NL8401778A - Dauwpuntskoeler. - Google Patents

Description

t * 1 * -t- VO 4892

Dauwpuntskoeler.

Dauwpuntskoeler om een stroom lucht te koelen, welke koeler omvat een warmteuitwisselaar, voorzien van: a) een bundel verticale pijpen, ingericht om de te koelen primaire lucht onder warmteuitwisseking langs de buitenkant van die pijpen 5 te voeren; b) middelen om voorgekoelde secundaire lucht onder warmteuitwisseling binnen door die pijpen te voeren; c) middelen om water van boven af in die pijpen te brengen en op de binnenwand van die pijpen een film water te vormen om door verdampen 10' de secundaire lucht in de pijpen te bevochtigen en de primaire lucht buiten de pijpen te koelen; d) middelen om de bevochtigde secundaire lucht af te voeren naar de buitenlucht; e) middelen om ten minste een gedeelte van de gekoelde primaire lucht 15 af te voeren naar de te koelen ruimte.

Een dergelijke dauwpuntskoeler is op zichzelf bekend uit de Amerikaanse octrooiaanvrage 4.023.949. Daarin wordt voorgesteld een ruimte te klimatiseren (te koelen) door primaire buitenlucht op deze wijze af te koelen en naar de betrokken ruimte te leiden, terwijl 20 tegelijk een stroom secundaire lucht (die reeds ongeveer de gewenste temperatuur heeft) onder verdampen van water door de uitwisselaar wordt gevoerd, zodat de stroom primaire lucht wordt afgekoeld.

Eenzelfde principe, maar in enigszins andere uitvoering is eveneens bekend uit de Amerikaanse octrooischriften 1.986.529, 2.107.280, 25 2.174.060, het Duitse Offenlegungsschrift 2.432.308 en de Nederlandse octrooiaanvrage 77.11149.

Deze verschillen onderling enigszins door de constructie van de gebruikte warmteuitwisselaar (pijpenbundel of platen als uitwisselingsoppervlak) en door de manier waarop men in de tweede 30 stroom de verdamping van water laat optreden (een nevel van waterdruppels, een water vasthoudend wandoppervlak, beurtelings toevoeren van water aan twee helften van de uitwisselplaten of continu versproeien van water).

Bij elk van deze werkwijzen wordt de secundaire stroom door 35 verdampen van water bevochtigd en gekoeld tot onder de temperatuur van de primaire stroom. Door het ontstane temperatuurverschil kan de secun- 8401778 *5 ^ g -2- daire stroom warmte opnemen uit de primaire stroom, die daardoor wordt gekoeld. Door dit opnemen van warmte wordt de secundaire stroom weer onverzadigd aan waterdamp, zodat opnieuw een hoeveelheid water kan verdampen en opnieuw een hoeveelheid warmte uit de primaire stroom kan 5 worden opgenomen, enz.

Als gevolg van dit afkoelen van de eerste stroom daalt de temperatuur van die eerste stroom, terwijl de absolute vochtigheid van die luchtstroom (in grammen per kg lucht) constant blijft.

10 Omdat voor de overdracht van voelbare warmte tussen de primaire en de secundaire luchtstroom als gevolg van warmteweerstand een temperatuurverschil tussen beide stromen noodzakelijk is en omdat dit temperatuurverschil verkregen wordt door bevochtiging van de secundaire luchtstroom, die bij een voorkeursvorm van 15 de uitvinding een deelstroom van de primaire stroom is en dan een intreetemperatuur heeft, die gelijk is aan de uittreetemperatuur van de primaire luchtstroom, ligt de te bereiken uittreetemperatuur van de primaire luchtstroom meestal boven het dauwpunt van de lucht in de primaire stroom. Slechts in een ideaal geval kan de uittreetemperatuur van 20 de primaire lucht gelijk zijn aan zijn dauwpunt. Dit geeft aanleiding tot de naam "dauwpuntskoeler".

Deze wijze van lucht koelen is goedkoper dan die met de meer gebruikelijke compressiekoelmachine, omdat de laatste veel meer energie gebruikt.

25 Enkele van deze publicaties vermelden bovendien, dat men de gekoelde lucht ook een kleiner watergehalte kan geven door de uit de warmteuitwisselaar komende gekoelde primaire stroom geheel of gedeeltelijk na te koelen met een compressiekoelmachine, zodat een gedeelte van de waterdamp condenseert. Deze gecombineerde 30 koeling kan met vrucht worden toegepast wanneer de buitenlucht een hoger absoluut vochtgehalte heeft dan in de gekoelde lucht gewenst is. Ook dan bereikt men een aanmerkelijke besparing, omdat immers die compressiekoelmachine alleen gebruikt hoeft te worden wanneer het nodig is het absolute watergehalte te verlagen.

35 in alle andere gevallen gebruikt men alleen de veel goedkopere dauwpuntkoeler.

Ondanks deze duidelijke en grote voordelen is toch een dergelijke dauwpuntkoeler zover dezerzijds bekend, nooit op kleine of grote mmt in gebruik genomen.

-3-

Een reden daarvoor is nooit vermeld. Wel duidelijk isr dat een dauwpuntskoeler alleen in aanmerking komt, wanneer de gebruikte warmtewisselaar zeer efficiënt is en, gezien de betrekkelijk kleine temperatuurverschillen tussen de luchtstromen, 5 die noodzakelijkerwijs moeten optreden, zal dit alleen bereikt worden bij een groot uitwisselend oppervlak.

In al de in de literatuur vermelde gevallen blijkt, dat een warmteuitwisselaar wordt voorgesteld, waarin het werkzame oppervlak aan de kant van de primaire stroom in grootte niet essen-10 tieel verschilt van het werkzame oppervlak aan de kant van de secundaire stroom.

Doorrekenen van de warmteuitwisselaar ónder deze omstandigheden brengt aan het licht, dat onder deze omstandigheden het volume van de warmteuitwisselaar meestal onaanvaardbaar 15 groot zal worden.

Een eerste bezwaar van de bekende methode is, dat men weliswaar bij de theoretische behandeling uitgaat van een secundaire stroom, die door verdampen van water is verzadigd met waterdamp, (want dan heeft men de laagste secundaire temperatuur) maar in de 20 praktijk werd deze toestand in tal van gevallen niet bereikt.

Volgens de uitvinding zijn de middelen om water aan de pijpen toe te voeren geschikt om deze toevoer periodiek te laten plaatsvinden en de verhouding tussen het droge buitenoppervlak van de pijpen en het natte binnenoppervlak van de pijpen ’is groter dan 3:1. Zover be-25 kend zijn warmteuitwisselaars voor twee luchtstromen met een dergelijke oppervlakteverhouding niet eerder voorgesteld.

In de tekening is: fig. 1 een verticale doorsnede door een uitvoeringsvorm van een dauw-30 puntskoeler; fig.2a een bovenaanzicht van een pijpplaat, zoals bij voorkeur volgens de uitvinding wordt toegepast; fig.2b een doorsnede van een gedeelte van een pijpplaat volgens fig.

