WO2002040925A1 - Anordnung zur klimatisierung von räumen und zur trinkwassergewinnung - Google Patents

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    • Y02B30/54—Free-cooling systems

Definitions

  • the invention relates to a system with which rooms can be solar heated in winter and cooled in summer. In addition, especially in summer, the excess solar heat for distilling sea water or water that has too high an organic substance for human enjoyment is to be used for the purpose of obtaining high-quality drinking water.
  • the company MENERGA (DE OS 41 35 431) uses evaporative cooling, which occurs when water is injected into the exhaust air flow of a ventilation device, in order to cool the supply air flow via a cross-flow heat exchanger.
  • evaporative cooling which occurs when water is injected into the exhaust air flow of a ventilation device, in order to cool the supply air flow via a cross-flow heat exchanger.
  • the system is not designed for the use of sea or gray water.
  • With the cold from a water-operated evaporative cooler however, only a temperature reduction of up to 10 degrees C below the temperature of the outside air can be achieved.
  • Arrangements are therefore also known which work in several stages, which first cool the supply air and then further lower the temperature by water injection. With such multi-stage arrangements, a further temperature reduction of the supply air can be achieved in ventilation systems.
  • these systems are then increasingly complex, correspondingly expensive and also more dependent on the current humidity of the supply air, that is to say on the weather.
  • the aim of the invention is to present an arrangement and device, in particular for the warm countries of the world, with which the pressing problems of room air conditioning and the provision of drinking water can be solved in high quality for keeping people healthy.
  • the energy required for this should be obtained largely locally from solar radiation and water, especially sea water.
  • the need for electrical energy should be so small that regenerative sources are sufficient to cover it, and the system as a whole is very simple and inexpensive for use in both the smallest residential building and large objects.
  • the excess solar heat for distilling sea water or water that has too high an organic substance content for human consumption should be used for the purpose of obtaining high-quality drinking water.
  • An evaporative cooler that can be operated with sea water or contaminated water should be created for use with existing water to generate cold.
  • a heating and cooling circuit with water as the heating medium is installed in a house to be air-conditioned.
  • the main groups in this cycle are a heat / cold buffer storage, an evaporative cooler and, in the rooms to be air-conditioned, plastic capillary mats for heat or cold transfer, preferably in the plaster of the ceilings.
  • heat from solar collectors is fed in via a further circuit with a brine or a heat liquid. This heat is then given off to the water as the heat transfer medium of the heating and cooling circuit in the heating period and, if appropriate, temporarily stored in the heat / cold buffer store. From here there is a controlled supply to the capillary tube heating surfaces in the rooms to be heated. Since these heating surfaces can be operated with the smallest, heat-effective temperature differences due to the slender distribution in the surface, solar heat generation and storage is possible at a relatively low temperature.
  • the solar collectors achieve a very high level
  • the chilled ceilings possibly also wall heating or cooling surfaces, cool and heat the rooms draft-free and noiselessly and lead to a real reduction in the mean radiation temperature.
  • This special cooling is therefore much more pleasant and healthier for the human environment than conventional air conditioning. Due to the high proportion of radiation, heating is also optimal for the human organism.
  • the storage facility In summer, the storage facility is used for temporary storage of cold.
  • the cold is obtained at night with a lower outside temperature using the evaporative cooler and then fed to the capillary tube cooling ceilings during the day.
  • An evaporative cooler needs only water for the evaporation for the nightly cooling water preparation in addition to air and a small amount of electrical energy for the fan. This water can be contaminated to a limited extent, and sea water can also be used. Due to the strong salt content, some of it must be disposed of as brine. An alternative to this is returning to the sea.
  • the outside temperature in summer lets one in during the day
  • cooling water is available in the buffer storage that was only generated at night and is used for low-loss condensation.
  • the arrangement is therefore suitable to make the most important problems with home care in the hot countries decentralized, ecological and future-oriented, with a very positive effect on keeping the population healthy, and on a private basis.
  • a special device according to claim 5 for evaporative cooling in the heating and cooling water circuit contains water-conducting plastic corrugated pipe for heat transfer, which offers a larger surface for heat transfer and is at the same time flexible.
  • this tube can be rolled up with spacers placed in between, thus creating a very inexpensive heat exchanger with the necessary very large exchanger area.
  • This heat exchanger is also relatively pressure-resistant and you can run the system closed in the interest of operational safety and low maintenance with a high expansion tank with low pressure.
  • Corrugated pipe is an established mass product with simple manufacturing technology, which can also be used in less developed countries.
  • Thinner plastic corrugated pipe can also be used for the spacing, from which short pieces are cut and a pipe side expanded, so that a ring is created when the ends are put together.
