WO2004055444A1 - Luftbefeuchtungsanlage - Google Patents

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WO2004055444A1
WO2004055444A1 PCT/EP2002/014474 EP0214474W WO2004055444A1 WO 2004055444 A1 WO2004055444 A1 WO 2004055444A1 EP 0214474 W EP0214474 W EP 0214474W WO 2004055444 A1 WO2004055444 A1 WO 2004055444A1
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air humidification
permeate
humidification system
pressure
osmosis
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PCT/EP2002/014474
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Ludwig Michelbach
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Ludwig Michelbach
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F6/00—Air-humidification, e.g. cooling by humidification
    • F24F6/12—Air-humidification, e.g. cooling by humidification by forming water dispersions in the air
    • F24F6/14—Air-humidification, e.g. cooling by humidification by forming water dispersions in the air using nozzles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F6/00—Air-humidification, e.g. cooling by humidification
    • F24F2006/006—Air-humidification, e.g. cooling by humidification with water treatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24F6/00—Air-humidification, e.g. cooling by humidification
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    • F24F6/14—Air-humidification, e.g. cooling by humidification by forming water dispersions in the air using nozzles
    • F24F2006/146—Air-humidification, e.g. cooling by humidification by forming water dispersions in the air using nozzles using pressurised water for spraying
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/54—Free-cooling systems

Definitions

  • the invention relates to an air humidification system according to the preamble of patent claim 1.
  • duct humidification is often provided today, i.e. Humidified air is blown into an area to be humidified via an air duct.
  • the air in the duct is humidified by introducing water from the nozzles into the air duct at high pressures. Due to the high pressures, the water particles can be introduced into the air stream in a kind of aerosol mist, so that a very effective evaporation is guaranteed with negligible water loss.
  • the object of the present invention is to build such an air humidification system even more compact.
  • a core idea of the present invention is to integrate the osmosis system even more directly into the actual air humidification system and thus to prevent the osmosis system from working largely independently of the pressurized water line system of the air humidification system.
  • the osmosis system is provided for this purpose directly in the pressurized water line system, ie in the pressure area of the air humidification system.
  • the high-pressure pump is designed to be infinitely variable. This is preferably done in that the high pressure pump interacts with a continuously variable frequency converter.
  • the stepless controllability of the high pressure pump can be used to control or regulate the application rate of the air humidification device.
  • the - interposed osmosis system is designed in such a way that it is fully functional over the variable pressure range and the variable water demand range.
  • the osmosis system is designed with a control or regulable ion center return and / or permeate return. This allows the salinity of the osmosis system to be regulated continuously. At the same time, the modules can be rinsed, even if the air humidification system consumes no or only a comparatively small amount of water. Due to the proposed permeate and / or K-concentrate concentrate, the osmosis system can easily be introduced directly into the passage between the pressure booster and nozzles or nozzle sticks. In the prior art, temporary stores or tanks were regularly provided, which served as buffers for the desalinated water.
  • one or more pressure reducers are arranged within the concentrate return and / or within the permeate return in order to be able to lead the permeate or concentrate from the high pressure area back to the low pressure inlet of the single high pressure pump.
  • the conductance of the permeate provided is difficult to measure directly in the supply line to the nozzle assemblies due to the high pressures that occur, it is provided according to an advantageous embodiment of the present invention to arrange a conductivity sensor downstream of the at least one pressure reducer in the permeate return.
  • the conductivity sensor is exposed to significantly lower pressures, so that its construction is simpler and therefore less expensive.
  • a detection of the flow rate of the water supplied to the nozzle assemblies in the pressurized water line system can also be avoided by detecting the amount of fresh water inlet immediately before the high-pressure pump or the osmosis system and the amount of the discarded concentrate in a concentrate counter as a second Measured variable is recorded.
  • the amount of permeate delivered to the nozzle assemblies then results from the difference in the amount of fresh water minus the discarded amount of concentrate.
  • the compact structure of the air humidification system can be further improved in that valves are provided which control individual nozzle assemblies.
  • At least one humidity sensor can be provided in the air duct and preferably also in the room to be humidified, in order to provide a control variable for a central control device and to control the (only) high-pressure pump and / or the valves accordingly ,
  • FIG. 1 shows a first embodiment of an air humidification system according to the invention
  • FIG. 2 shows the air humidification system according to FIG. 1, including the control or regulation-technical connection to a central control device in a schematic representation
  • FIG. 3 shows a modified embodiment of the air humidification system according to the invention according to FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a modified embodiment of the air humidification system according to the invention according to FIG. 3.
  • a first advantageous embodiment of the air humidification system according to the invention according to FIGS. 1 and 2 comprises a pressurized water line system 11 with a plurality of nozzles 12, 13 or nozzle sticks 27, 28 and a reverse osmosis system 14 that is at least partially, but preferably completely, integrated into the pressurized water line system.
  • a hardness degree monitoring device 36, a first pressure sensor 37, a filter 38, a second pressure sensor 39 and a solenoid valve 40 as well as a water meter 26 and a pressure switch 41 are connected downstream of a raw water inlet 35 into a raw water line 58.
  • a subsequent high-pressure pump 17 is coupled to a continuously adjustable frequency converter 18 and at the same time serves as a pressure-increasing device for the pressurized water line system 11 and as an osmosis pump for the reverse osmosis system 14.
  • a third pressure sensor 42 is assigned to the output of the high-pressure pump 17.
  • the output of the high-pressure pump 17 is connected to a raw water inlet 44 at least one, preferably a plurality of parallel-connected modules 15 and reverse osmosis 16 • coupled.
  • the concentrate leaves the reverse osmosis modules 15 and 16 via a concentrate line 45, the permeate leaves the reverse osmosis modules 15 and 16 via a permeate line 46.