2a, welke tevens een vorm toont van een kraag, zoals volgens 35 de uitvinding wordt gebruikt en de manier aangeeft, waarop die kragen in elkaar passen; fig.3a een waterverdeler, zoals volgens een voorkeursvorm van de 8401778 i v -4- uitvinding wordt toegepast, gedeeltelijk in aanzichten gedeeltelijk in doorsnede; fig.3b een doorsnede langs de lijn ïllb - Illb van de waterverdeler, volgens fig. 3a; 5 fig. 3c een bovenaanzicht van de waterverdeler volgens fig. 3a; fig. 4 een Mollierdiagram, ter toelichting van de dauwpuntskoeling, die volgens de uitvinding plaatsheeft; fig. 5a en 5b een toevoerorgaan voor water, zoals volgens de uitvinding kan worden teegepast? 10 fig. 6a, 6b en· 6c een ander toevoerorgaan voor water, zoals volgens de uitvinding kan worden toegepast; fig. 7 een. Mollierdiagram, dat een conventionele koelmethode illustreert; fig.. 8 een Mollierdiagram dat een combinatie dauwpunts- en mechani-15 sche koeling illustreert; fig. 9 een schema van een toepassing van dauwpuntskoelers als > onderdeel van een klimaatregelingsinstallatie volgens fig. 8; fig.10 een frequentiediagram van temperatuur- en vochtigheids-omstandigheden in Nederland; _ 20. fig.11 een Mollierdiagram, dat een tweede combinatie dauwpuntskoeling en mechanische koeling illustreert; fig. 12 een schema .van de toepassing van de dauwpuntskoeler als onderdeel van een klimaatregelingsinstallatie volgens fig. 11; fig.13 een uitgetrokken overzicht van de warmteuitwisselaar, die 25 volgens een voorkeursuitvoering van de uitvinding wordt toe gepast; fig.14-16 weer andere toevoerorganen voor water in combinatie met een wateropvang-/verdeelinrichting, zoals volgens de uitvinding kan worden toegepast.

' 30 Figuur 1 is een verticale doorsnede door een dauwpunts koeler. Daarin geeft 3 een aantal secties verticale pijpen aan.

De primaire stroom (1) treedt links deze secties binnen en doorstroomt ze achtereenvolgens in horizontale richting. De secundaire (natte) stroom treedt de inrichting rechts boven binnen, stroomt 35 dan omlaag door de pijpen van de meest rechtse sectie, zoals aangegeven door de pijlen (2) en dan achtereenvolgens door de pijpen van de overige secties, waarna deze stroom links boven de inrichting weer verlaat.

8401778

* V

-5-

Het te verdampen water wordt vanuit vergaarbakken 4(fig.l)onderde secties door pompen 5 omhoog gevoerd naar inrichtingen 16, van waaruit het water naar de bovenste pijpplaten 7 wordt gevoerd, die zijn voorzien van een opstaande rand. Op die pijpplaten wordt het 5 water door waterverdelers 13 zodanig over de pijpen verdeeld, dat in elke pijp van een sectie de binnenwand bedekt wordt met een laag water langs welke de secundaire stroom lucht (omhoog of omlaag) stroomt onder verdampen van water, waarbij de nodige verdampingswarmte wordt onttrokken aan de primaire stroom, die in aanraking is met de 10 buitenwand van de pijpen en met de lamellenpiaten. Het niet verdampte gedeelte van het water keert terug naar de vergaarbakken 4.

De herkomst van de primaire stroom is afhankelijk van de wijze, waarop de dauwpuntskoeler is opgenomen in het luchtbehandelingssysteem.

Bij een eenvoudige uitvoeringsvorm kan de primaire stroom 15 bestaan uit van buiten aangezogen lucht, welke in de warmteuit-wisselaar wordt afgekoeld en vervolgens vanaf het rechtereinde van fig. 1 gevoerd naar een te koelen ruimte.

Om in die ruimte de gewenste temperatuur te handhaven, wordt doorlopend bijvoorbeeld 10 % per uur van de in die ruimte aan-20 wezige lucht weer afgevoerd en gebruikt als secundaire stroom 2.

Tijdens het passeren van de verschillende secties 3 verdampt daarin water, tegelijk neemt deze secundaire stroom warmte op uit de primaire stroom en het resultaat is, dat de temperatuur van die secundaire stroom tijdens het koelenvan de primaire stroom stijgt.

25 Juist deze temperatuurstijging maakt het mogelijk, dat steeds meer water verdampt in de secundaire stroom, zodat uiteindelijk aan de linkerkant een sterk bevochtigde stroom lucht ontwijkt met een temperatuur, die hoger is dan de temperatuur in de te koelen ruimte.

30 Deze sterk bevochtigde lucht is verder voor het koelproces onbruikbaar.

Van groot belang is echter, dat in de afgekoelde primaire stroom de hoeveelheid waterdamp tijdens het doorlopen van de warmtewisselaar niet veranderd is.

35 Voor een goede warmteuitwisseling is nodig, dat eerst de warmte wordt overgedragen uit de primaire (droge) stroom aan de (gewoonlijk metalen) wand. De hoeveelheid overgedragen warmte 8401778 v I * -βίε dan recht evenredig met het produJct ct^F^ waarin het overdragend oppervlak is en de overdrachtscoëfficiënt. Nadat deze warmte door het scheidingswandmateriaal geleid is, moet diezelfde hoeveelheid warmte worden overgedragen van die wand naar de secundaire (natte) 5 stroom en de overgedragen hoeveelheid warmte is dan recht evenredig met a^, waarin weer F2 het overdragend oppervlak is en de overdrachtscoëfficiënt»

Uit Leidenfrost, W. Analysis of Evaporative Cooling and Enhancement of Condensers Efficiency and of Coefficient of 10 Performance, Warme- und Stoffübertragung 12 (1979), biz. 5-23 is bekend, dat bij warmteoverdracht van een wand naar een luchtstroom in aanwezigheid van een verdampende waterfilm op die wand, de warmteoverdrachtscoëfficiënt een veelvoud is van de warmte-overdrachtscoëfficiënt die bij convectieve overdracht aan dezelfde 15 wand optreedt. Leidenfrost beschrijft een minimale verhouding van 3 bij verzadigde lucht en van hoger dan 5 in geval van onverzadigde lucht.

Afgezien van het verschil in convectieve warmteoverdracht bij stroming in pijpen en bij stroming dm (lamellen) pijpen zou 20 op grond van het bovenstaande in een dauwpuntskoeler volgens de uitvinding van het in de aanhef genoemde type, een warmteuitwisse-laar toegepast moeten worden met een verhouding tussen het droge buitenoppervlak en het natte binnenoppervlak, die groter is dan 3:1.

25 Uit metingen aan een proefopstelling van een dauwpunts koeler, waarin een oppervlakteverhouding werd toegepast van 6,6, is gebleken, dat onder Nederlandse klimatologische omstandigheden de verhouding c^/ci^ waarden aanneemt tussen 8 en 13*

Voorwaarde hiervoor is, dat het warmteuitwisselingsopper-30 vlak aan de zijde van de secundaire luchstroom steeds bedekt is met een dunne laag water.

Omdat de verhouding α„/α. afhangt van de conditie van

m X

de aangezogen primaire lucht , zal men voor een gegeven bouwplaats ernaar streven, dat bij benadering F^/F^ = c^/ot^. Voor Nederlandse 35 omstandigheden ligt die waarde bij voorkeur tussen 4 : 1 en 6 : 1.

Als de waarde van het buitenoppervlak kan men gebruiken het effectieve buitenoppervlak, dat berekend kan worden met behulp van 8401778 -7- β i gepubliceerde formules voor dergelijke constructies.

Al de bovengenoemde publicaties over dauwpuntskoelers komen daarin overeen#· dat ze alle een verhouding beschrijven, die weinig of niet verschilt van 1:1.

