropfende

Temperierflüssigkeit, etwaige kondensierte Temperierflüssigkeit und im Benetzungsrum herabfallende Temperierflüssigkeit gesammelt werden und mittels einer Förderpumpe LU506288 über die Förderleitung zur Temperierflüssigkeitszuleitung gefördert werden, wo sie wieder an die Benetzungskammer abgegeben wird. Es hat sich herausgestellt, dass eine homogene Verteilung der Temperierflüssigkeit in der Benetzungskammer zu besonders guten Temperierergebnissen führt, sodass die Temperierflüssigkeitszuleitung vorzugsweise eine oder mehrere in der Benetzungskammer verteilte Sprühdüsen umfassen kann. Die Sprühdüsen können nicht nur deckseitig, oberhalb des

Wärmetauscherrohres angeordnet sein, sondern dieses umfangseitig umgeben und vorzugsweise auf das Wärmetauscherrohr gerichtet sein. Damit die Temperierung der

Raumluft gesteuert werden kann, kann in der Förderleitung ein Wärmetauscher zum

Temperieren der Temperierflüssigkeit vorgesehen sein.

[8] Um auch große Volumenströme an Raumluft effizient temperieren zu können, ohne dabei die Kompaktheit der Vorrichtung zu beeinträchtigen, wird vorgeschlagen, dass die

Benetzungskammer von mehreren Wärmetauscherrohren durchsetzt ist. Die

Wärmetauscherrohre können gruppenweise in Reihen angeordnet sein. Im Sinne einer besonders kompakten Vorrichtung können die mehrere Wärmetauscherrohre umfassenden

Reihen zueinander auf Lücke versetzt sein.

[9] Bei einer Vielzahl an untereinander angeordneten Wärmetauscherrohren kann sich ein

Temperaturgefälle zwischen diesen ergeben. Damit die Vorrichtung den die Vorrichtung umgebenden Raum mit einer homogen temperierten Raumluft versorgen kann, kann die

Benetzungskammer von mehreren Wärmetauscherrohren durchsetzt sein, die ausgangsseitig in eine gemeinsame, eine Austrittsöffnung für die temperierte Raumluft aufweisende Mischkammer münden, wobei die Mischkammer eine gemeinsame

Baueinheit mit der Benetzungskammer bildet. Zufolge dieser bevorzugten Maßnahmen wird die durch die unterschiedlichen Wärmetauscherrohre temperierte und gegebenenfalls eine variierende Temperatur aufweisende Raumluft durchmischt, bevor sie durch die

Austrittsöffnung an den umliegenden Raum abgegeben wird. In ähnlicher Weise können die Wärmetauscherrohre eingangsseitig in eine gemeinsame, eine Eintrittsöffnung für die zu temperierende Raumluft aufweisende Mischkammer münden, wobei die

Mischkammer eine gemeinsame Baueinheit mit der Benetzungskammer bildet, was dafür sorgt, dass die Raumluft vor der Temperierung bereits homogene Ausgangsbedingungen aufweist. In den Mischkammern können Ventilatoren zur Erzeugung eines Druckgefälles angeordnet sein, sodass die Raumluft durch die Vorrichtung gezwungen wird.

[10] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen LU506288

Fig. 1 eine vollgeschnittene Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt der Fig. 1 entlang der Linie II-IT in gleichem Maßstab und

Fig. 3 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Wärmetauscherrohr in vergroBertem

Maßstab.

[11] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Temperieren von Raumluft weist eine

Benetzungskammer 1 auf, welche gegenüber der Raumluft abgegrenzt ist. Die

Benetzungskammer 1 ist von einem, vorzugsweise mehreren in Reihen und Spalten angeordneten, offenporigen keramischen Wärmetauscherrohren 2 durchsetzt. Die

Wärmetauscherrohre 2 werden von einer über eine Temperierflüssigkeitszuleitung 3 abgegebene, im Kreislauf geführten Temperieflüssigkeit temperiert, sodass die

Wärmetauscherrohre 2 eine durch diese geleitete Raumluft temperieren. Insbesondere bei der Kühlung kommt dabei nicht nur der Kühleffekt als Folge des Wärmeübergangs zwischen Wärmetauscherrohr 2 und Temperierflüssigkeit zu tragen, sondern ebenfalls als

Folge der Verdunstungskühlung. Dies folgt aus dem erfindungsgemäßen Vorsehen von

Verdunstungsbereichen in der Benetzungskammer 1, die somit nicht vollständig geflutet ist, sondern Gasbereiche aufweist, in die die insbesondere auf den Wärmetauscherrohren 2 befindliche Temperierflüssigkeit verdunsten kann. Bei der erfindungsgemäßen Kühlung der Raumluft soll ein Übergang von der Temperierflüssigkeit in die Raumluft vermieden werden, weswegen die Benetzungskammer 2 gegenüber der Raumluft abgegrenzt ist und, wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, die der Benetzungskammer 1 abgewandte Seite 4 des

Wärmetauscherrohres 2 eine für die Temperierflüssigkeit undurchlässige Barriere 5 aufweist.