  • the reverse osmosis modules 15 and 16 have a control valve 49 in the concentrate line 45, which is preferably designed as a 2-way control valve , downstream.
  • An outlet of the control valve 49 leads via a concentrate return 19 with at least one pressure reducer 21, 22 between the solenoid valve 40 and the water meter 26 to the raw water line 58.
  • the other outlet of the control valve 49 is connected to a concentrate drain 48 via a water meter 47.
  • a reverse tap 51, a permeate return 20 and a further pressure sensor 43 are connected downstream of the reverse osmosis modules 15 and 16 in the permeate line 46.
  • the permeate is then fed to the air humidification device. There it is distributed via at least one valve 32 to one or more nozzle assemblies 27, 28 with one or more nozzles 12, 13 and sprayed into an air duct 33.
  • the humidified air passes through the air duct 33 into a room 34 to be air-conditioned.
  • At least one humidity sensor 29, 30 can be provided in the air duct 33 and preferably also in the room 34.
  • the permeate return 20 is connected to the raw water line 58 via a control valve 50, at least one pressure reducer 23, 24 and via a conductivity sensor 25.
  • the air humidification system can be controlled or regulated via a control device 31.
  • Raw water which was usually decalcified in a softening system, is fed to the system via the raw water inlet 35.
  • the hardness degree monitoring device 36 is provided to detect the hardness degree of the raw water, so that if a predetermined limit value is exceeded, the further supply of raw water, for example by closing the solenoid valve 40, can be automatically or manually prevented.
  • the reverse osmosis system is preferably switched off automatically when the value exceeds 1 ° dH. This prevents the water with a higher degree of hardness from reaching the reverse osmosis modules 15 and 16. This would result in the reverse osmosis modules becoming clogged.
  • the filter 38 in the raw water line 58 ensures that particles are separated from the raw water that could contaminate, clog or damage the high-pressure pump 17 and the reverse osmosis modules 15 and 16.
  • the solenoid valve 40 can be closed when the system is switched off, for example to enable the system to be flushed.
  • the high-pressure pump 17 serves to press the raw water with pressure, in the order of magnitude 2 to 140 bar, into the reverse osmosis modules 15 and 16, and is at the same time a pressure-increasing device for the pressurized water line system 11.
  • the high-pressure pump 17 is designed to be infinitely variable and can be set with an infinitely variable one Frequency converter 18 cooperate.
  • the infinitely variable adjustability can be used to control or regulate the amount of permeate that is applied in the air humidification device.
  • the high-pressure pump 17 is set such that as much raw water is supplied to the reverse osmosis modules 15 and 16 as the permeate required at the nozzle sticks 27, 28 or nozzles 12, 13 for air humidification. Intermediate storage of the permeate in a container is therefore not necessary.
  • the pressure at the outlet of the high-pressure pump 17 can be set, for example, as a function of the values which are detected by the humidity sensors 29, 30, the fourth pressure sensor 43, the conductivity sensor 25 and the water meters 26 and 47.
  • the reverse osmosis modules 15 and 16 can preferably be switched on and off, depending on the amount of permeate required.
  • the control valve 49 in the concentrate line 45 can preferably be used to set automatically, but also manually, the amount of the concentrate that is returned to the flow of the high-pressure pump 17 via the concentrate return 19.
  • the concentrate return flow must be adjusted to the suction-side pressure of the high-pressure pump 17 via at least one pressure reducer 21, 22.
  • the remaining portion of the concentrate is fed to the concentrate drain 48 via the water meter 47 and is usually discarded as waste.
  • the amount of permeate that is returned to the flow of the high-pressure pump 17 can preferably be set automatically, but also manually.
  • the pressure in the permeate return 20 must be reduced to the suction-side pressure of the high-pressure pump 17 via at least one pressure reducer 23, 24. Since the conductance of the permeate, which can be used to regulate the high-pressure pump 17, can be determined only with great effort because of the high pressures in the supply line to the nozzle assemblies 27, 28, the conductance sensor 25 is, according to a particular concept of the present invention, in the unpressurized part the permeate return 20, downstream of the at least one pressure reducer 23, 24, arranged.
  • the control or regulable concentrate and permeate recycling increases both the control and regulation options for the salt content in the reverse osmosis system and the control options for the air humidification system according to the invention.
  • the concentrate return 19 constant supply of raw water adjust the amount of permeate and the salt content in the permeate.
  • the permeate return 20 in particular gives the possibility of keeping the salt content in the permeate very low.
  • the reverse osmosis modules 15 and 16 can be rinsed, even if the air humidification device consumes little water.
  • the permeate return 20 can also be used, for example, to adjust the amount of permeate delivered to the nozzle assemblies 27, 28.
  • the control and regulation options through the concentrate and permeate recycling are not limited to the examples mentioned here. Although it is fundamentally preferred in accordance with a particular aspect of the present invention to provide both a concentrate and a permeate return, an air humidification system with only concentrate or only permeate return can also be set and regulated in a variety of ways.
  • one or more nozzle assemblies 28 can be activated via a valve 32.
  • the amount of permeate delivered to the nozzle sticks 27, 28 results from the difference between the amount of filtered raw water detected by the water meter 26 in the raw water line 58 minus the amount of discarded concentrate detected by the water meter 47 in the concentrate line 45.
  • the amounts of water recorded on the water meters, which are preferably automatically transmitted to the control device 31, can serve to continuously regulate the amount of permeate.
  • the air humidity detected by the humidity sensors 29, 30 in the air duct 33 and in the air-conditioned space 34 can serve as a further control variable for the high-pressure pump 17 and / or the valves 32 and / or further control valves that regulate the amount of permeate delivered to the nozzle assemblies 27, 28 ,
  • All components for the control or regulation of the air humidification system and all components for measured value acquisition are preferably connected to a central control device 31 already mentioned (FIG. 2).