5 Dit is dan ook waarschijnlijk de reden, dat geen van die voorstellen heeft geleid tot praktische toepassing.

Wanneer men een warmteuitwisselaar ontwerpt, waarin F= circa 6, dan blijkt, dat voor gelijke capaciteit het volume slechts 1/3 tot 1/4 behoeft te zijn van het volume van een uitwisselaar 10 waarin = F^.

Om het nodige verschil in uitwisselend oppervlak te verkrijgen kan men, analoog aan bekende bouwwijzen, uitgaan van • buizen, waarop ribben of lamellen worden aangebracht, waarna die buizen met ribben of lamellen worden samengevoegd tot grotere 15 eenheden. De bekende uitwisselaars van dit type zijn gewoonlijk geconstrueerd voor aanzienlijke drukverschillen tussen de twee uitwisselende gasstromen. Bij een dauwpuntskoeIer is dit drukverschil echter ten hoogste enkele cm. waterdruk en dat maakt een zeer lichte constructie mogelijk.

20 De gebruikelijke constructiemethode voor lamellenbatterijen is als volgt:

In metalen platen, bijvoorbeeld aluminiumplaten met een dikte van 0,2 - 1,0 mm, bijvoorbeeld 0,25 mm worden gaten geponst, die meestal tevens worden voorzien van een kraag.

25 De lamellen of ribbenplaten worden dan op kempijpen geschoven en deze pijpen worden mechanisch of hydraulisch geëxpandeerd zodat de lamellen op de pijpen worden geklemd. Deze geribde pijpen worden daarna gemonteerd in gebruikelijke pijpenplaten.

Deze constructie kan ook thans worden toegepast.

30 Bij voorkeur echter is de warmteuitwisselaar opgebauwd uit een aantal platen, voorzien van een reeks openingen, waarbij elke opening is voorzien van een kraag, die in een opening van een aangrenzende plaat past, welke platen zijn gestapeld tot een pakket, waarin de in elkaar geschoven kragen samen een reeks pijpen 35 vormen, welke pijpen onderling zijn verbonden door het overige gedeelte van de platen, die dan dienst doen als lamellen.

3401778 j 4 -8-

De openingen in de kragen kunnen doelmatig een middellijn hebben van 20 - 40 mm en de kraaghoogte kan 4 - 7 mm bedragen.

Om constructieve redenen is de vorm van de gaten meestal rond. Een middellijn van 30 mm en een kraaghoogte van 6 mm is 5 zeer doelmatig gebleken.

Door juiste vormgeving van de kraag is het mogelijk, dat elke kraag over ongeveer de helft van zijn hoogte in de er onder liggende pijp wordt geschoven, zoals weergegeven in de figuren 2a en 2b. Hierdoor worden de kernpijpen overbodig en de combinatie 10 van pijpen en lamellen kan aanmerkelijk goedkoper en compacter worden gebouwd. In het vervolg zal ook een "pijp" bestaande uit dergelijke gedeeltelijk in elkaar geschoven kragen worden beschouwd als een pijp. Wanneer de kragen uitsluitend met een lichte druk in elkaar kunnen worden geschoven, kan men een eenvoudige en 15 toch stevige constructie verkrijgen, waarin de verschillende pijp-gedeelte voldoende afdichtend op elkaar liggen.

De pijpen, hoe ook geconstrueerd, moeten aan de binnenkant voorzien worden van een dunne laag water en deze laag moet zo mogelijk de gehele pijpwand bedekken en overal zo goed mogelijk 20 even dik zijn- Verder moeten uiteraard alle pijpen in dezelfde mate bevochtigd worden. Het watertoevoersysteem mag dus niet gevoelig zijn voor scheefstaan of voor verstoring van het water-niveau boven op de bovenste pijpplaat.

Het bovengenoemde Amerikaanse octrooischrift 2.107.280 stelt 25 voor plaatuitwisselaars te gebruiken, die aan de natte kant bekleed zijn met een weefsel. Het vermeldt dat men betere resultaten verkrijgt, wanneer het water niet continu wordt toegevoerd, maar periodiek. Daarbij wordt beurtelings de ene of de andere helft van de gehele wand bevochtigd en vervolgens kan het water in aanraking met de vrij stro-30 mende lucht verdampen. Na enige tijd is het water omlaag gedropen en/of verdampt, waarna een nieuwe toevoer nodig is. Het is dus nodig telkens een beheerste hoeveelheid water toe te voeren in vrij korte tijd, dan de toevoer te stoppen en dit na een beheerste tijd te herhalen. Een constructie volgens dit octrooischrift heeft het bezwaar, 35 dat het plaatoppervlak is bedekt met een nat weefsel, dat wel gelijkmatig .nat kan worden gehouden, maar dat toch een grotere weerstand voor de warmtestroom vormt dan een waterfilm rechtstreeks op het metaal.

8401778 *5' % -9-

Om constructieve redenen is het bij een dauwpuntskoeler dikwijls gewenst, dat in sommige van de verticale pijpen de lucht omhoog stroomt en door andere weer omlaag. Het langs de wand stromende water vloeit echter altijd omlaag, zodat in sommige pijpen water en lucht in 5 dezelfde richting stromen en in andere in tegenstroom. Dit bemoeilijkt de regeling van de watertoevoer, in het bijzonder wanneer de luchtsnelheid variabel is.

Gebleken is, en dat is een nader kenmerk van de uitvinding, dat deze verdeling van het water doelmatig kan worden uitgevoerd 10 door bovenop elke verticale pijp een waterverdeler (fig. 3a - 3b- 3c) te plaatsen, die bestaat uit twee korte, concentrische buisgedeelten, (30, 32) , waarvan de binnenste (30) tot in of om de pijp reikt en daar af dichtend is vastgeklemd, terwijl de buitenste op de bovenste pijpplaat steunt en aan de onderrand is voorzien van één of meer 15 openingen (33), welke reiken tot de ringvormige spleet (31) tussen de twee buisgedeelten, terwijl de binnenste (30) is voorzien van meerdere langs de omtrek verdeelde openingen (34), die de ringvormige spleet (30) verbinden met de binnenkant van de buis en welke op enige afstand boven de pijpplaat zijn gelegen Deze openingen (34) verdelen het toegevoerde 20 water langs de omtrek van de pijp- Door de pijp stromend gas kan dan ontwijken of binnentreden, door het binnenste buisgedeelte. Bij voorkeur is bovenaan de binnenste buis een trechtervormig gedeelte (35) aangebracht.

Zoals getoond in fig. 1 vindt men, evenals bij de bekende 25' dauwpuntskoelers onder de pijpenbundel (12) een of meer vergaarbakken (4) voor te verdampen water, waar zich het niet verdampte water verzamelt en van waaruit water wordt toegevoerd op de bovenste pijpplaat (7), waarop de waterverdelers (13) steunen. Deze pijpplaat is voorzien van een opstaande rand.

30 Hoewel fig. 1 een concrete uitvoeringsvorm toont met 4 secties pijpen zal duidelijk zijn, dat ook een ander aantal secties toegepast kan worden en dat de primaire stroom (1) en de secundaire stroom (2) naar behoefte die verschillende secties kunnen doorlopen. Wanneer de pijpenbundel bestaat uit meerdere secties (3, 3), die door de secun-35 daire stroom (2) achtereenvolgens worden doorlopen, dan is het nuttig, dat elke sectie zijn eigen vergaarbak(4) heeft omdat die secties overeenkomen met verschillende temperaturen voor de secundaire stroom.