  • Such rings are placed around the cooling pipe at certain necessary intervals, so that when the same is rolled up, there remain gaps in which air can flow.
  • the device also contains a suitable sleeve for holding and storing the rolled-up heat exchanger package made of corrugated tube and is at the same time a duct for the air that has to pass through.
  • the air is conveyed with the help of a fan, which can work in both negative and positive pressure mode.
  • the air flows into the heat exchanger package, it is preferably sprayed with water through spray nozzles.
  • This moist air-water mixture drips onto another corrugated tube underneath the heat exchanger package, so that even the lowest layers are wetted and kept constantly moist. Excess, non-evaporated water drips into a water bath below. From this the excess water is sucked off with a pump, filtered and fed to the spray nozzles again. The evaporated water that is missing in the water bath is replenished from the water pipe via a simple water refill device.
  • the fan in most cases conveys outside air through the heat exchanger package at night.
  • the temperatures are lower than during the day, and therefore only one-stage, Sufficiently low cooling water temperatures can be achieved for the operation of the capillary tube mat cooling ceilings on hot days.
  • the corrugated pipe surfaces are wetted by the spray nozzles and the water evaporates with the absorption of heat.
  • the passing air stream picks up the water vapor and carries it away.
  • the surface of the corrugated pipe cools down and the temperature of the heating and cooling water flowing in it is lowered.
  • the water dripping down is also cooled and after a start-up period the water bath also contains cold water, which is then returned with the spray nozzles.
  • the water is sprayed in such an amount that even the lowest corrugated pipes do not become completely dry, which provides a washing function for keeping the corrugated pipe surfaces clean.
  • the corrugated pipes are preferably made of the plastic polypropylene, which has the special property of not retaining mineral impurities, in particular water-stone-like deposits, but also salt.
  • polypropylene is also resistant to aging and corrosion, especially against sea water, the remaining parts, such as vessel walls, water bath, pipes and spray nozzles, are made of this one material. This means the best conditions for reusing old systems
  • no corrugated tubes are used as heat exchangers for evaporative cooling, but rather vessels made of a material with capillary porous water vapor permeability, in particular ceramic, are used. Appropriate plastics can also be used. This means that spray nozzles are no longer required, but dripping water is returned. An equal liquid level in all vessels can be obtained by connecting risers, as z. B. is also realized with heating oil tanks. Because the evaporation cold directly on the cooling surface occurs and not partially in the air flow, as with water spraying, the loss of cold with the exhaust air is less. So you need a little less evaporative water for the same cooling capacity.
  • FIG. 1 shows a system diagram of a combined solar heating and evaporative cooling system.
  • FIG. 2 shows an evaporative cooler as a sectional drawing
  • Solar collectors 1 are preferably set up on the flat roof of a house, to which pipes, flow and return are connected.
  • the circulation of a brine or heat transfer fluid contained therein takes over the solar circulation pump 2, which is controlled by an electronic temperature difference controller.
  • the solar heat is released via a solar heat exchanger 3 to the heat transfer medium water in the heat accumulator 6. This forms one second circuit and is promoted by the circulation pump 5 to the evaporative cooler 4.
  • An expansion vessel 7 arranged there is dimensioned with a low admission pressure so that only small pressures can arise in the evaporative cooler due to the temperature expansion of the water.
  • the room 8 to be air-conditioned is equipped with a heating and cooling ceiling 9.
  • a heating and cooling ceiling 9 can consist of pipes laid in the ceiling plaster.
  • Plastic capillary tube mats are preferably used, which realize a delicate heat distribution and so the heating and cooling ceiling can be operated with the lowest temperature spread.
  • the same system can also be arranged vertically as a wall heater 10. It is well suited for heating, but only as a cooling element with reduced effectiveness.
  • the circulating pump 11 conveys program-controlled heating or cooling water through the wall heating 8 and / or heating and cooling ceiling 9 for heating or cooling the room 8. Cooling water is preferably generated at night when the outside air temperatures are lower than during the day.
  • the device provided for this purpose is shown in FIG. 2.
  • An inner container is formed by the upper casing 12 and the waterproof lower part 13, which has a bottom and stands on an insulating plate 14, which is preferably made of a foam.
  • An inner air duct 15 with a likewise round cross section is arranged in the center, which stands on a support device 16 which is supported on the lower part 13.
  • a fan 17 is installed, which can be designed in various known designs. If the latter realizes a higher suction draft, one can reduce the gaps between the corrugated plastic tubes 18, then uses a little more electricity for the operation of the fan, but less evaporation water.
  • Polypropylene is a plastic corrugated tube 18 according to
  • the device is provided on the outside with a cladding to protect it from the weather and to guide the air, preferably in the form of a dome-shaped sheath 22.
  • This can consist of narrow sheets screwed apart, but can also be formed entirely of fiber-reinforced plastic.