  • the measured values of all sensors are fed to the control device 31.
  • the frequency converter 18 and preferably all the control valves are controlled and adjusted, in particular regulated, by the control device 31.
  • the pressure reducers 21, 22, 23, 24 can also be controlled and set by the control device 31, in a simple embodiment they can also be set manually to a predetermined parameter or set to a specific value.
  • the control device 31 is equipped with a display device for constant monitoring of the system or the individual parameters and a device for archiving the data.
  • the control device can be implemented, for example, with a PC.
  • a PLC can also be used. All data and malfunctions can be forwarded immediately and immediately from the control device 31 to a central control center via an interface for a networked connection of the system.
  • FIG. 3 shows a modified embodiment of the air humidification system according to the invention according to FIG. 1.
  • the air humidification system according to FIG. 3 has been expanded by a blending device.
  • the blending device comprises a bridging line 52 with a control valve 53.
  • the reverse osmosis modules 15 and 16 are bridged, so that part of the filtered raw water can be fed directly to the nozzle sticks 27, 28. This provides a further control or regulation option for the air humidification system.
  • the bypass line 52 is led from the outlet of the high pressure pump 17 upstream of the permeate return 20 to the permeate line 46. A portion of the filtered raw water can now be led past the reverse osmosis modules 15 and 16 if a correspondingly predetermined salt content in the water can be tolerated.
  • the ratio of permeate emerging from the reverse osmosis modules and the raw water led through the bypass line 52 can then be adjusted manually or automatically by means of the control valve 53.
  • the conductance is preferably measured after the raw water has been fed into the permeate stream.
  • the conductance measurement of the blended permeate is preferably carried out with the conductance sensor 25 in the permeate return 20.
  • the conductance is determined in accordance with a preferred aspect of the invention at reduced pressure in a bypass line 55.
  • the bypass line 55 leads from the permeate outlet 46 between the concentrate return 19 and the water meter 47 to the concentrate line 45.
  • the bypass quantity is then calculated together with the concentrate quantity Reverse osmosis modules 15 and 16 detected by the water meter 47. This ensures that the difference between the amount of water measured on the water meter 26 in the raw water stream minus the amount of water measured on the water meter 47 in the concentrate stream corresponds to the amount of permeate actually output at the nozzle sticks 27, 28.
  • a conductance sensor 57 is connected in the bypass line 55 to a control valve 56 and at least one pressure reducer 54 and detects the conductance of the permeate stream from the reverse osmosis modules 15 and 16.
  • FIG. 4 shows a modified embodiment of the air humidification system according to the invention according to FIG. 3.
  • the bridging line 52 is here led to the permeate line 46 between the permeate return 20 and the nozzle sticks 27, 28.
  • the conductance of the permeate emerging from the reverse osmosis modules 15 and 16 is preferably determined by the conductance sensor 25 in the permeate return 20.
  • a bypass line 55 leads from the permeate line 46 to the concentrate line 45, between the concentrate return line 19 and the water meter 47 after the raw water has been supplied via the bypass line 52.
  • a conductivity value sensor 57 in the bypass line 55 is connected downstream of a control valve 56 and at least one pressure reducer 54.
  • all components for controlling or regulating the air humidification system and all components for measured value acquisition are preferably connected to a central control device 31 (in FIG. 3 and FIG 4 not shown).
  • the measured values recorded by all sensors are fed to the control device 31.
  • the frequency converter 18 and preferably all the control valves are controlled and set by the control device 31, in particular regulated.
  • the pressure reducers 21, 22, 23, 24, 54 can also be controlled and set by the control device 31, in a simple embodiment they can also be set manually to a predetermined parameter or set to a specific value. Due to the advantageous embodiment of the air humidification system according to FIGS.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftbefeuchtungsanlage zur Erzeugung eines Aerosolnebels in einem Luftkanal. Die Luftbefeuchtungsanlage umfasst dabei ein Druckwasserleitungssystem (11) zur Bereitstellung von Druckwasser in Arbeitsbereichen in der Grössenordnung von 2 bis 140 bar, vorzugsweise 60 bis 120 bar, wobei das Druckwasserleitungssystem (11) mit einer Mehrzahl von Düsen (12, 13) in Fluidverbindung steht und eine Druckerhöhungseinrichtung umfasst, um die vorgenannten Drücke zu erzeugen, eine Osmoseanlage (14) mit mindestens einem Umkehrosmosemodul (14, 16) und einer Osmosepumpe zum Durchleiten von Wasser durch das mindestens eine Umkehrosmosemodul (15, 16). Die vorgeschlagene Luftbefeuchtungsanlage zeichnet sich dadurch aus, dass das mindestens eine Umkehrosmosemodul (15, 16) der Umkehrosmoseanlage innerhalb des Druckwasserleitungssystems (11) der Luftbefeuchtungsanlage angeordnet ist und dass die Osmosepumpe der Osmoseanlage (14) und die Druckerhöhungseinrichtung des Druckwasserleitungssystems (11) in Form einer beide Zwecke übernehmenden einzigen Hochdruckpumpe (17) ausgebildet ist.

Description

Luftb efeuchtungs anl ge
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Luftbefeuchtungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zur Klimatisierung von Räumen, insbesondere von gewerblich oder industriell genutzten Räumen wird heute oftmals eine Kanalbefeuchtung vorgesehen, d.h. über einen Luftkanal wird befeuchtete Luft in einen zu befeuchtenden Raum eingeblasen. Die Befeuchtung der Luft im Kanal erfolgt dadurch,, dass mit hohen Drücken Wasser aus Düsen in den Luftkanal eingebracht wird. Durch die hohen Drücke lassen sich die Wasserpartikel in einer Art Aerosolnebel in den Luftstrom einbringen, so dass eine sehr effektive Verdunstung unter zu vernachlässigendem Wasserverlust gewährleistet ist.