8401778 -10- 4 «

Het niveau in die reservoirs kan op gebruikelijke wijze constant worden gehouden. De primaire stroom (1) wordt dan buiten die pijpen tussen de lamellenplaten door gevoerd.

Om het water periodiek, dus gedurende de juiste periode 5 en in de juiste hoeveelheid en met de juiste tussentijd op de bovenste pijpplaat door te voeren kan men diverse inrichtingen gebruiken.

De meest overzichtelijke is een pomp, die op geschikte bekende wijze aan en uit wordt geschakeld. Dergelijke schakelingen 10* zijn echter gevoelig voor storingen. In het eerder genoemde

Amerikaanse octrooischrift 2.107.280 is reeds een inrichting met een dubbele kantelgoot beschreven, waaraan via een continu werkende pomp een hoeveelheid water wordt toegevoerd, terwijl telkens na vullen van een kantelgoot de inhoud ervan wordt uitgestort op de 15 met een weefsel overtrokken koelplaten, waarna de andere kantelgoot wordt gevuld. Dit systeem werkt goed, maar heeft het bezwaar, dat het bewegende delen heeft, zodat het aan slijtage onderhevig is en niet over zeer lange perioden betrouwbaar zal.werken.

Daarom werd gezocht naar een methode, die hetzelfde 20 resultaat heeft, maar die geen bewegende onderdelen heeft en dus niet aan slijtage onderhevig is en die geen onderhoud nodig heeft.

Het principe van een dergelijk systeem is gegeven in fig. 5. Daar wordt het reservoir R gevuld door een continue watertoevoer, 25 bijvoorbeeld door een pomp, die water aanvoert uit de vergaarbak (4) onder de betrokken pijpen. Zodra het water in dit reservoir het niveau (1) heeft bereikt, begint de hevel H aanvankelijk slechts als overloopkanaal te fungeren. De hevel is echter voorzien van een springdam D, die het over de bodem van de hevel H stromende 30 water doet spuiten tegen de bovenkant van de hevel en daardoor het luchtvolume boven de springdam afsluit. Door de betrekkelijk grote snelheid van het water wordt ter plaatse van de springdam de druk in die straal klein en daardoor wordt de lucht boven uit de hevel weggezogen. De hevel vult zich daardoor snel met water, 35 zodat de situatie wordt bereikt, weergegeven in fig. 5b. Vanaf dat moment vult de hevel zich snel geheel waarna de waterafvoer door de hevel snel toeneemt tot zijn maximum. Deze afvoer duurt 8401778 c t -11- voort tot het reservoir R is geledigd tot niveau (2), zodat aan het linkereinde van de heven weer lucht kan toetreden. Het hevelen stopt dan.

Met dit apparaat kan men met regelmatige perioden een 5 hoeveelheid water toevoeren, die bepaald wordt door de grootte van het reservoir R.

Bij proeven bleek, dat de hevelduur echter nog te lang was en dat niet de juiste verhouding tussen hevelduur en cyclustijd bereikt kon worden.

10 Immers, zoals gezegd, is in de hevel een springdam D

aanwezig. Deze veroorzaakt wel het wegzuigen van lucht, zodat de hevel snel en geaakkelijk start, maar tevens vormt diezelfde springdam na het starten een obstakel in de uitloop, zodat de uitstromende hoeveelheid water sterk in zijn loop wordt belemmerd.

15 Om die reden wordt volgens een voorkeursuitvoering van de uitvinding naast of boven de reeds beschreven (kleine) hevel B (zie fig. 6a en 6b en 14) een tweede grotere hevel A gemonteerd, waarvan de uitloop in water staat, of waarvan in de uitloop een waterslot is aangebracht, zoals in fig. 6. Die grotere hevel 20 heeft een hoogste punt, dat iets hoger ligt dan het hoogste punt van de kleine hevel, zodat de kleine hevel B wel zelf startend is, maar de grote niet.

In de grotere hevel is dan ook geen springdam opgenomen. De kleine hevel start op de reeds beschreven manier, maar zuigt nu behalve zichzelf ook 25 via één of meer verbindingskanalen, bijvoorbeeld de verbindingskanalen V, getoond in fig. 6c, de ernaast of erboven gemonteerde grotere hevel leeg, zodat ook die grote hevel snel gestart wordt. Door de grote uit-loopdoorsnede zonder springdam als obstakel is de afvoercapaciteit van hevel A zodanig, dat een korte uitlooptijd bereikt wordt.

30 Samenvattend is de essentie van de beschreven combinatie van een grote (hoofd) hevel A met een kleine (hulp) hevel B, dat de kleine hevel in hoofdzaak dienst doet om eerst zichzelf en daarna de grote hevel te starten. De waterafvoer door de kleine hevel is bijkomstig. Daarentegen is de grote hevel geconstrueerd om een grote waterafvoer in beperkte 35 tijd mogelijk te maken. De grote hevel is niet zelfstartend en behoeft dat ook niet te zijn.

Het is van belang, dat deze waterafvoer in een korte tijd plaatsvindt, want in de (natte)pijpen van de warmteuitwisselaar moet periodiéc 8401778 - * * -12- gen zo grote hoeveelheid water worden uitgestort, dat in alle pijpen tegelijk de gehele wand wordt bevochtigd, zodat daar de gewenste waterfilm wordt gevormd.

„84 0 1 77 8.........................................__......................................

-13- <· i

Gedurende deze bevochtiging is in die pijpen korte tijd geen normaal doorstromen van de lucht onder warmteuitwisseling mogelijk; pas daarna kan de normale warmteuitwisseling worden voortgezet. Door deze periodieke watertoevoer wordt niet alleen de waterfilm in stand gehouden, 5 maar tegelijk wordt eventueel stof en afzettingen op de pijpwand weggespoeld.

Om het water zo gelijkmatig mogelijk over de pijpen te verdelen wordt dit water niet rechtstreeks in de pijpen gestort, maar bij voorbeeld op een bovenste pijpplaat 7, die is voorzien van een op-10 staande rand (zie fig. 1). Vandaar stroomt het water tussen de verschillende waterverdelers 13 en stijgt op in de spleet tussen de binnenste en de buitenste buisgedeelten van die waterverdelers. De strqmingsweerstand in de spleet zorgt ervoor, dat elke pijp slechts een beperkte hoeveelheid water kan opnemen, welke door de openingen 34 (zie 15 fig. 3) wordt verdeeld langs de omtrek van elke pijp. Nadat de pijpen elk de gewenste hoeveelheid water hebben opgenomen, is het niveau van het water op de bovenste pijpplaat gezakt tot onder de rand van de openingen 34, zodat verder geen water in de pijpen wordt toegelaten voor de volgende watertoevoer.

20 Ih de praktijk zal men de grootte van de kleine hevel zo kiezen, dat hij bij de toegepaste watertoevoer zijn werking kan aanvangen en de grote hevel zo, dat het reservoir in minder dan 10 seconden en bij voorkeur in ongeveer 5 seconden wordt geledigd.

Door de hoge uitstroomsnelheid van het water uit de gro-25 te hevel wordt in de praktijk op één punt (afhankelijk van de plaats van de heveluitloop boven de pijpplaat) het water opgestuwd, vanwaaruit het zich een weg baant over de pijpplaat. Het gevolg van de opstuwing is, dat de meest nabij gelegen pijprijen een overdosis aan water toebedeeld krijgen, terwijl verderop gelegen pijprijen te weinig ontvangen.