[12] Das in der Fig. 3 vergrößert dargestellte Wärmetauscherrohr 2 kann aus Irdengut, vorzugsweise Tonware, insbesondere Terrakotta, gefertigt sein. Diese Materialien weisen eine geeignete Porosität auf, um die Temperierflüssigkeit aufzunehmen, sodass dieser eine besonders große Austauschfläche für eine Wärmeübertragung zur Verfügung steht.

[13] Erfindungsgemäß wird die Temperierflüssigkeit geschlossen im Kreislauf geführt.

Hierzu kann insbesondere deckseitig in der Benetzungskammer 1 eine

Temperierflüssigkeitszuleitung 3 vorgesehen sein. Auf der gegenüberliegenden Seite, also bodenseitig, kann ein Temperierflussigkeitsaufnahmebecken 6 angeordnet sein, das über eine Förderleitung 7 mit der Temperierflüssigkeitszuleitung 3 strömungsverbunden ist.

Zum Fördern kann eine Förderpumpe 8 eingesetzt werden. Das

Temperierflüssigkeitsaufnahmebecken 6 kann als Kammer ausgebildet sein, welche mit LU506288

Durchtrittsöffnungen 9 zur Benetzungskammer 1 hin versehen ist.

[14] Für eine homogene Durchmischung der zu temperierenden bzw. der temperierten

Raumluft können die Wärmetauscherrohre 2, wie dies in der Fig. 2 angedeutet ist, eingangsseitig und/oder ausgangsseitig in eine Mischkammer 10 münden. Die ausgangsseitige Mischkammer 10 kann eine oder mehrere Austrittsöffnungen 11 aufweisen. Die eingangsseitige Mischkammer 10 kann eine oder mehrere

Eintrittsöffnungen 12 aufweisen. Die Mischkammern 10 bilden vorzugsweise mit der

Benetzungskammer 1 eine gemeinsame Baueinheit.

Claims (1)

1. Patentansprüche LU506288

   [Anspruch 1] Vorrichtung zum Temperieren von Raumluft mit einer gegenüber der Raumluft abgegrenzten Benetzungskammer (1), die von wenigstens einem offenporigen keramischen Wärmetauscherrohr (2) zum Leiten der Raumluft durchsetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperierflüssigkeit unter Ausbildung von wenigstens einem Verdunstungsbereich durch die gegenüber der Raumluft abgedichtete Benetzungskammer (1) im Kreislauf geführt ist, wobei die der Benetzungskammer (1) abgewandte Seite (4) des Wärmetauscherrohres (2) eine für die Temperierflüssigkeit undurchlässige Barriere (5) aufweist.

   [Anspruch 2] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Wärmetauscherrohr (2) aus Irdengut, vorzugsweise Tonware, insbesondere Terrakotta, gefertigt ist.

   [Anspruch 3] Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Benetzungskammer (1) eine Temperierflüssigkeitszuleitung (3) und bodenseitig ein Temperierflüssigkeitsaufnahmebecken (6) vorgesehen ist, das über eine Förderleitung (7) mit der Temperierflüssigkeitszuleitung (3) strömungsverbunden ist.

   [Anspruch 4] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Benetzungskammer (1) von mehreren Wärmetauscherrohren (2) durchsetzt ist.

   [Anspruch 5] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Benetzungskammer (1) von mehreren Wärmetauscherrohren (2) durchsetzt ist, die ausgangsseitig in eine gemeinsame, eine Austrittsôffnung (11) für die temperierte Raumluft aufweisende Mischkammer (10) münden, wobei die Mischkammer (10) eine gemeinsame Baueinheit mit der Benetzungskammer (1) bildet.

   [Anspruch 6] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Benetzungskammer (1) von mehreren Wärmetauscherrohren (2) durchsetzt ist, die eingangsseitig in eine gemeinsame, eine Eintrittsöffnung (12) für die zu temperierende

   Raumluft aufweisende, Mischkammer (10) münden, wobei die LU506288 Mischkammer (10) eine gemeinsame Baueinheit mit der Benetzungskammer (1) bildet. [Anspruch 7] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriere (5) unter Verwendung einer Kunststoffschicht hergestellt ist. [Anspruch 8] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriere (5) eine Imprägnierungsschicht ist, wobei die Imprägnierung vorzugsweise aus Paraffinemulsionen, Wachsemulsionen, fimbildenden Silikonen und/oder Fluorkohlenwasserstoffen ausgewählt ist. [Anspruch 9] Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierflüssigkeitszuleitung (3) für die Temperierflüssigkeit eine oder mehrere Sprühdüsen umfasst, die in der Benetzungskammer verteilt sind und vorzugsweise auf das mindestens eine Wärmetauscherrohr gerichtet sind. [Anspruch 10] Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierflüssigkeitsaufnahmebecken (6) für die Temperierflüssigkeit mit Durchtrittsöffnungen (9) zur Benetzungskammer hin versehen ist.