Das Wasser selbst muss zuvor enthärtet werden, wozu herkömmlicherweise Umkehrosmoseanlagen vorgeschaltet sind, die das einzuspritzende Wasser entsprechend aufbereiten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine derartige Luftbefeuchtungsanlage noch kompakter aufzubauen.
Diese Aufgabe wird mit einer Luftbefeuchtungsanlage nach den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Eine Kernidee der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Osmoseanlage noch unmittelbarer in die eigentliche Luftbefeuchtungsanlage zu integrieren und damit ein weitgehend unabhängiges Arbeiten der Osmoseanlage gegenüber dem Druckwasserleitungs- system der Luftbefeuchtungsanlage zu vermeiden. Nach einer konkreten Kernidee der vorliegenden Erfindung ist zu diesem Zweck die Osmoseanlage direkt im Druckwasserleitungssystem, d.h. im Druckbereich der Luftbefeuchtungsanlage vorgesehen. Dies bringt den entscheidenden Vorteil mit sich, dass nicht länger eine getrennt arbeitende Osmosepumpe sowie eine für die eigentliche Luftbefeuchtungsanlage notwendige Druckerhöhungseinrichtung vorgesehen werden muss, sondern dass die Osmosepumpe der Osmoseanlage und die Druckerhöhungseinrichtung des Druckwasserleitungssystems in Form einer beide Zwecke übernehmenden einzigen Hochdruckpumpe ausgebildet ist. Hierdurch wird der Aufbau kostengünstiger und kompakter. Der Umkehrosmosevorgang findet dabei wenigstens zum Teil, vorzugsweise komplett innerhalb des Hochdruckbereiches statt.
In einer konkreten Ausgestaltung ist die Hochdruckpumpe stufenlos regelbar ausgebildet. Dies erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die Hochdruckpumpe mit einem stufenlos regelbaren Frequenzumrichter zusammenwirkt. Die stufenlose Regelbarkeit der Hochdruckpumpe kann für die Steuerung bzw. Regelung der Ausbringungsmenge der Luftbefeuchtungseinrichtung eingesetzt werden. Die --wischengeschaltete Osmoseanlage ist dabei so ausgestaltet, dass sie über den variablen Druckbereich und den variablen Was- s erb edarfsb ereich voll funktionstüchtig ist.
In praktischen Versuchen hat sich gezeigt, dass insbesondere die Ausbildung der Hochdruckpumpe als Plungerpumpe zu guten Ergebnissen sowohl was die Effektivität der Osmoseanlage angeht, als auch was die Aerosolbildung der Luftbefeuchtungsanlage anbelangt, führt.
Nach einem besonders bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Osmoseanlage mit einer Steuer- bzw. regelbaren Iionzentratrückführung und/oder Per- meatrückführung ausgebildet. Hierdurch kann der Salzgehalt der Osmoseanlage kontinuierlich geregelt werden. Gleichzeitig können die Module gespült werden, auch wenn die Luftbefeuchtungsanlage kein oder nur ein vergleichsweise geringes Quantum an Wasser abnimmt. Durch die vorgeschlagene Permeat- und/oder K-onzentratrückfüh- rung lässt sich die Osmoseanlage ohne Weiteres direkt in den Durchlauf zwischen Druckerhöhungseinrichtung und Düsen bzw. Düsenstöcken einbringen. Beim Stand der Technik waren regelmäßig Zwischenspeicher oder Tanks vorgesehen, die als Puffer für das entsalzte Wasser dienten. Darüber hinaus waren Osmoseanlage und Druckwasserleitungssystem auch drucktechnisch getrennt und durch jeweils separate Pumpen bzw. Druckerhöhungseinrichtungen angetrieben. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind innerhalb der Konzentratrückführung und/oder innerhalb der Permeatrückführung einer oder mehrere Druckminderer angeordnet, um das Permeat bzw. Konzentrat aus dem Hochdruckbereich wieder an den Niederdruckeingang der einzigen Hochdruckpumpe führen zu können.
Da sich der Leitwert des bereitgestellten Permeats direkt in der Zufuhrleitung an die Düsenstöcke aufgrund der auftretenden hohen Drücke nur schwer erfassen lässt, ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorgesehen, einen Leitfähigkeitssensor abstromseitig des mindestens einen Druckminderers in der Permeatrückführung anzuordnen. Der Leitfähigkeitssensor ist bei dieser Ausgestaltung wesentlich geringeren Drücken ausgesetzt, so dass dessen Aufbau einfacher und damit kostengünstiger ist.
Eine ebenfalls aufgrund der hohen Drücke aufwendige Erfassung der Durchflussmenge des im Druckwasserleitungssystem an die Düsenstöcke gelieferten Wassers kann auch dadurch umgangen werden, dass die Menge des Frischwassereingangs unmittelbar vor der Hochdruckpumpe bzw. der Osmoseanlage erfasst wird und die Menge des verworfenen Konzentrats in einem Konzentratzähler als zweite Messgröße erfasst wird. Die an die Düsenstöcke abgegebene Permeatmenge ergibt sich dann aus der Differenz der Frischwassermenge abzüglich der verworfenen Konzentratmenge.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann der kompakte Aufbau der Luftbefeuchtungsanlage weiterhin noch dadurch verbessert werden, dass Ventile vorgesehen sind, die einzelne Düsenstöcke ansteuern.