30 Het is doelmatig gebleken om het water uit de hevel op te vangen in een bak (10 in fig. 15), die is uitgerust met een nauwe uitloop 11, die langs een rand van de pijpplaat 12 onder water uitmondt.

Nadat de hoofdhevel (fig. 14) gestart is, vult deze in eerste instantie de bak 10 (fig. 15) tot aan de overlooprand 13. Na 35 het bereiken van deze rand gaat het water overlopen en wordt over de gehele lengte van de pijpplaat verdeeld. Omdat de uitloop 11 zeer eng is, terwijl de momentane wateraanvoer van de hoofdhevel zeer groot is, stijgt het waterniveau in de bak tot grotere hoogte, gepaard gaande met 8401778 i * -14- een toenemende stuwdruk op het overlopende water. Hierdoor wordt de in de kop van de overloop aanwezige lucht naar beneden afgevoerd en gaat de overloop als volwaardige hevel werken. Het gevolg is, dat behalve een gelijkmatige verdeling van het uitstromende water over de lengte 5 van de pijpplaat het intermitterend effect van de hoofdhevel nog eens versterkt wordt.

Het uiteindelijke resultaat van de beschreven combinatie van waterreservoir voorzien van hoofd- en hulphevel enerzijds en de wateropvangbak met spieetvormige uitloop anderzijds, is een perfecte 10 bevochtiging van alle betrokken pijpen in 3 a 4 seconden.

De dimensionering van een hulphevel bepaalt welk. minimaal waterd'ebiet nodig is om de hevelwerking op gang te brengen. Te-samen met de gewenste cyclustijd ligt dan de reservoirinhoud vast.

Ook voor de wateropvangbak geldt, dat boven êen bepaald 15 (momentaan) waterdebiet de hevelwerking op gang komt. In de praktijk is bij afmetingen van de wateropvangbak, zoals deze in dauwpuntskoelers toegepast worden, dit debiet van dusdanige grootte, dat het onmogelijk is: om enkel en alleen een wateropvangbak als stabiele waterdoseerin-richting te gebruiken met de juiste cyclustijd, uitstroomtijd en juiste 20 uitstroomhoeveelheid.

Voor grotere installaties met een evenredig grotere te doseren waterhoeveelheid kan men in de eerder beschreven combinatie van een reservoir met gekoppelde hoofd- en hulphevel en de wateropvangbak, de gekoppelde hoofd- en hulphevel vervangen door een (vertica-25 ie) overlooppijp, die reikt tot het hoogste noodzakelijke niveau in het reservoir en (door bijvoorbeeld een stolp) zodanig is overkapt, dat onder de rand van die overkapping water kan toetreden in de overlooppijp (zie fig. 16). De overlooppijp moet in de wateropvangbak een waterslot vormen. Het reservoir wordt met een continue waterstoom gevuld.

30 Vanaf het moment, dat het water door de overlooppijp uit het reservoir wegloopt, wordt de wateropvangbak met dezelfde waterstroom gevuld en stijgt het waterniveau zowel in de opvangbak als in de uitloop van de overlooppijp.

Zodra de opvangbak zijn hevelwerking heeft aangevangen, 35 daalt het waterniveau in de opvangbak en tegelijk het niveau in de uitloop van de overlooppijp. Door deze niveaudaling verplaatst de in de overlooppijp en overkapping aanwezige lucht zich naar beneden. Omdat 8401778 -15- de druk in dit luchtvolume constant blijft, wordt in de overkapping het water hoger opgetrokken, waardoor de overlooppijp als hevel gaat functioneren. Het restant aan lucht in de overlooppijp wordt daarbij eveneens af gevoerd, zodat met volle hevelcapaciteit het reservoir 5 wordt geledigd, totdat aan de onderrand van de stop lucht tot de overlooppijp toetreedt.

De beste resultaten met de hierboven beschreven combinatie worden bereikt als de maatvoering van de wateropvangbak zodanig is, dat de waterstroom, die door de hevel van de opvangbak wordt afge-10 voerd ofwel gelijk is aan de waterstroom, die door de hevelende overlooppijp wordt toegevoerd, ofwel een zo weinig groter is, dat beide hevels ongeveer tegelijk hun werking beëindigen.

Fig. 4 toont een Mollier-diagram voor vochtige lucht, waarin verticaal de droge bol temperatuur is uitgezet, dat is de werke-15 lijke temperatuur, die wordt gemeten met een thermometer met droge bol. Horizontaal is uitgezet het watergehalte uitgedrukt in kg H20 per kg droge lucht, zowel als de partiële waterdampdruk uitgedrukt in Pa.

Voor een aantal waarden van de.relatieve vochtigheid zijn gebogen lijnen getekend- De onderste gebogen lijn (100* relatieve 20 vochtigheid) is de verzadigingslijn, ook wel dauwpuntslijn genoemd, welke de punten G, H, D en C bevat.

Fig. 4 toont voor eenzelfde apparatuur en overwegend dezelfde omstandigheden het verloop van de koeling voor enerzijds continue watertoevoer en anderzijds periodieke watertoevoer. Het voor deze 25 proeven gebruikte apparaat had een oppervlakteverhouding van 6,6.

o

In beide gevallen ging men uit van lucht van 26,5 C en een relatieve vochtigheid (r.v.) van 62% (punt A). Deze lucht werd gebruikt als primaire stroom. Na doorlopen van de warmteuitwisselaar werd een deelstroom van die lucht gebruikt als tweede stroom onder verdampen 30 van water.

Wanneer dit water continu werd toegevoerd, bleek, dat de eerste stroom werd afgekoeld tot punt B (22,8°C, r.v. 78%). Bij bevochtigen van de zo als secundaire stroom gebruikte afgekoelde lucht daalde aanvankelijk de temperatuur van de primaire lucht, zoals getoond 35 door de lijn AB, terwijl de temperatuur van de secundaire lucht steeg zoals weergegeven door de stippellijn BC.

Wanneer het water echter periodiek werd toegevoerd, 8401778 -16- o daalde de temperatuur van de primaire stroom tot punt E (20,9 C en r.v. 88%). De temperatuur van de secundaire stroom bleek nu te veranderen volgens de stippellijn EF.

Hieruit blijkt dus, dat men met periodieke watertoevoer 5 een betere koeling verkrijgt dan met continue watertoevoer. De gemiddelde dikte van de waterfilm is van doorslaggevende betekenis. Uit Fig. 4 blijkt verder, dat het met deze apparatuur zelfs mogelijk is, de temperatuur van de primaire stroom te verlagen tot beneden de waarde D, die de uiterste grens is, die bereikt kan worden door adiabatisch verdampen 10 van water in de primaire luchtstroom.

Rechts onder in Fig. 4 is een lijn getoond, die aangeeft, hoeveel kcal/kg nodig is, om droge lucht, van 0°C om te zetten in lucht met een andere temperatuur en vochtigheid.

De energie, nodig om een omzetting van het gas teweeg 15 te brengen wordt dus gegeven door de projectie van de weg (bijvoorbeeld AB) op die schaal. De projectie van ΑΞ op de schaal toont de energie, die netto aan de eerste stroom is onttrokken en de projectie van BC op dezelfde schaal toont de hoeveelheid energie, die door de tweede stroom is opgenomen, alles per kg droge lucht. Men leest dan gemakkelijk af, 20 dat bij discontinue bevochtiging de koeling veel efficiënter is.