  • the dome shape offers wind resistance for installation especially on flat roofs, is functional and architecturally easy to handle, especially in countries with an Arabic style.
  • the fan 17 is switched on in a time-controlled or temperature-controlled manner and then sucks in outside air 23.
  • the spray nozzles 19 spray so much water onto the plastic corrugated pipe 18 that even the lowermost pipes do not become dry as a result of the evaporation, but instead constant constituents are washed off into the water bath 20.
  • parts 12, 13, 15, 18 and 19 consist only of one plastic, polypropylene.
  • the water refill device 21 preferably designed as a float valve, allows water to flow in when consumption has occurred due to evaporation. If clean fresh water can be used as the evaporation water, it is sufficient to drain and rinse the water bath at longer intervals. If salt water or heavily polluted water is used, a proportion of water must be continuously removed from the water bath 20; if sea water is used, it is best to return it to the sea in order to limit the salt concentration in the spray water. For this purpose, the water bath 20 contains an overflow on the side opposite the entry point and / or vertical walls in the water bath 20 for river diversion. Only the amount of water that emerges from the nozzles is set. This must be increased to such an extent that salt precipitation does not occur in a disruptive amount.
  • the solar heat can be switched from the solar heat exchanger 3 to a heat exchanger (not shown) in the evaporator of a drinking water distillation device by means of a manual switch (not shown).
  • the condensation can then often take place in an air-cooled, fan-operated condenser.
  • this condenser can also be a tube heat exchanger which, analogous to the solar heat exchanger 3, in the lower area of the heating / cooling Buffer storage is arranged and so uses the cold water obtained at night for drinking water production.

Abstract

Erfindungsgemäß ist die Anordnung dadurch gekennzeichnet, dass die Solarkollektoren (1), ein Kühler (4) und eine Kapillarmatte zum Heizen und Kühlen (9, 10) mit einem Wärmespeicher (6) verbunden sind und die Umwälzpumpen (2, 5, 11), der Ventilator (17) und Sprühdüsen (19) so gesteuert sind, dass die Anordnung wechselweise als eine Heizung oder Kühlung für den Raum (8) wirkt. Eine weitere Aufgabe ist die Trinkwassergewinnung bei auftretendem Energieüberschuss. Zur Kälteerzeugung soll bei Einsatzlagen mit vorhandenem Wasser ein Verdunstungskühler geschaffen werden, der mit Meerwasser oder verunreinigtem Wasser betrieben werden kann.

Description

[Patentanmeldung]
[Bezeichnung der Erfindung]
Anordnung zur Klimatisierung von Räumen und zur Trinkwas- sergewinnung
[Beschreibung]
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage mit der im Winter Räume solar beheizt und im Sommer gekühlt werden können. Zusätzlich, insbesondere in der Sommerzeit, ist die überschüssige Solarwärme zur Destillation von Meerwasser oder von Wasser, das für den menschlichen Genuss einen zu hohen Gehalt an organischen Substanzen besitzt, zum Zwecke der Gewinnung von hochwertigem Trinkwasser einzusetzen.
Derartige Lösungen sind insbesondere für die warmen Länder der Erde geeignet, die über wenig Trinkwasser und Strom, aber viel Sonneneinstrahlung verfügen.
[Stand der Technik]
Mit der Wärme aus thermischen Solaranlagen unter Nutzung eines Zwischenspeichers zu Heizen oder zu Kühlen ist bekannt. Es sind auch seit dem Altertum Einrichtungen zur Kühlung von Gefäßen und Räumen mittels Kälte bekannt, die bei der Verdunstung von Wasser frei wird.
So nutzt die Firma MENERGA (DE OS 41 35 431) Verdunstungskälte, die bei der Eindüsung von Wasser in den Abluftstrom eines Lüftungsgerätes auftritt, um den Zuluftstrom über einen Kreuzstromwärmetauscher zu kühlen. Es wird hier aber nur Kaltluft, kein Kaltwasser gewonnen. Für den Einsatz von Meer- oder Grauwasser ist das System nicht ausgelegt. Mit der Kälte aus einem wasserbetriebenen Verdunstungskühler kann aber nur eine Temperaturabsenkung bis maximal 10 Grad C unter die Temperatur der Außenluft erreicht werden. Bekannt sind deshalb auch Anordnungen die mehrstufig arbeiten, die zuerst die Zuluft kühlen und anschließend durch Wassereindüsung die Temperatur weiter , absenken. Mit solchen mehrstufigen Anordnungen kann in Lüftungsanlagen eine weitere Temperaturabsenkung der Zuluft erreicht werden. Diese Anlagen sind dann aber zunehmend aufwendig, entsprechend teuer und auch stärker abhängig von der aktuellen Feuchtigkeit der Zuluft, also von der Witterung.