Um die Luftbefeuchtungsanlage zu regeln kann nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung im Luftkanal und vorzugsweise auch in dem zu befeuchtenden Raum mindestens ein Feuchtefuhler vorgesehen sein, um für eine zentrale Steuereinrichtung eine Regelgröße bereitzustellen und die (einzige) Hochdruckpumpe und/oder die Ventile entsprechend anzusteuern.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbespielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausfuhrungsform einer erfindungsgemäßen Luftbefeuchtungsanlage,
Fig. 2 die Luftbefeuchtungsanlage nach Figur 1 unter Einbeziehung der Steuer- bzw. regelungstechnischen Anbindung an eine zentrale Steuereinrichtung in schema- tischer Darstellung,
Fig. 3 eine abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Luftbefeuchtungsanlage nach Figur 1.,
Fig. 4 eine abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Luftbefeuchtungsanlage nach Figur 3.
Eine erste vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Luftbefeuchtungsanlage gemäß Fig. 1 und Fig. 2 umfasst ein Druckwasserleitungssystem 11 mit einer Mehrzahl von Düsen 12, 13 bzw. Düsenstöcken 27, 28 und einer wenigstens teilweise, vorzugsweise aber komplett in das Druckwasserleitungssystem integrierten Umkehrosmoseanlage 14.
Einem Rohwassereintritt 35 in eine Rohwasserleitung 58 sind eine Härtegrad-Überwachungseinrichtung 36, ein erster Drucksensor 37, ein Filter 38, ein zweiter Drucksensor 39 und ein Magnetventil 40 sowie ein Wasserzähler 26 und ein Druckschalter 41 nachgeschaltet. Eine nachfolgende Hochdruckpumpe 17 ist mit einem stufenlos einstellbaren Frequenzumrichter 18 gekoppelt und dient gleichzeitig als Druckerhöhungseinrichtung für das Druckwasserleitungssystem 11 und als Osmosepumpe für die Umkehrosmoseanlage 14. Dem Ausgang der Hochdruckpumpe 17 ist ein dritter Drucksensor 42 zugeordnet.
Der Ausgang der Hochdruckpumpe 17 ist mit einem Rohwassereintritt 44 wenigstens eines, vorzugsweise einer Mehrzahl parallel geschalteter Umkehrosmosemodule 15 und • 16 gekoppelt. Das Konzentrat verlässt die Umkehrosmosemodule 15 und 16 über eine Konzentratleitung 45, das Permeat verlässt die Umkehrosmosemodule 15 und 16 über eine Permeatleitung 46. Den Umkehrosmosemodulen 15 und 16 ist in der Konzentratleitung 45 ein Regelventil 49, das vorzugsweise als 2-Wege-Regelventil ausgebildet ist, nachgeschaltet. Ein Ausgang des Regelventils 49 führt über eine Konzentratrückführung 19 mit zumindest einem Druckminderer 21, 22 zwischen dem Magnetventil 40 und dem Wasserzähler 26 auf die Rohwasserleitung 58. Der andere Ausgang des Regelventils 49 ist über einen Wasserzähler 47 mit einem Konzentratabfluss 48 verbunden.
Den Umkehrosmosemodulen 15 und 16 ist in der Permeatleitung 46 ein Zapfhahn 51, eine Permeatrückführung 20 und ein weiterer Drucksensor 43 nachgeschaltet. Anschließend wird das Permeat der Luftbefeuchtungseinrichtung zugeführt. Dort wird es über zumindest ein Ventil 32 auf einen oder mehrere Düsenstöcke 27, 28 mit einer oder mehreren Düsen 12, 13 verteilt und in einen Luftkanal 33 eingesprüht. Die befeuchtete Luft gelangt über den Luftkanal 33 in einen zu klimatisierenden Raum 34. Im Luftkanal 33 und vorzugsweise auch im Raum 34 kann jeweils zumindest ein Feuchtefühler 29, 30 vorgesehen sein. Die Permeatrückführung 20 ist über ein Regelventil 50, über zumindest einen Druckminderer 23, 24 und über einen Leitwertssensor 25 mit der Rohwasserleitung 58 verbunden. Die Luftbefeuchtungsanlage lässt sich über eine Steuereinrichtung 31 steuern bzw. regeln.
Über den Rohwassereintritt 35 wird der Anlage Rohwasser zugeführt, das üblicherweise in einer Enthärtungsanlage entkalkt wurde. Die Härtegradüberwachungseinrichtung 36 ist dazu vorgesehen, den Härtegrad des Rohwassers zu erfassen, sodass eine Überschreitung eines vorbestimmten Grenzwertes die weitere Zufuhr von Rohwasser, beispielsweise durch Schließen des Magnetventils 40, automatisch oder manuell unterbunden werden kann. Vorzugsweise wird bei Überschreiten des Wertes 1° dH die Umkehrosmoseanlage automatisch abgeschaltet. Auf diese Weise wird verhindert, dass das Wasser mit einem höheren Härtegrad in die Umkehrosmosemodule 15 und 16 gelangt. Dies hätte zur Folge, dass die Umkehrosmosemodule verstopfen würden. Der Filter 38 in der Rohwasserleitung 58 sorgt dafür, dass Partikel aus dem Rohwasser abgeschieden werden, die die Hochdruckpumpe 17 sowie die Umkehrosmosemodule 15 und 16 verunreinigen, verstopfen oder beschädigen könnten. Durch die Verwendung der Härtegrad- Überwachungseinrichtung 36 und des Filters 38 wird der gesamte Wartungsaufwand der Anlage reduziert. Das Magnetventil 40 kann mit Abschalten der Anlage geschlossen werden, um beispielsweise ein Spülen der Anlage zu ermöglichen.