Omdat bij deze proeven de secundaire stroom een deelstroom van de eerste stroom was, zal de door 1 kg van de secundaire stroom opgenomen energie uiteraard altijd meer omvatten dan de energie, afgegeven door 1 kg van de primaire stroom.

25 Bij de twee beschreven proeven moeten dus de punten F

en C altijd rechts van punt D liggen. (Wanneer de secundaire stroom een ander- volume of een andere herkomst heeft, hoeft dit niet steeds zo te zijn).

Een zeer interessante toepassing van de dauwpuntskoeler 30 volgens de uitvinding blijkt uit het volgende rekenvoorbeeld:

In grote airconditioningssystemen wordt de ruimtelast gedekt door recirculeren van de ruimtelucht, waarbij deze lucht in één of meer centrale luchtbehandelingskasten wordt gekoeld, terwijl buitenlucht, die voor verversing nodig is, ofwel in afzonderlijke be-35 handelingskasten op de juiste conditie gebracht wordt, waarna deze lucht in het hoofdrecirculatiesysteem geleid wordt, ofwel direct met de recirculatielucht gemengd wordt.

8401778 V % -17-

Als men deze verversingsluchtbehandelingskast(en) uitvoert met een koelinrichting volgens de uitvinding fz.g. dauwpuntskoe-ler) in combinatie met een mechanische nakoeling, dan is het mogelijk de recirculatieluchtbehandelingskasten zonder mechanische koeling uit 5 te voeren en de hoofdruimtelast geheel te dekken met behulp van een dauwpuntskoeler volgens de uitvinding.

De uitvinding heeft daarom ook betrekking op een klimaatregelingsinrichting voor een ruimte, welke inrichting is voorzien van een eerste deel waar de temperatuur en het watergehalte van 10 de buitenlucht op een gewenste waarde worden gebracht en de zo behandelde lucht in de ruimte worden gevoerd en van een tweede deel, waar zich in de ruimte bevindende lucht wordt gecirculeerd en de temperatuur weer op de gewenste waarde wordt gebracht onder terugvoer van het grootste gedeelte van de circulerende lucht en onder afvoer van een 15 geringer gedeelte daarvan, welke inrichting is gekenmerkt doordat in het eerste deel buitenlucht wordt af gekoeld in een dauwpuntskoeler en, zo nodig, daarna door mechanische koeling de temperatuur en/of het vochtgehalte van die lucht wordt verlaagd tot de gewenste waarde en in het tweede deel de afkoeling wordt uitgevoerd met een dauwpuntskoeler, 2Q zoals hierboven aangegeven.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een klimaatregelingsinrichting voor een ruimte, welke inrichting is voorzien van een deel, waarin van een mengsel van zich in die ruimte bevindende lucht en buitenlucht de temperatuur en het watergehalte op een gewenste waar-25 de worden gebracht onder terugvoer van het grootste gedeelte van het mengsel en onder afvoer van een geringer gedeelte daarvan, welke inlichting is gekenmerkt doordat in dat deel een deel van de afkoeling wordt uitgevoerd met een dauwpuntskoeler van het hierboven beschreven type, waarna zo nodig de temperatuur en het watergehalte van de lucht 30 verder worden verminderd op bekende wijze.

Inzicht in de met deze twee uitvoeringsvormen te bereiken energiebesparing wordt verkregen aan de hand van het onderstaande rekenvoorbeeld, waarin de beide genoemde typen klimaatregelings-inrichtingen worden vergeleken met een inrichting, die uitsluitend 35 mechanische koeling gebruikt.

Wij gaan uit van een te conditioneren kantoorruimte met een warmteproductie (ruimtelast) van 100 kW, een recirculatielucht- 8401778 3 *& ' 3τ -18- hoeveelheid van 30.000 m /h en een minimale verversingsluchthoeveelheid van 15% van de recirculatielucht.

Op grond van behaaglijkheidsdiagrammen uit de literatuur (Recknagel, Taschenbuch fur Heizung und Klimatechnik), Oldenburg 5 Verlag, München 1974) wordt in het kantoor een ruimteconditie gewenst van 25°C/45%. Voor de conditie van de buitenlucht (= verversingslucht) gaan wij uit van 30°C / 50%.

Gemakshalve nemen wij nog aan, dat in de kantoorruimte geen waterdamp wordt geproduceerd {absoluut vochtgehalte x = constant).

10 De hoeveelheid recirculatielucht bedraagt 30.000 m^/h = 36.000 kg/h; de massastroom is dus 10 kg/sec. Warmteproductie = 100 kW (= ruimtelast).

o

Enthalpietoename = 10 kJ/kg; dit komt overeen met 10 C temperatuurstij-' ging. Hieruit volgt, dat de inblaastemperatuur van de ruimtelucht 15°C

moet bedragen.

15 Methode 1; Uitsluitend mechanische koeling

Eenvoudigheidshalve wordt aangenomen, dat de verversingslucht en de recirculatielucht worden gemengd, voor zij de koelinstallatie doorlopen.

Het mengsel bestaat dus voor 85% uit ruimtelucht met conditie 25°C / 45% (punt A in Figuur 7) en' voor 15% uit verse buitenlucht met conditie 20 30°C /50% (punt B in Figuur 7). De conditie M van het mengsel vindt

men in Figuur 7 op'het lijnstuk AB op 15/100 van de lengte van AB

verwijderd van A; de enthalpie van het mengsel bedraagt: hM = 51 kJ/kg.

De inblaasconditie I is 15°C / 85% met enthalpie h^. = 38 kJ/kg.

Enthalpievermindering bij koeling = h„ ~ h„ = 13 kJ/kg. De massastroom

M I

25 van het mengsel m^ » 10 kg/s. Het benodigd koelvermogen wordt dan

q, = m x (h„ - h_) = 130 kW. lm MI

Methode 2: Dauwpuntskoeling op hoofdlast en gecombineerde dauwpunts-/mechanische koeling op verversingslucht

Op grond van experimenten met een proefopstelling van 30 de dauwpuntskoeler blijkt, dat het mogelijk is een luchtstroom af te koelen tot een temperatuur, die minder dan 1,5°C verwijderd is van de erbij behorende natte bol temperatuur (punt E en H in Figuur 4).

Uit dit gegeven volgt, dat in dit voorbeeld de ruimtelast geheel door dauwpuntskoeling gedekt kan worden. De enthalpieafname 35 is daarbij 10 kJ/kg (zie Figuur 8). Ook is bekend, dat door een juiste instelling van de massastroomverhouding tussen primaire en secundaire 8401778 « i'>f£ -19- lucht het verschil tussen, intredetemperatuur van de primaire lucht en uittredetemperatuur van de verzadigde secundaire lucht eveneens op 1,5°C gehouden kan worden. De enthalpietoename van de secundaire lucht is dan gelijk aan 70 - 38 = 32 kJ/kg (zie Figuur 8), zodat de massa- 5 stroomverhouding 3/2 moet bedragen, ofwel de secundaire luchtstroom in de hoofddauwpuntskoeler is gelijk aan 1 x 36.000 - 10.800 kg/h.

3,2

Deze hoeveelheid moet als verse lucht aan het systeem toegevoerd worden. Deze verse (buiten)lucht met oorspronkelijke conditie 30°C / 50% 10 wordt eveneens door middel van dauwpuntskoeling eerst tot conditie C (= 21°C / 85%) gekoeld en daarna mechanisch nagekoeld tot conditie I (= 15°C / 85%).