[Aufgabe der Erfindung]
Das Ziel der Erfindung besteht darin, insbesondere für die warmen Länder der Erde, eine Anordnung und Vorrichtung darzustellen, mit der die drängenden Probleme der Raumklimatisierung und der Trinkwasserbereitstellung in hoher Qualität für die Gesunderhaltung der Menschen gelöst werden können. Die notwendige Energie dafür soll weitestgehend dezentral aus der Solarstrahlung und aus Wasser, insbeson- dere Meerwasser, gewonnen werden. Der Bedarf an Elektroenergie soll so klein sein, dass regenerative Quellen für deren Deckung ausreichen, und die Anlage insgesamt sehr einfach und kostengünstig für die Anwendung sowohl im kleinsten Wohnhaus, aber auch in großen Objekten ist. Zusätzlich soll insbesondere in der Sommerzeit, die überschüssige Solarwärme zur Destillation von Meerwasser oder von Wasser, das für den menschlichen Genuss einen zu hohen Gehalt an organischen Substanzen besitzt, zum Zwecke der Gewinnung von hochwertigem Trinkwasser eingesetzt werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Anordnung zu schaffen, mit der je nach Erfordernis Raumheizung und Raumkühlung autark unter Nutzung der Sonnenenergie ermöglicht wird, ohne Umweltbelastungen und in technischer Einfachheit, für geringste Anforderungen an Verständnis und Aufwand für die Wartung. Eine weitere Aufgabe ist die Trinkwassergewinnung bei auftretendem Energieuberschuss. Zur Kälteerzeugung soll bei Einsatzlagen mit vorhandenem Wasser ein Verdunstungskühler geschaffen werden, der mit Meerwasser oder verunreinigtem Wasser betrieben werden kann.
Lösung Die Erfindung wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs eins gelöst.
In einem zu klimatisierenden Haus wird ein Heiz- und Kühlkreislauf mit Wasser als Wärmemedium installiert. Zu diesem Kreislauf gehören als Hauptgruppen ein Wärme/Kälte- Pufferspeicher, ein Verdunstungskühler und in den zu klimatisierenden Räumen Kunstoff-Kapilarmatten zur Wärme- bzw. Kälteübertragung, vorzugsweise im Putz der Decken. In dem Wärmespeicher wird über einen weiteren Kreislauf mit einer Sole bzw. einer Wärmeflüssigkeit Wärme von Solarkol- lektoren eingespeist. Diese Wärme wird dann in der Heizperiode an das Wasser als Wärmeträgermedium des Heiz-und Kühlkreislaufes abgegeben und gegebenenfalls im Wärme/Kälte-Pufferspeicher zwischengespeichert . Von hier erfolgt dann eine gesteuerte Zuführung zu den Kapillarrohr-Heizflächen in den zu heizenden Räumen. Da diese Heizflächen aufgrund der feingliedrigen Verteilung in der Fläche mit geringsten, heizwirksamen Temperaturunterschieden betrieben werden können, ist die solare Wärmegewinnung und -speicherung bei relativ geringer Temperatur möglich.
Dadurch erreichen die Solarkollektoren eine sehr hohe
Wärmeeffizienz und auch die Speicherung ist leichter und verlustarmer.
Die Kühldecken, gegebenenfalls auch Wandheiz- bzw. Kühlflä- chen kühlen und heizen die Räume zugfrei und geräuschlos und führen zu einer wirklichen Absenkung der mittleren Strahlungstemperatur. Diese spezielle Kühlung ist für die Umgebung des Menschen deshalb viel angenehmer und gesünder als eine herkömmliche Klimatisierung. Durch den hohen Strahlungsanteil ist auch die Heizung für den menschlichen Organismus optimal.
Im Sommer wird der Speicher zur Zwischenlagerung von Kälte genutzt. Die Kälte wird in der Nacht, bei geringerer Außentemperatur mit Hilfe des Verdunstungskühlers gewonnen und dann am Tag den Kapillarrohr-Kühldecken zugeführt.
Ein Verdunstungskühler benötigt für die nächtliche Kühlwasserbereitung außer Luft und einer geringen Menge Elektroenergie für den Ventilator, nur Wasser für die Verdunstung. Dieses Wasser kann in Grenzen verschmutzt sein, ebenso kann Meerwasser genutzt werden. Aufgrund des starken Salzanteils uss ein Teil als Sole entsorgt werden. Eine Alternative hierfür ist die Rückführung ins Meer.
Insbesondere in Wüstengebieten ist Wasser bekanntlich sehr knapp. In diesen Regionen sind aber die Nachttemperaturen häufig sehr niedrig. Die Anordnung kann dort ohne bzw. nur bei besonders großer Hitze auch mit Verdunstungswasser betrieben werden.