Die Hochdruckpumpe 17 dient dazu, das Rohwasser mit Druck, in der Größenordnung 2 bis 140 bar, in die Umkehrosmosemodule 15 und 16 zu pressen, und ist gleichzeitig Druckerhöhungseinrichtung für das Druckwasserleitungssystem 11. Die Hochdruckpumpe 17 ist stufenlos regelbar ausgeführt und kann mit einem stufenlos einstellbaren Frequenzumrichter 18 zusammenwirken. Die stufenlose Einstellbarkeit kann für die Steuerung bzw. Regelung der, in der Luftbefeuchtungseinrichtung ausgebrachten Per- meatmenge genutzt werden. Die Hochdruckpumpe 17 wird so eingestellt, dass den Umkehrosmosemodulen 15 und 16 soviel Rohwasser zuführt wird, wie entsprechend Permeat an den Düsenstöcken 27, 28 bzw. Düsen 12, 13 für die Luftbefeuchtung benötigt wird. Dadurch ist eine Zwischenlagerung des Permeats in einem Behälter nicht erforderlich. Somit wird auch eine Keimbildung wie sie in solchen Behältern auftreten kann unterbunden. Der Druck am Ausgang der Hochdruckpumpe 17 kann beispielsweise in Abhängigkeit von den Werten eingestellt werden, die durch die Feuchtefühler 29, 30, den vierten Drucksensor 43, den Leitwertsensor 25 und die Wasserzähler 26 und 47 erfasst werden. Die Umkehrosmosemodule 15 und 16 sind vorzugsweise zu- und abschaltbar, in Abhängigkeit der geforderten Permeatmenge.
Mit dem Regelventil 49 in der Konzentratleitung 45 kann vorzugsweise automatisch, aber auch manuell eingestellt werden, welche Menge des Konzentrats über die Konzentratrückführung 19 an den Vorlauf der Hochdruckpumpe 17 zurückgeführt wird. Dabei muss der Konzentratrückfluss über zumindest einen Druckminderer 21, 22 auf den saugseitigen Druck der Hochdruckpumpe 17 eingestellt werden. Der übrige Anteil des Konzentrats wird über den Wasserzähler 47 dem Konzentratabfluss 48 zugeführt und üblicherweise als Abfall verworfen.
Über das Permeatregelventil 50 in der Permeatrückführung 20 kann vorzugsweise automatisch, aber auch manuell eingestellt werden, welche Menge an Permeat an den Vorlauf der Hochdruckpumpe 17 zurückgeführt wird. Dabei muss der Druck in der Permeatrückführung 20 über zumindest einen Druckminderer 23, 24 auf den saugseitigen Druck der Hochdruckpumpe 17 reduziert werden. Da sich der Leitwert des Permeats, der zur Regelung der Hochdruckpumpe 17 herangezogen werden kann, aufgrund der hohen Drücke in der Zufuhrleitung zu den Düsenstöcken 27, 28 nur sehr aufwendig bestimmen lässt, ist der Leitwertsensor 25 nach einem besonderen Gedanken der vorliegenden Erfindung im drucklosen Teil der Permeatrückführung 20, abstromseiüg nach dem zumindest einen Druckminderer 23, 24, angeordnet.
Durch die Steuer- bzw. regelbare Konzentrat- und Permeatrückführung werden sowohl die Steuer- bzw. Regelungsmöglichkeiten des Salzgehaltes in der Umkehrosmoseanlage als auch die Steuer- bzw. Regelungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Luftbefeuchtungsanlage erhöht. Über die Konzentratrückführung 19 lassen sich beispielsweise bei konstanter Rohwasserzufuhr die Permeatmenge sowie der Salzgehalt im Permeat einstellen. Durch die Permeatrückführung 20 ist insbesondere die Möglichkeit gegeben, den Salzgehalt im Permeat sehr niedrig zu halten. Gleichzeitig können die Umkehrosmosemodule 15 und 16 gespült werden, auch wenn die Luftbefeuchtungseinrichtung nur wenig Wasser verbraucht. Des Weiteren lässt sich über die Permeatrückführung 20 beispielsweise auch die, an den Düsenstöcken 27, 28 angelieferte Permeatmenge einstellen. Die Steuer- bzw. Regelungsmöglichkeiten durch die Konzentrat- und Permeatrückführung beschränken sich jedoch nicht nur auf die hier genannten Beispiele. Obwohl es nach einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung grundsätzlich bevorzugt wird sowohl eine Konzentrat- als auch eine Permeatrückführung vorzusehen, ist aber auch eine Luftbefeuchtungsanlage mit nur Konzentrat- oder nur Permeatrückführung in vielfältiger Weise einstellbar und insbesondere regelbar.
Bedarfsweise lässt sich neben dem Düsenstock 27 über ein Ventil 32 ein oder weitere Düsenstöcke 28 zuschalten. Die an die Düsenstöcke 27, 28 angelieferte Permeatmenge ergibt sich aus der Differenz der vom Wasserzähler 26 in der Rohwasserleitung 58 er- fassten Menge an gefiltertem Rohwasser abzüglich der vom Wasserzähler 47 in der Konzentratleitung 45 erfassten Menge verworfenes Konzentrat. Die an den Wasserzählern erfassten Wassermengen, die vorzugsweise automatisch an die Steuereinrichtung 31 übermittelt werden, können dazu dienen, die Permeatmenge kontinuierlich zu regeln. Als weitere Regelgröße für die Hochdruckpumpe 17 und/oder die Ventile 32 und/oder weitere Regelventile, die die an die Düsenstöcke 27, 28 angelieferte Permeatmenge regeln, kann die von den Feuchtefühlern 29, 30 im Luftkanal 33 und im klimatisierten Raum 34 erfasste Luftfeuchte dienen.