De enthalpieafname tijdens deze mechanische koeling bedraagt hc - h^ = 56 - 38 * 18 kJ/kg, de massastroom van deze verversingslucht m^, * 15 10.800 kg/h = 3 kg/s. Het koelvermogen q~ β m_ (h - h ) = 3 x 18 =

4» V w X

54 kW. Uitgedrukt in procenten van het volgens methode 1 noodzakelijke 54 koelvermogen is dit x 100% * 41,5%. Het bij de methode 2 gebruik te stroomschema is weergegeven in figuur 9.

Hierbij valt het volgende aan te tekenen: 20 Uit gegevens van het KNMI in De Bilt (Figuur 10) blijkt, dat de buitenluchtconditie, waarvan in bovenstaand rekenvoorbeeld is uitgegaan, in Nederland gemiddeld slechts 1 uur per jaar voorkomt - weliswaar geldt figuur 10 alleen voor buitencondities tussen 8 en 18 uur, maar het zal duidelijk zijn, dat extreme condities, als waarvan hier sprake is, ook 25 alleen maar overdag kunnen optreden.

Het voor mechanische nakoeling nodige vermogen volgens methode 2 is afhankelijk van het absolute vochtgehalte x van de buitenlucht. Uit figuur 10 blijkt, dat per jaar 27 uur hetzelfde absolute vochtgehalte optreedt als in genoemd voorbeeld. In 22 uur 30 daarvan kunnen wij met behulp van de dauwpuntskoeling de conditie C (21°C / 85%) bereiken. Dit betekent, dat slechts gedurende 22 uur per jaar de berekende 54 kW aan koelvermogen nodig is en dat met uitzondering van 14 overschrijdingsuren (zie figuur 10) verder altijd met minder energie volstaan kan worden.

35 Het is daarom zinvol hier het begrip "koelgraaduren” te introduceren. Hieronder wordt verstaan het product van het aantal uren waarin een zekere hoeveelheid lucht afgekoeld moet worden om een bepaalde conditie te beslken en het temperatuur traject in graden, waarover 8401778 " «r -4 -20- die afkoeling plaats heeft. Het is een maat voor de hoeveelheid energie, die voor deze afkoeling noodzakelijk is. Ter verduidelijking; als wij 1 kg lucht met conditie C in figuur 10 gedurende 1 uur moeten koelen naar conditie I, is daarmee een zelfde hoeveelheid energie gemoeid 5 als wanneer wij een zelfde hoeveelheid lucht zouden koelen van conditie K naar I.

Het aantal graaduren is voor beide koelprocessen gelijk en bedraagt 1 x (33 - 15) = 18 koelgraaduren.

Met behulp van figuur 10 kan op bovenstaande wijze be- . 10 rekend worden, dat voor conditionering van de kantoorruimte in ons voorbeeld volgens methode 2 het aantal koelgraaduren 3.720 per jaar bedraagt.

Uit genoemde publicatie van Recknagel vinden wij voor koelmethode 1: 8.175 koelgraaduren per jaar. Bij methode 1 is het 15 aantal koelgraaduren werkzaam op 15% van 36.000 kg/h = 5.400 kg/h, terwijl de overige 30.600 kg/h 10°C afgekoeld moeten worden gedurende een periode van ongeveer 3,5 maand in het koelseizóen tijdens kantooruren (8-18 uur). Dit totaal aantal koeluren (ca. 1.000) komt goed overeen met het aantal, dat in fig. 1Ö gevonden wordt voor luchttempe-

• O

20 raturen hoger dan 15 C. Dit aantal is 1.015, zodat het aantal'koelgraaduren gelijk_.is._aan 10,150. Bij methode 2 is het berekend aantal koelgraaduren slechts werkzaam op 10.800 kg/h.

De bij de twee methoden per jaar te gebruiken koelenergie en ^ verhouden zich derhalve op de volgende wijze: 25 £2 = 3.720 x 10.800_ = 0 11 8.175 x 5.400 + IQ.150 x 30.600 '

Dit betekent een energiebesparing van 89% bij de thans voorgestelde 30 koelmethode.

Opmerking: In dit voorbeeld is niet in rekening gebracht, dat bij buitencondities, die niet zo extreem zijn als 30°C/ 50% en bovendien ook frequenter voorkomen, de koelbehoefte in een ruimte kleiner is. In de door Recknagel gegeven tabellen zijn deze invloeden wel verdis-35 conteerd.

Resumerend kan gesteld worden, dat bij de hier voorgestelde koelmethode 2: 1. het te installeren koelvermogen tot ca. 40% van dat bij volledig 8401778 -21- mechanische koeling terug te brengen is, 2. het aantal vollasturen op deze gereduceerde koelinstallatie in Nederland maximaal slechts 40 uur per jaar bedraagt, 3. een energiebesparing van bijna 90% bereikt wordt.

5 Methode 3: Gecombineerde dauwpunts-/mechanische koeling op mengsel van recirculatie- en verversingslucht

Uiteraard is het ook mogelijk om een mengsel van de ruimtelucht en de verversingslucht eerst een dauwpuntskoeler te laten doorlopen en daarna mechanisch te koelen. Het dauwpuntskoel- 10 principe brengt met zich mee, dat het mengsel nu ongeveer voor 70% uit ruimtelucht en voor 30% uit verse buitenlucht moet bestaan.

De conditie M van het mengsel vindt men in fig. 11 op het lijnstuk AB op 30/100 van de lengte AB verwijderd van punt A; de enthalpie van het mengsel bedraagt hM = 53 kJ/kg. Koelen tot een 15 temperatuur die 1,5°C boven de erbij behorende natte bol temperatuur ligt, betekent koelen tot 17°C (punt C in fig. 11 met een enthalpie h_ s* 44 kJ/kg). De enthalpieafname is dan 9 kJ/kg.

Op basis van de te bereiken eindtemperatuur van 25 C

(dit is 1,5°C onder de mengseltemperatuur} is de enthalpietoename 20 van de secundaire luchtstroom 76 - 44 = 32 kJ/kg.

Voor de massastroomverhouding tussen primaire en secundaire luchtstroom moet gelden m /m_ - 32/9, zodat nu =* 0,28 m m2 2 m (de mengverhouding 70% - 30% blijkt dus juist te zijn). Het verschil tussen m en nu is de hoeveelheid recirculatielucht en dus gelijk aan m & 25 36.000 kg/h, zodat m - m„ » (1 - 0,28) m = 36.000, waaruit volgt: m2 m m s* 50.000 kg/h en m_ = 14.000 kg/h (zie fig. 12). m 2

Door de dauwpuntsköeling bereikt het mengsel van ruimtelucht en verversingslucht de conditie 17°C / 85%. Om de inblaas-conditie 15°C / 85% te verkrijgen, wordt deze hoeveelheid lucht 30 (36.000 kg/h ofwel 10 kg/s) mechanisch nagekoeld. De enthalpieafname is daarbij hc - h^ = 44 - 38 = 6 kJ/kg.

Het mechemisch koelvermogen wordt: q3 * 10 . 6 s* 60 kW

Uitgedrukt in procenten van het koelvermogen bij methode 1 is dit: 35 . 100% =s 46%.