Es wird also nur die Nachtkälte der Luft mit dem Wärmetau- scher des Verdunstungskühlers gewonnen und im Wärme/Kälte- Puffer-speicher für den nächsten Tag gespeichert.
Im Sommer werden die Solarkollektoren nur zu einem geringen
Teil für die Warmwasserbereitung benötigt.
Aus diesem Grund ist es möglich die überschüssige Solarwär- me an ein Destillationsgerät abzugeben (bereits bekannt) , dass aus Meerwasser durch Verdampfung und Kondensation
Trinkwasser erzeugt.
Die Außentemperatur im Sommer lässt bereits am Tag eine
Kondensation des Verdampfers zu. Hier würde dann die Solar- wärme sowie auch das Meerwasser kostenlos zur Verfügung stehen, so dass Wasserdampfverluste ohne weiteres akzeptabel wären.
Bei der Nutzung von knappem Trinkwasser ist eine hohe Effektivität dringend erforderlich. Für diese Variante steht im Pufferspeicher Kühlwasser zur Verfügung, dass nur in der Nacht erzeugt wurde und zur verlustarmen Kondensation genutzt wird.
Auf diese Weise sollen die Voraussetzungen für die flächendeckende Versorgung von Wohngebieten erfüllt werden. Die Nutzung von Sonnenergie ist durch die dezentrale Anordnung Vorteilhafter, relativ störungsunabhängiger auf die Wirtschaftseinheit eines Privathaushaltes angepasst. Die Energie- und Trinkwasserversorgung kann weitgehend durch die Verlegung von Meerwasserleitungen entspannt werden.
Die Anordnung ist somit geeignet die wichtigsten Probleme bei der Hausversorgung in den heißen Ländern dezentral, ökologisch und zukunftsgerecht zu gestalten, dazu mit sehr positivem Effekt für die Gesunderhaltung der Bevölkerung, und dies auf privater Grundlage.
Eine speziell Vorrichtung gemäß Anspruch 5 zur Verdunstungskühlung im Heiz-und Kühlwasserkreislauf enthält zur Wärmeübertragung wasserführendes Kunststoff-Wellrohr, das eine größere Oberfläche zur Wärmeübertragung bietet und gleichzeitig biegsam ist. Dadurch kann dieses Rohr mit zwischengelegten Abstandshaltern aufgerollt werden und somit entsteht ein sehr preisgünstiger Wärmetauscher mit der notwendigen sehr großen Tauscherfläche. Dieser Wärmetauscher ist außerdem relativ druckfest und man kann die Anlage dadurch im Interesse der Betriebssicherheit und des geringen Wartungsaufwandes geschlossen mit einem hoch angeordneten Ausdehnungsgefäß mit geringem Vordruck fahren. Wellrohr ist ein eingeführtes Massenprodukt mit einfacher Herstellungstechnologie, das auch in wenig entwickelte Länder einsetzbar ist.
Für die Abstandshaltung kann ebenfalls dünneres Kunststoff- wellrohr genutzt werden, von dem man kurze Stücke schneidet und eine Rohrseite aufweitet, so dass ein Ring entsteht, wenn die Enden zusammen gesteckt werden. Solche Ringe werden in gewissen notwendigen Abständen um das Kühlrohr gelegt und es verbleiben so beim Aufrollen desselben Zwi- schenräume, in denen Luft strömen kann.
Die Vorrichtung enthält im weiteren eine geeignete Hülle für Halterung und Lagerung des aufgerollten Wärmetauscherpaketes aus Wellrohr und ist gleichzeitig eine Führung der Luft, die hindurchgehen muss. Die Förderung der Luft geschieht mit Hilfe eines Ventilators, der sowohl im Unterdruck- als auch Überdruckbetrieb arbeiten kann.
Dort, wo die Luft in das Wärmetauscherpaket hineinströmt, wird diese vorzugsweise durch Sprühdüsen mit Wasser be- sprüht. Dieses feuchte Luft-Wasser-Gemisch tropft auf weiteres, darunterliegendes Wellrohr des Wärmetauscherpaketes und so werden auch die untersten Lagen benetzt und ständig feucht gehalten. Überschüssiges, nicht verdunstetes Wasser tropft in ein darunter angeordnetes Wasserbad. Aus diesem wird das anfallende überschüssige Wasser mit einer Pumpe abgesaugt, gefiltert und den Sprühdüsen erneut zugeführt. Das verdunstete, im Wasserbad fehlende Wasser wird aus der Wasserleitung ergänzt über eine einfache Wassernachfüllein- richtung.