Alle Komponenten zur Steuerung bzw. Regelung der Luftbefeuchtungsanlage und alle Komponenten zur Messwerterfassung sind vorzugsweise mit einer bereits erwähnten zentralen Steuereinrichtung 31 verbunden (Fig. 2). Die erfassten 'Messwerte sämtlicher ■ Sensoren werden der Steuereinrichtung 31 zugeführt. Auf der Grundlage der Messwerte werden der Frequenzumwandler 18 und vorzugsweise alle Regelventile von der Steuereinrichtung 31 angesteuert und eingestellt, insbesondere geregelt. Die Druckminderer 21, 22, 23, 24 können ebenfalls von der Steuereinrichtung 31 angesteuert und eingestellt werden, in einer einfachen Ausführungsform auch manuell auf einen vorbestimmten Parameter eingestellt werden oder fest auf einen bestimmten Wert eingestellt sein. In besonders vorteilhafter Ausführung ist die Steuereinrichtung 31 mit einer Anzeigeeinrichtung zur ständigen Überwachung der Anlage bzw. der einzelnen Parameter und einer Einrichtung zur Archivierung der Daten ausgestattet. Die Steuereinrichtung lässt sich beispielsweise mit einem PC realisieren. Beispielsweise kann auch eine SPS verwendet werden. Über eine Schnittstelle für eine vernetzte Anbindung der Anlage können sämtliche Daten und Störfälle unmittelbar und unverzüglich von der Steuereinrichtung 31 an eine zentrale Leitstelle weitergeleitet werden.
Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Luftbefeuchtungsanlage gemäß Fig. 1. Die Luftbefeuchtungsanlage gemäß Fig. 3 wurde um eine Verschneideeinrichtung erweitert. Die Verschneideeinrichtung umfasst eine Überbrückungsleitung 52 mit einem Regelventil 53. Dadurch werden insbesondere die Umkehrosmosemodule 15 und 16 überbrückt, sodass ein Teil des gefilterten Rohwassers direkt den Düsenstöcken 27, 28 zugeführt werden kann. Damit wird eine weitere Steuer- bzw. Regelungsmöglichkeit für die Luftbefeuchtungsanlage bereitgestellt. Die Überbrückungsleitung 52 wird vom Ausgang der Hochdruckpumpe 17 vor der Permeatrückführung 20 auf die Permeatleitung 46 geführt. Ein Teil des gefilterten Rohwassers kann nun an den Umkehrosmosemodulen 15 und 16 vorbeigeführt werden, wenn ein entsprechend vorbestimmter Salzgehalt im Wasser toleriert werden kann. Je nach tolerierbarem Salzgehalt, kann dann mittels des Regelventils 53 das Verhältnis von aus den Umkehrosmosemodulen austretendem Permeat und dem durch die Überbrückungsleitung 52 geführten Rohwasser manuell oder automatisch eingestellt werden.
Für die Steuerung bzw. Regelung der Verschneideeinrichtung wird vorzugsweise der Leitwert nach der Zuleitung des Rohwassers in den Permeatstrom gemessen. Die Leitwertmessung des verschnittenen Permeats erfolgt vorzugsweise mit dem Leitwertsensor 25 in der Permeatrückführung 20. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, zusätzlich auch den aktuellen Leitwert des aus den Umkehrosmosemodulen 15 und 16 ausgegebenen Permeats vor der Verschneidung mit gefiltertem Rohwasser zu erfassen. Die Einstellung kann dadurch verbessert werden, da anhand der Qualität des aus den Umkehrosmosemodulen 15 und 16 austretenden Permeats die mutmaßlich mögliche Zugabe von gefiltertem Rohwasser aus der Überbrückungsleitung 52 abgeschätzt werden kann. Über den Leitwert des veschnittenen Permeats kann dann eine Überprüfung erfolgen.
Da das Permeat beim Austritt aus den Umkehrosmosemodulen 15 und 16 unter hohem Druck steht und eine Messung des Leitwerts unter hohem Druck sehr aufwendig ist, erfolgt die Leitwertbestimmung nach einem bevorzugten Aspekt der Erfindung bei reduziertem Druck in einer Bypassleitung 55. Die Bypassleitung 55 führt vom Permea- tausgang 46 zwischen der Konzentratrückf hrung 19 und dem Wasserzähler 47 auf die Konzeήtratleitung 45. Die Bypassmenge wird dann zusammen mit der Konzentratmenge aus den Umkehrosmosemodulen 15 und 16 vom Wasserzähler 47 erfasst. Dadurch wird gewährleistet, dass die Differenz der am Wasserzähler 26 im Rohwasserstrom gemessenen Wassermenge abzüglich der am Wasserzähler 47 im Konzentratstrom gemessenen Wassermenge der tatsächlich an den Düsenstöcken 27, 28 ausgegeben Permeatmenge entspricht. Ein Leitwerts ensor 57 ist in der Bypassleitung 55 einem Regelventil 56 und zumindest einem Druckminderer 54 nachgeschaltet und erfasst den Leitwert des Permeatstroms aus den Umkehrosmosemodulen 15 und 16.
Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Luftbefeuchtungsanlage gemäß Fig. 3. Die Überbrückungsleitung 52 wird hier zwischen der Permeatrückführung 20 und den Düsenstöcken 27, 28 auf die Permeatleitung 46 geführt. Der Leitwert des aus den Umkehrosmosemodulen 15 und 16 austretenden Permeats wird in dieser Ausf hrungsform vorzugsweise vom Leitwerts ensor 25 in der Permeatrückführung 20 bestimmt. Um den Leitwert des verschnittenen Permeats bei niedrigem Druck bestimmen zu können führt nach der Zuleitung des Rohwassers über die Überbrückungsleitung 52 eine Bypassleitung 55 von der Permeatleitung 46 auf die Konzentratleitung 45, zwischen der Konzentratrückführung 19 und dem Wasserzähler 47. Eine Leitwertsensor 57 in der Bypassleitung 55 ist einem Regelventil 56 und zumindest einem Druckminderer 54 nachgeschaltet.
