SE520856C2 - Ventilationsanordning och metod för kylning av tilluft innefattande till- och frånluftsdel med evaporativa förångare - Google Patents

Description

520 2856 n» ., Vidare finns det olika utföringsformer av ventilations- anordningar för evaporativ förångning beroende på användning av desamma. Vid vissa typer av anordningar eftersträvar man en total värmebalans mellan till- och frànluft. I denna typ av anordning ingår även en luftvärmeväxlare, företrädesvis en roterande sådan, för att under den varma àrstiden överföra kyla, som erhållits genom befuktning av frànluften, till tilluften. Under den kalla àrstiden sker ingen befuktning av frànluften utan den största delen av skillnaden i sensibelt entalpiinnehäll före luftvärmeväxlaren i frànluften och före luftvärmeväxlaren i tilluften överförs i stället till tilluften medelst luftvärmeväxlaren. Eventuellt kan någon typ av värmeanordning vara anordnad i ventilationsanordningen för ytterligare uppvärmning av tilluften under den kalla årstiden.

Ventilationsanordningar arbetande med evaporativ föràngning saluföres av Sökanden under varunamnet Coolex.

Det har nu visat sig att de kända anordningar, som arbetar med evaporativ förängning, inte kan kyla tilluften i tillräcklig grad, särskilt under varma sommardagar. Det har även uppstått ett större kylbehov på grund av den ökade användningen av datorer och andra elektriska utrustningar.

Syftet med uppfinningen är att eliminera ovannämnda nackdelar.

Detta syfte uppnås med en ventilationsanordning för kylning av till- respektive frànluften som matas till ett utrymme, såsom ett rum, en lokal etc, vilken anordning innefattar ett ventilationsaggregat omfattande dels en tilluftsdel, vilken inrymmer minst en fläkt, minst en evaporativ förängare och eventuella filter, och dels en frànluftsdel, som inrymmer minst en fläkt, minst en evaporativ förångare, eventuella filter och en för till- och frànluftdelen gemensam 70345 anpassad besk; 2002-10-15 520 856 3 luftvärmeväxlare, varvid en luft/vattenvärmeväxlare är placerad i tilluftsdelen och i tilluftens strömningsriktning före eller efter den evaporativa föràngaren, och att den evaporativa föràngaren är anordnade att matas med vatten, vilket helt, delvis eller inte alls först har passerat genom luft/vattenvärmeväxlaren, och det för uppfinningen utmärkande är att de vatten som ej förángas är inrättat att direkt bortföras ur ventilationsanordningen utan att cirkuleras.

Detta syfte uppnås vidare medelst ett förfarande för styrning av en sådan ventilationsanordning, vilket förfarande utmärker sig av stegen: - tillförsel, vid mindre behov av kylning av tilluften, av vatten enbart till den evaporativa förängaren i frànlufts- delen för kylning av frànluften, varvid skillnaden i sensibelt entalpiinnehàll mellan tilluften och frànluften till största delen överföres medelst den gemensamma luftvärmeväxlaren till tilluften för kylning av denna, varvid, i det fall luftvärmeväxlaren är roterande, varvtalet kan ändras efter erforderligt kylbehov, och tillförsel, vid ett större behov av kylning av tilluften, av vatten till dels den evaporativa föràngaren i frànluftsdelen och dels luft/vattenvärmeväxlaren, vilka är seriekopplade pà så sätt att vattnet strömmar först genom luft/vattenvärmeväxlaren, varvid den mängd vatten, som tillföres den evaporativa föràngaren, bringas att i allt större utsträckning strömma genom luft/vattenvärmeväxlaren tills allt det vatten, som den första föràngaren kan ta emot, strömmar genom luft/vattenvärmeväxlaren, för kylning av bàde fràn- och tilluften, och att skillnaden i sensibelt entalpiinnehàll mellan till- och frànluften till största delen överföres till tilluften medelst luftvärmeväxlaren, och 70345 anpassad besk; 200240-15 5204856 ,:» ., - tillförsel, vid ett ännu större behov av kylning av tilluften, av vatten till de evaporativa förängarna i till- och fränluftsdelen, vilka förängare är inbördes parallellkopplade och seriekopplade med luft/vatten- värmeväxlaren med avseende pà vattentillförseln, varvid allt vatten som de bägge föràngarna kan ta emot först bringas att strömma genom luft/vattenvärmeväxlaren och att därefter genom föràngarna, och - tillförsel, vid extremt behov av kylning av tilluften, i det sistnämnda steget av vatten via luft/vattenvärmeväxlaren i så stor mängd till de evaporativa förängarna att vattnet näst intill börjar stänka ut frän desamma vid det rådande luftflödet genom anordningen.

Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, pà vilken fig 1 är en perspektivvy av en första utföringsform av en ventilationsanordning enligt uppfinningen och fig 2 är en perspektivvy av en andra utföringsform av en ventilationsanordning enligt uppfinningen.

Fig 1 visar en ventilationsanordning 1 enligt uppfinningen i sin enklaste utföringsform, vilken innefattar ett ventilationsaggregat 2 i form av en tilluftskanal, inrymmande, sett i tilluftens strömningsriktnig, ett filter 3, en luft/vattenvärmeväxlare 4, en evaporativ föràngare 5 och en fläkt 6. I denna ventilationsanordning 1 kyls tilluften i två steg, nämligen först i luft/vattenvärmeväxlaren 4 och därefter i den evaporativa förängaren 5.

I en alternativ icke visad utföringsform kan luft/vatten- värmeväxlaren 4 vara placerad efter den evaporativa föràngaren 5 sett i tilluftens strömningsriktning. 70345 anpassad besk; 2002-10-15 520 5856 I fig 2 visas en annan utföringsform av en ventilations- anordning l' enligt uppfinningen. Denna ventilationsanordning 1' utnyttjas dä mer kyla än vad som kan alstras med den ovannämnda ventilationsanordningen 1 erfordras.

Ventilationsanordningen l' innefattar ett ventilationsaggregat 2, vilket är uppdelat i tvä från varandra skilda delar, nämligen en tilluftsdel 7' och en fränluftsdel 8', för behandling av till- respektive fränluft. De bägge delarna omfattar en gemensam luftvärmeväxlare 9', företrädesvis en roterande icke-hygroskopisk luftvärmeväxlare, för kylning respektive värmning av tilluften beroende pà ärstid, vilken tilluft är inrättad att utmatas i ett utrymme, sàsom ett rum, en lokal etc. Tilluftsdelen 7' innefattar sett i tilluftens strömningsriktning ett filter 3', luftvärmeväxlaren 9', en luft/vattenvärmeväxlare 4', en första evaporativ förängare 5' och en fläkt 6'. Frànluftsdelen 8' innefattar sett i frànluftens strömningsriktning ett filter ll', en andra evaporativ föràngare lO', luftvärmeväxlaren 9' och en fläkt l2'.

Den första evaporativa förängaren 5' är företrädesvis uppdelad i tre sektioner med var sin fuktardyna, vilka är inrättade att inkopplas successivt allteftersom behovet av kyla ökar, under det att den andra evaporativa förångaren 10' innefattar en enda fuktardyna.

Med uttrycket evaporativ kylning såsom det utnyttjas i beskrivningen avses direkt evaporativ kylning. Med uttrycket luft/vattenvärmeväxlare såsom det utnyttjas i beskrivningen avses en värmeväxlare där de tvà medieströmmarna är skilda ät, dvs de kommer aldrig i kontakt med varandra.

Det för uppfinningen nya i förhållande till kända utföringsformer med evaporativ föràngning är att det 70345 anpassad besk; 2002-10-15 5206856 vattenflöde, som används i den första och/eller den andra evaporativa förängaren 5,5',l0', först fär passera genom en luft/vattenvärmeväxlare 4,4' placerad i tilluftens strömnings- riktning före eller efter den första evaporativa förängaren 5, 5, dvs tilluftsdelen i de bägge utföringsformerna innefattar även en luft/vatten-värmeväxlaren 4,4' för att därigenom ytterligare sänka temperaturen hos tilluften. Med avseende pä vattentillförseln är de evaporativa förängarna inbördes parallellkopplade och seriekopplade med luft/vattenvärmeväxlaren.

Nedan kommer ett utföringsexempel av ventilations-anordningen enligt uppfinningen att beskrivas under hänvisning till fig 2.

I detta icke begränsande utföringsexempel, som är avsett för behandling av ett luftflöde av ca 7 nå/s, är ett största vattenflöde av minst 20 och högst 40 l/min inrättat att strömma genom luft/vattenvärmeväxlaren 4'. Detta vattenflöde matas därefter dels till den första evaporativa förängaren 5', som företrädesvis är uppdelad i tre på ritningen icke visade sektioner, vilka är anordnade att inkopplas successivt allteftersom behovet av kyla ökar och genom vilka ett total vattenflöde av högst 20 l/min är inrättat att strömma, och dels till en andra evaporativ förångare 10', genom vilken ett vattenflöde av högst 20 l/min är inrättat att strömma.