In Betrieb fördert der Ventilator in den meisten Fällen nächtlich Außenluft durch das Wärmetauscherpaket. Nachts sind die Temperaturen niedriger als am Tage, und somit können mit dem Verdunstungskühler nur einstufig betriebene, ausreichend niedrige Kühlwassertemperaturen für den Betrieb der Kapillarrohrmatten-Kühldecken an heißen Tagen erzielt werden.
Durch die Sprühdüsen werden die Wellrohroberflächen benetzt und das Wasser verdunstet mit Wärmeaufnahme. Der vorbeistreichende Luftstrom nimmt den entstehenden Wasserdampf auf und führt ihn fort. Die Oberfläche des Wellrohres kühlt ab und die Temperatur des darin fließenden Heiz- und Kühlwassers wird abgesenkt. Auch das unten abtropfende Wasser ist gekühlt und nach einer Anlaufzeit enthält auch das Wasserbad kaltes Wasser, das dann mit den Sprühdüsen wieder rückgeführt wird. Das Wasser wird in einer solchen Menge aufgedüst, dass auch die untersten Wellrohre nicht ganz trocken werden, damit ist eine Waschfunktion zur Sauberhaltung der Wellrohroberflächen gegeben.
Die Wellrohre bestehen vorzugsweise aus dem Kunststoff Polypropylen, der die besondere Eigenschaft hat mineralische Verunreinigungen, insbesondere wassersteinähnliche Ablagerungen, aber auch Salz, nicht festzuhalten. Da Polypropylen aber auch alterungs- und korrosionsfest ist, besonders auch gegen Meerwasser, bestehen auch die übrigen Teile, wie Gefäßwände, Wasserbad, Rohre und Sprühdüsen aus diesem einen Werkstoff. Damit bestehen beste Voraussetzun- gen für die Wiederverwendung von Altanlagen
In einer zweiten Bauweise werden als Wärmetauscher zur Verdunstungskühlung keine Wellrohre genutzt, sondern es werden Gefäße eingesetzt aus einem Material mit kapillarporöser Wasserdampfdurchlässigkeit, insbesondere aus Keramik. Auch entsprechende Kunststoffe sind nutzbar. Damit sind keine Sprühdüsen mehr erforderlich, abtropfendes Wasser wird aber rückgeführt. Ein gleicher Flüssigkeitsstand in allen Gefäßen kann erhalten werden durch verbundene Steigrohre, so wie dies z. B. auch bei Heizöltanks realisiert wird. Da hierbei die Verdunstungskälte direkt auf der zu kühlenden Oberfläche anfällt und nicht teilweise auch im Luftstrom, wie bei der Wasserversprühung, ist der Kälteverlust mit der Abluft geringer. Man braucht also etwas weniger Verdunstungswasser für die gleiche Kälteleistung. Diesem Vorteil steht aber der Nachteil gegenüber, dass mineralische Ablagerungen aus dem Wasser die Kapillaren zusetzen können und man deshalb aufbereitetes Wasser benötigt. Das Wasser wird in den Gefäßen kalt und fließt dann nach oben heraus durch die Steigrohre und eine Pumpe in einen offenen Wärmespeicher, der auch aus Kunststoff bestehen kann oder in einer bekannten, flexiblen Bauart erstellt werden kann. Auch durch die Heiz- und Kühlflächen fließt das Wasser dann drucklos. Gelöster Sauerstoff ist in diesem Heiz- und Kühlmediuirt problemlos, da die Rohrleitungen alle aus Kunststoff bestehen können. Diese Bauform ist besonders für Standorte mit hohem Wasserpreis geeignet.
[Beispiele] Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
Es zeigen
Fig. 1 ein Anlagenschema einer kombinierten Solarheiz- und Verdunstungskühlanlage Fig. 2 einen Verdunstungskühler als SchnittZeichnung
Vorzugsweise auf dem Flachdach eines Hauses sind Solarkollektoren 1 aufgestellt, an die Rohrleitungen, Vorlauf und Rücklauf, angeschlossen sind. Die Umwälzung einer darin enthaltenen Sole bzw. Wärmeträgerflüssigkeit übernimmt die Solarumwälzpumpe 2, die von einem elektronischen Temperaturdifferenzregler angesteuert wird. Über einen Solarwärmetauscher 3 wird die Solarwärme abgegeben an das Wärmeträgermedium Wasser im Wärmespeicher 6. Dieses bildet einen zweiten Kreislauf und wird durch die Umwälzpumpe 5 zum Verdunstungskühler 4 gefördert.
Ein dort angeordnetes Ausdehnungsgefäß 7 ist mit geringem Vordruck so dimensioniert, dass im Verdunstungskühler durch die Temperaturausdehnung des Wassers nur geringe Drücke entstehen können.