Op dezelfde wijze als bij methode 2 worden in dit voorbeeld 1.852 koelgraaduren berekend, die werkzaam zijn op 36.000 kg/h lucht. De benodigde mechanische koelenergie op jaarbasis verhoudt 8401778 ** j -4 -22- zich tot die bij methode 1 als ^3 = 1.852 x 36.000_ Q, 8.175 x 5.400 + 10.150 x 30.600 '

Ook bij deze methode is dus de energiebesparing aanzienlijk (ruim 80%). Ten opzichte van methode 2 is bij methode 3 de energiebesparing wel-5 iswaar minder groot, maar daar staat tegenover, dat methode 3 een aanmerkelijke besparing op de investeringskosten oplevert, doordat de apart te installeren dauwpuntskoeler voor de verversingslucht komt te vervallen.

Tot slot zij opgemerkt, dat bij gebruik van dauwpunts-10 koelers wel rekening gehouden moet worden met een hogere transport-energie, op de eerste- plaats omdat behalve de gebruikslucht ook een hoeveelheid lucht moet worden aangezogen, die na koeling als secundaire stroom gebruikt wordt, en op de tweede plaats omdat de drukver-liezen in de nu beschreven warmtewisselaar groter zijn dan die in 15 conventionele koelinstallaties.

De constructie van de koelinrichting volgens de uitvinding is uitermate geschikt om in wintertijd als recuperator dienst te doen. De vers aangevoerde lucht stroomt daarbij om de pijpen, terwijl de afgewerkte ruimtelucht er doorheen geleid wordt. Zodoende kan in 20 voorkomende gevallen condenswater langs de binnenomtrek van de pijpen omlaag stromen en in de aanwezige vergaarbak opgevangen worden.

Bovendien maakt de bevochtigingsinrichting het mogelijk regelmatig pijpen te spoelen om aangehecht stof te verwijderen.

In recuperatiebedrijf is de massaverhouding tussen de 25 twee luchtstromen in principe gelijk aan 1. Door de oppervlaktever-groting met behulp van lamellen aan de droge zijde van de warmtewisselaar wordt de warmtedoorgangscoëfficiënt berekend op het oppervlak van de pijpen hoofdzakelijk bepaald door de warmteoverdrachtsco-efficiënt aan de natte zijde (= binnenoppervlak) en in getalwaarde 30 is hij er bij benadering gelijk aan. Samen met het grote pijpaandeel van de warmtewisselaar leidt dit tot een grote totale warmteoverdracht, zodat het rendement van de uitwisselaar tot 80 a 90% kan oplopen.

8401778

Claims (10)

1. Dauwpuntskoeler om een stroom lucht te koelen, welke koeler omvat een warmteuitwisselaar, voorzien van: a) een bundel verticale pijpen, ingericht om de te koelen primaire 5 lucht onder warmteuitwisseling langs de buitenkant van die pijpen te voeren, b) middelen om voorgekoelde secundaire lucht onder warmteuitwisse-ling binnen door die pijpen te voeren, c) middelen om water van boven af in die pijpen te brengen en op de 10 binnenwand van die pijpen een film water te vormen om door verdam pen de secundaire lucht in de pijpen te bevochtigen en de primaire lucht buiten de pijpen te koelen, d) middelen om de bevochtigde secundaire lucht af te voeren naar de buitenlucht, 15 e) middelen om ten minste een gedeelte van de gekoelde primaire lucht af te voeren naar de te koelen ruimte, met het kenmerk, dat de onder c) bedoelde middelen geschikt zijn om periodiek water toe te voeren aan de pijpen en dat de verhouding tussen het droge buitenoppervlak van de pijpen en het natte binnen-20 oppervlak groter is dan 3:1.

2. Dauwpuntskoeler volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men een warmteuitwisselaar gebruikt, waarin de verhouding tussen het droge buitenoppervlak en het natte binnenoppervlak tussen 4 : 1 en 6 : 1 ligt.

3. Dauwpuntskoeler volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de warmteuitwisselaar een aantal horizontale platen omvat, voorzien van een reeks openingen, terwijl elke opening is voorzien van een kraag die in een opening van een aangrenzende plaat past, welke platen zijn gestapeld tot een pakket, waarin de kragen samen een 30 reeks pijpen vormen, onderling verbonden door het overige gedeelte van de platen, die dienst doen als lamellen.

4. Dauwpuntskoeler volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de openingen binnen de kragen een middellijn hebben van 20-40 mm en een kraaghoogte van 4-7 mm.

5. Dauwpuntskoeler volgens conclusies 1-4, met het ken- 8401778 -24- merk, dat elke pijp aan de bovenkant is voorzien van een waterver-deler, bestaande uit twee concentrische buisstukken, waarvan de binnenste tot in of om de pijp reikt en daar afdichtend is vastgeklemd, terwijl de buitenste steunt op de bovenste pijpplaat en aan 5 de onderrand is voorzien van één of meer openingen, welke reiken tot de ringvormige spleet tussen de twee korte buizen en de binnenste is voorzien van meerdere langs de omtrek verdeelde openingen, die de ringvormige spleet verbinden met de binnenkant van de buis en welke op enige afstand boven de pijpplaat zijn gelegen.

6. Oauwpuntskoeler volgens conclusie 5, welke is voorzien van een periodiek werkende watertoevoer, met het kenmerk, dat die watertoevoer bestaat uit een waterreservoir, dat met vrijwel continue snelheid wordt gevuld en van een zelfstartende hevel om de inhoud van het reservoir periodiek- uit te storten.

7. Oauwpuntskoeler volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het reservoir is voorzien van twee hevels, waarvan de eerste zelfstartend is en bij het starten de lucht uit de tweede, grotere hevel wegzuigt en die tweede hevel daardoor in werking stelt.

8. Oauwpuntskoeler volgens conclusie 6, met het kenmerk, 20 dat onder de uitlaat van de hevel een langwerpige opvangbek is aange bracht, die aan een kant is voorzien van een.hevel, welke inlaat en uitlaat zich eveneens uitstrekken langs één zijkant van de bovenste pijpplaat, dwars op de stroomrichting van de secundaire lucht over die pijpplaat.

9. Klimaatregelinrichting voor een ruimte, welke in richting is voorzien van een eerste deel, waar de temperatuur en het watergehalte van buitenlucht op een gewenste waarde worden gebracht en de zo behandelde lucht in de te koelen ruimte wordt gevoerd, en van een tweede deel, waar zich in de ruimte bevindende lucht wordt 30 gecirculeerd en de temperatuur weer op de gewenste waarde wordt gebracht onder terugvoer van het grootste gedeelte van die circulerende lucht en onder afvoer van een geringer gedeelte daarvan, in het eerste deel buitenlucht wordt afgekoeld in een dauwpuntskoeler en, zo nodig, daarna door mechanische koeling de temperatuur en/of het 35 vochtgehalte van deze voorgekoelde lucht wordt verlaagd tot de gewenste waarde en in het tweede deel de afkoeling wordt uitgevoerd met een dauwpuntskoeler volgens conclusies 1-8.

10. Klimaatregelinrichting voor een ruimte welke inrichting 8401778 -25- is voorzien van een deel waarin van een mengsel van zich in de ruimte bevindende lucht en buitenlucht de temperatuur en het watergehalte op een gewenste waarde worden gebracht onder terugvoer van het grootste gedeelte van het mengsel en onder afvoer van een geringer 5 gedeelte daarvan, met het kenmerk, dat in dat deel een deel van de afkoeling wordt uitgevoerd met een dauwpuntskoeler volgens conclusie 1-8, waarna zo nodig de temperatuur en het watergehalte van de lucht verder worden verminderd op bekende wijze. 8401778