Ventilationsanordningen enligt detta utföringsexempel styrs pà följande sätt. När det uppstår ett mindre behov av att kyla tilluften matas önskad vattenmängd, dvs i detta exempel ca 10 l/min, till att börja med till den andra evaporativa förängaren 10' för kylning av den fränluft, som strömmar genom den roterande luftvärmeväxlaren 9', varvid luft/vattenvärmeväxlaren 4' är förbikopplad. Härigenom àstadkommes, vid ett utelufttillständ av 30°C och en 70345 anpassad besk; 2002-10-15 520 §56 w, .. i., _. luftfuktighet av 10 g/kg luft, medelst ett lämpligt frånluftflöde och en lämplig dimensionering av ventilations- anordningen en temperatursänkning av tilluften med ca. 6°C.

Denna temperatursänkning kan regleras medelst luftvärmeväxlarens varvtal.

När ett ytterligare behov av kylning av tilluften uppstår tillåts en successivt allt större mängd vatten att passera genom luft-/vattenvärmeväxlaren 4'. Detta àstadkommes genom att det vatten som förut strömmade förbi luft-/vatten- värmeväxlare 4' nu bringas att helt eller delvis strömma genom denna. Vattenmängden genom luft/vattenvärmeväxlaren 4' ökas successivt tills ca hälften det vatten, som den andra evaporativa föràngaren 10' kan ta emot, dvs i detta fall ca 10 l/min, strömmar genom luft/vattenvärmeväxlaren 4'. Vid normal ingående vattentemperatur hos det tillförda vattnet medför detta en ytterligare temperatursänkning av tilluften med ca. 2,5°C.

I det fall ett ännu större behov av kylning av tilluften erfordras kopplas även den första evaporativa förångarens 5' olika sektioner in successivt, så att vattnet till de bägge evaporativa förångarna 5',10', dvs 10 l/min genom den andra evaporativa föràngaren 10' och 10 l/min genom den första evaporativa föràngaren 5', bringas att strömmar genom luft/vattenvärmeväxlaren 4'. Härigenom åstadkommes en ytterligare temperatursänkning av tilluften, varvid respektive sektion i den första evaporativa föràngaren 5' åstadkommer en temperatursänkning av ca. 1,5°C, dvs. totalt ca. 4,5°C. När extremt mycket kyla erfordras, vilket torde inträffa endast några dagar per sommarsäsong, bringas vattenflödet successivt att öka från 20 l/min till i detta fall ca 40 l/min genom luft/vattenvärmeväxlaren 4',dvs den förutnämnda vattenmängden om ca 10 l/min genom var och en av de evaporativa föràngaren 70345 anpassad besk; 2002-10-15 520 §56 5',lO' ökas till 20 l/min, varvid en ytterligare temperatursänkning av ca l°C erhålles. Den övre gränsen på den tillförda vattenmängden i detta utföringsexempel av ca 40 1/min bestämmes av att det till de evaporativa förängarna 5',lO' tillförda vattnet inte får stänka ut från desamma vid det rådande luftflödet genom ventilationsanordningen.

När ventilationsanordningen 1' drivs för maximal kylning av tilluften åstadkommes sålunda en total temperatursänkning av tilluften med ca. l4° vid en total vattenförbrukning av ca. 40 l/min.

Av det vatten som tillsättes de evaporativa föràngarna 5',l0' förängas ca 5-lO%, dvs. ca l-2 l/min i resp. fuktare. Överskottet av vatten kan återvinns för t.ex. bevattningsändamål eller släpps ut, företrädesvis i dagavloppet, för undvikande av reningskostnad av detsamma.

Vid en ventilationsanordning enligt uppfinningen för konditionering av ca. 10 n? luft/s, dvs en anordning som är dimensionerad för ca. 1.000 personer, åtgår under en normal sommar i Sverige ca. 480 H3 vatten.

Den ovannämnda ventilationsanordningen är särskilt fördelaktig för användning i länder med förekomst av billigt och relativt kallt dricksvatten.

Den största fördelen med ventilationsanordningen enligt uppfinningen är att man utnyttjar det vattenflöde, som erfordras i kända utföringsformer med evaporativa förångare, till ytterligare kylning genom att låta det passera genom luft/vattenvärmeväxlaren_ 70345 anpassad besk; 2002-10-15 5209856 Ännu en fördel med ventilationsanordningen enligt uppfinningen är att tilluften fàr mindre fukthalt.