Der zu klimatisierende Raum 8 ist mit einer Heiz- und Kühldecke 9 ausgestattet. Diese kann aus im Deckenputz verlegten Rohren bestehen. Vorzugsweise werden Kunststoff- Kapillarrohrmatten verwendet, die eine feingliedrige Wärmeverteilung realisieren und die Heiz- und Kühldecke so mit geringster Temperaturspreizung betrieben werden kann. Ein gleiches System kann auch senkrecht als Wandheizung 10 angeordnet sein. Die ist zur Heizung gut geeignet, als Kühlelement aber nur mit verminderter Effektivität.
Die Umwälzpumpe 11 fördert programmgesteuert Heiz- bzw. Kühlwasser durch die Wandheizung 8 und/oder Heiz- und Kühldecke 9 zur Erwärmung oder Kühlung des Raumes 8. Kühlwasser wird vorzugsweise nachts erzeugt, wenn die Temperaturen der Außenluft niedriger sind als am Tage. Die dazu vorgesehene Vorrichtung ist in Figur 2 dargestellt. Ein innerer Behälter wird gebildet durch den oberen Mantel 12 und das wasserdichte Unterteil 13, das einen Boden hat und auf einer Isolierplatte 14 steht, die vorzugsweise aus einem Schaumstoff besteht.
Mittig ist ein innerer Luftkanal 15 mit ebenfalls rundem Querschnitt angeordnet, der auf einer Trageinrichtung 16 steht, die sich auf dem Unterteil 13 abstützt. Oben ist im inneren Luftkanal 15 ein Ventilator 17 eingebaut, der in verschiedener, bekannter Bauart ausgeführt sein kann. Wenn dieser einen höheren Saugzug realisiert, kann man die Zwischenräume zwischen den KunststoffWellrohren 18 mindern, verbraucht dann etwas mehr Strom für den Betrieb des Ventilators, aber weniger Verdunstungswasser. Zur kostengünsti- gen Realisierung einer großen Wärmeaustauschfläche aus Polypropylen ist ein Kunststoffwellrohr 18 gemäß
Zeichnung aufgerollt, durch das dass zu kühlende Wasser fließt. Diese Rohre haben untereinander einen Abstand, der das Durchströmen von Luft ermöglicht. Als Abstandshalter sind vorzugsweise zusammengesteckte Ringe aus einem dünneren Wellrohr aus gleichem Kunststoffmaterial vorgesehen, die in regelmäßigem Abstand vor dem Aufrollen des Kunststoff-Wellrohres 18 um dieses herumgelegt werden. Es sind aber auch andere Bauarten, wie z. B. ausgeschnittene Bleche als Abstandshalter einsetzbar. Oberhalb des KunststoffWellrohres 18 sind Sprühdüsen 19 vorgesehen, die Wasser aufspritzen. Dieses wird aus dem Wasserbad 20 im Unterteil 13 entnommen, durch eine nicht dargestellte Pumpe sowie Grob- und Feinfilter, Rohre und Ringleitung den Sprühdüsen 19 zugeführt. Wasser das nicht verdunstet ist, tropft in das Wasserbad 20 und wird bei Niveauabfall durch eine einfache Wassernachfülleinrichtung 21 aus der Wasserzuleitung ergänzt. Die Vorrichtung erhält nach außen eine Verkleidung gegen Witterungseinflüsse und zur Luftführung, vorzugsweise ausgebildet als kuppeiförmige Umhüllung 22. Diese kann aus auseinandergeschraubten, schmalen Blechen bestehen, aber auch im ganzen aus faserverstärktem Kunststoff gebildet sein. Die Kuppelform bietet Windfestigkeit für die Aufstellung insbesondere auf Flachdächern, ist funktionsgerecht und architektonisch gut handhabbar, insbesondere in Ländern mit arabisch geprägter Bauweise. Zum nächtlichen Betrieb wird der Ventilator 17 zeit- oder temperaturgesteuert zugeschaltet und saugt dann Außenluft 23 an. Diese strömt durch Öffnungen oder den umlaufenden Abstand zum Boden in den Raum unterhalb der kuppeiförmigen Umhüllung 22, dann von oben durch die Zwischenräume zwischen den Kunststoff ellrohren 18 nach unten, im inneren Luftkanal 15 wieder nach oben und durch den Ventilator 17 hoch ins Freie zur Abführung des Wasserdampfes und eventueller Geräusche.
Die Sprühdüsen 19 sprühen soviel Wasser auf das Kunststoffwellrohr 18, dass auch die untersten Rohre durch die Ver- dunstung nicht trocken werden, sondern ein ständiges Abwaschen von Feststoff-bestandteilen in das Wasserbad 20 erfolgt. Zur Verhinderung von Ablagerungen, insbe-sondere von Härtebildnern und Salzen und für eine hohe Korrosionsbeständigkeit bestehen die Teile 12, 13, 15, 18 und 19 nur aus dem einen Kunststoff Polypropylen.