En ytterligare fördel med ventilationsanordningen enligt uppfinningen är att det vid extremt höga utomhustemperaturer är möjligt att höja det totala vattenflödet genom luft/vattenvärmeväxlaren i sà stor grad att det till de evaporativa föràngarna tillförda Vattnet näst intill börjar stänka ut fràn desamma för att pà så sätt få maximal temperatursänkning av tilluften. 70345 anpassad besk; 2002-10-15

Claims (1)

1. 520 856 10 Patentkrav Ventilationsanordning för kylning av till- respektive frànluften som matas till ett utrymme, sàsom ett rum, en lokal etc, vilken anordning innefattar ett ventilationsaggregat (2') omfattande dels en tilluftsdel (7'), vilken inrymmer minst en fläkt (6'), minst en evaporativ förängare (5') och eventuella filter (3'), och dels en frànluftsdel (8'), som inrymmer minst en fläkt (l2'), minst en evaporativ föràngare (lO'), eventuella filter (ll') och en för till- och fränluftdelen (7',8') gemensam luftvärmeväxlare (9'), varvid en luft/vattenvärmeväxlare (4') är placerad i tilluftsdelen och i tilluftens strömningsriktning före eller efter den evaporativa förängaren (5'), och att de evaporativa föràngarna (5',10') är anordnade att matas med vatten, vilket helt, delvis eller inte alls först har passerat genom luft/vattenvärmeväxlaren (4'), kännetecknad av att de vatten som ej föràngas är inrättat att direkt bortföras ur ventilationsanordningen utan att cirkuleras. ventilationsanordning enligt krav 1, kännetecknad av att vattnet är inrättat att släppas ut i en dagvattenledning. Förfarande för styrning av en ventilationsanordning för kylning av till- respektive frànluften som matas ett utrymme, sàsom ett rum, en lokal etc, vilken anordning innefattar ett ventilationsaggregat (2') omfattande dels en tilluftsdel (7'), vilken inrymmer minst en fläkt (6'), minst en evaporativ förängare (5') och eventuella filter (3'), och dels en fränluftsdel (8'), vilken inrymmer minst en fläkt (l2'), minst en evaporativ föràngare (lO'), eventuella filter ( l') och en för till- och fränluftdelen gemensam luftvärmeväxlare (9'), varvid en 70345; ändrade p-krav III; 2003-05-13 520 856 FI luft/vattenvärmeväxlare (4') är placerad i tilluftsdelen (7') och i tilluftens strömningsriktning före eller efter den evaporativa föràngaren (5'), och att de evaporativa förångarna (5,lO') är anordnade att matas med vatten, vilket helt, delvis eller inte alls först har passerat genom luft/vattenvärmeväxlaren (4'), kännetecknat av stegen: - tillförsel, vid mindre behov av kylning av tilluften, av vatten enbart till den evaporativa föràngaren (lO') i fränluftsdelen (8') för kylning av frànluften, varvid skillnaden i sensibelt entalpiinnehàll mellan tilluften och frànluften till största delen överföres medelst den gemensamma luftvärmeväxlaren (9') till tilluften för kylning av denna, varvid, i det fall luftvärmeväxlaren (9') är roterande, varvtalet kan ändras i beroende av erforderligt kylbehov, och - tillförsel, vid ett större behov av kylning av tilluften, av vatten till dels den evaporativa föràngaren (lO') i frànluftsdelen (8') och dels till luft/vattenvärmeväxlaren (4'), vilka är seriekopplade på sä sätt att vattnet strömmar först genom luft/vatten- värmeväxlaren (4'), varvid den mängd vatten, som tillföres den evaporativa föràngaren (lO'), bringas att i allt större utsträckning strömma genom luft/vattenvärme- växlaren (4') tills hälften av det vatten, som föràngaren kan ta emot, strömmar genom luft/vattenvärmeväxlaren, för kylning av bàde fràn- och tilluften, och att skillnaden i sensibelt entalpiinnehàll mellan till- och fränluften till största delen överföres till tilluften medelst luftvärmeväxlaren (9'), och - tillförsel, vid ett ännu större behov av kylning av tilluften, av vatten till de evaporativa föràngarna (5',l0')i till- och frànluftsdelen (7',8), vilka föràngare (5',lO') är med avseende på vattentillförseln 70345; ändrade p-krav III; 2003-05-13 520 856 il inbördes parallellkopplade och seriekopplade med luft- /vattenvärmeväxlaren (4'), varvid allt vatten först bringas att strömma genom luft-/vattenvärmeväxlaren och därefter till förångarna och, - tillförsel, vid extremt behov av kylning av tilluften, i det sistnämnda steget av vatten via luft/vattenvärme- växlaren (4') i sà stor mängd till de evaporativa föràngarna (5',lO') att vattnet näst intill börjar stänka ut från desamma vid det rådande luftflödet genom anordningen. 70345; ändrade p-krav III; 2003-05-13