Die Wassernachfülleinrichtung 21, vorzugsweise als Schwimmerventil ausgeführt, last Wasser zufließen, wenn durch die Verdunstung Verbrauch eingetreten ist. Wenn als Verdunstungswasser sauberes Süßwasser eingesetzt werden kann genügt es, in längeren Zeitabständen das Was-, serbad durch ablassen und spülen zu Entschlammen. Bei Verwendung von Salzwasser oder stärker verschmutztem Wasser muss ständig ein Wasseranteil aus dem Wasserbad 20 abgeführt werden, bei Verwendung von Meerwasser am besten in das Meer zurück, um so die Salzkonzentration im Sprühwasser zu begrenzen. Dazu enthält das Wasserbad 20 einen Überlauf an der der Einlaufstelle entgegengesetzten Seite und/oder senkrechte Wände im Wasserbad 20 zur Flussumleitung. Eingestellt wird hierzu nur die Wassermenge, die aus den Düsen austritt. Diese muss soweit erhöht werden, dass Salzausfällungen nicht in störender Menge auftreten. Im Sommer kann die Solarwärme mittels nicht eingezeichneter Handumschaltung vom Solarwärmetauscher 3 auf einen nicht dargestellten Wärmetauscher im Verdampfer eines Trinkwas- ser-Destillationsgerätes umgeschaltet werden. Die Kondensation kann dann oft in einem luftgekühlten, ventilatorbetriebenen Kondensator erfolgen. Dieser Kondensator kann aber auch ein Rohrwärmetauscher sein, der analog dem Solarwärmetauscher 3, im unteren Bereich des Wärme/Kälte- Pufferspeichers angeordnet ist und so das nächtlich gewonnene Kaltwasser für die Trinkwassergewinnung nutzt.
[Bezugszeichen]
Solarkollektoren Solarumwälzpumpe Solarwärmetauscher Verdunstungskühler Umwälzpumpe zur Verdunstungskühlung Wärmespeicher Ausdehnungsgefäß zu klimatisierender Raum 9 Heiz- und Kühldecke mit Kapillarmatten 0 Wandheizung mit Kapillarmatten 1 Umwälzpumpe Raumtemperierung
12 oberer Mantel des Verdunstungsteils
13 Unterteil mit Wasserbad 14 Isolierplatte
15 innerer Luftkanal
16 Trageinrichtung
17 Ventilator
18 Kunstoff ellrohr 19 Sprühdüsen
20 Wassernachfülleinrichtung
21 Wasserbad
22 kuppeiförmige Umhüllung
23 Luft

Claims

[Patentansprüche]
1. Anordnung zur Klimatisierung von Räumen und zur Trink- wassergewinnung, bestehend aus Solarkollektoren, einem
Kreislauf mit Wärme/Kühlmittel, Wärmetauscher, Speichereinheit und Pumpen, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarkollektoren (1) , ein Kühler (4) und eine Kapillarmatte zum Heizen und Kühlen (9, 10) mit einem Wärme- Speicher (6) verbunden sind,
- und die Umwälzpumpen (2,5,11), der Ventilator (17) und Sprühdüsen (19) so gesteuert sind, dass die Anordnung wechselweise eine Heizung oder Kühlung für den Raum(8)ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Heizung des Raumes (8) die Umwälzpumpen (5), der Ventilator (17) und Sprühdüsen (19) abgeschaltet sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kühlung die Umwälzpumpen (2) stillgelegt ist und der Kühler (4) insbesondere nachts und die Kapillarmatte (9, 10) am Tage über die jeweiligen Umwälzpumpen angeschaltet sind,
4. Anordnung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Betrieb bei Energieuberschuss die Solarkollektoren mit einem Destillationsgerät zur Trinkwassergewinnung verbunden sind.
5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Solarkreislauf (2) getrennt von den anderen, über einen Wärmetauscher (3) mit dem Wärmespeicher (6) ver- bunden ist und eine besondere Wärmeträgerflüssigkeit enthält.
6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeich- net, dass die anderen Kreisläufe über den Wärmespeicher (6) direkt verbunden sind und Wasser enthalten.
7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler (4) ein Verdunstungskühler ist.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlfläche (18) aus gewickeltem Kunststoff-Wellrohr aus Polypropylen besteht.
9. Anordnung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass über der Kühlfläche (18) Sprühdüsen (19) und unterhalb ein Wasserbad (21) zum Wassersammeln angeordnet sind.
10. Anordnung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeich- net, dass innerhalb des gewickelten Kunststoff-Wellrohres ein Luftkanal mit einem darüber liegenden Ventilator (17) angeordnet ist.
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