In der erfindungsgemäßen Luftbefeuchtungsanlage gemäß Fig. 3 und Fig. 4 sind vergleichbar mit der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform alle Komponenten zur Steuerung bzw. Regelung der Luftbefeuchtungsanlage und alle Komponenten zur Messwerterfassung vorzugsweise mit einer zentralen Steuereinrichtung 31 verbunden (in Fig. 3 und Fig. 4 nicht dargestellt). Die erfassten Messwerte sämtlicher Sensoren werden der Steuereinrichtung 31 zugeführt. Auf der Grundlage der Messwerte werden der Fre- quenzumwandler 18 und vorzugsweise alle Regelventile von der Steuereinrichtung 31 angesteuert und eingestellt, insbesondere geregelt. Die Druckminderer 21, 22, 23, 24, 54 können ebenfalls von der Steuereinrichtung 31 angesteuert und eingestellt werden, in einer einfachen Ausführungsform auch manuell auf einen vorbestimmten Parameter eingestellt werden oder fest auf einen bestimmten Wert eingestellt sein. Durch die vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Luftbefeuchtungsanlage gemäß Fig. 1, 2, 3 und 4 sind keine Lagerbehälter für das entsalzte Wasser nötig, wie bei einer getrennten Anordnung von Umkehrosmoseanlage und Luftbefeuchter. Dadurch wird auch die Keimbildung unterbunden. Mit der Umkehrosmoseanlage 14 kann die für die Keimbildung relevante DIN 6022 problemlos eingehalten werden. Auch die gemäß der Trinkwasserverordnung relevante DIN 2000, die ebenfalls die Keimbildung betrifft, kann mit der Umkehrosmoseanlage eingehalten werden. Bei Verwendung einer Plungerpumpe als Hochdruckpumpe 17 wird die Keimbildung zusätzlich unterdrückt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass bei der Plungerpumpe die Wärmeentwicklung nur gering oder praktisch gar nicht vorhanden ist. Dadurch wird das Wasser nicht zusätzlich erwärmt.
Bezugszeichenliste
11 Druckwasserleitungssystem
12 Düse
13 Düse
14 Osmoseanlage
15 Umkehrosmosemodul
16 Umkehrosmosemodul
17 Hochdruckpumpe
18 Frequenzumrichter
19 Konzentratrückführung
20 Permeatrückführung
21 Druckminderer (Konzentratrückführung
22 Druckminderer (Konzentratrückführung
23 Druckminderer (Permeatrückführung)
24 Druckminderer (Permeatrückführung)
25 Leitwertsensor
26 Wasserzähler (Rohwasserleitung)
27 Düsenstock
28 Düsenstock
29 Feuchtefühler (Luftkanal)
30 Feuchtefühler (Raum)
31 Steuereinrichtung
32 Ventil
33 Luftkanal
34 Raum
35 Rohwassereintritt
36 Härtegradüberwachungseinrichtung 37. Drucksensor
38 Filter
39 Drucksensor
40 Magnetventil
41 Druckschalter
42 Drucksensor
43 Drucksensor
44 Rohwassereingang Konzentratleitung Permeatleitung Wasserzähler (Konzentratleitung) Konzentratabfluss Regelventil Regelventil Zapfhahn Überbrückungsleitung Regelventil Druckminderer Bypassleitung Regelventil Leitwertsensor Rohwasserleitung

Claims

Patentansprüche
1. Luftbefeuchtungsanlage zur Erzeugung eines Aerosolnebels in einem Luftkanal, wobei die Luftbefeuchtungsanlage umfasst: ein Druckwasserleitungssystem (11) zur Bereitstellung von Druckwasser in Arbeitsbereichen in der Größenordnung von 2 bis 140 bar, vorzugsweise 60 bis 120 bar, wobei das Druckwasserleitungssystem (11) mit einer Mehrzahl von Düsen (12, 13) in Fluidverbindung steht und eine Druckerhöhungseinrichtung umfasst, um die vorgenannten Drücke zu erzeugen, eine Osmoseanlage (14) mit mindestens einem Umkehrosmosemodul (15, 16) und einer Osmosepumpe zum Durchleiten von Wasser durch das mindestens eine Umkehrosmosemodul (15, 16), dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Umkehrosmosemodul (15, 16) der Umkehrosmose- Anlage innerhalb des Druckwasserleitungssystems (11) der Luftbefeuchtungsanlage angeordnet ist und dass die Osmosepumpe der Osmose-Anlage (14) und die Druckerhöhungseinrichtung des Druckwasserleitungssystems (11) in Form einer beide Zwecke übernehmenden einzigen Hochdruckpumpe (17) ausgebildet ist.
2. Luftbefeuchtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe (17) stufenlos regelbar ausgebildet ist, insbesondere einem Frequenzumwandler (18) zusammenwirkt.
3. Luftbefeuchtungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe (17) als Plungerpumpe ausgebildet ist.
4. Luftbefeuchtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Osmoseanlage (14) mit einer Steuer- bzw. regelbaren Konzentratrückführung (19) und/oder regelbaren Permeatrückführung (20) ausgebildet ist.
5. Luftbefeuchtungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Konzentratrückführung (19) und/oder innerhalb der Permeatrückführung (20) jeweils ein oder mehrere Druckminderer (21-24) angeordnet sind.
6. Luftbefeuchtungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung des Leitwerts des bereitgestellten Permeats ein Leitfähigkeitssensor (25) abstromseitig des mindestens einen Druckminderers (21-24) angeordnet ist.
7. Luftbefeuchtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der in Richtung der auf die Düsen (12, 13) abgegebenen Permeatmenge die Menge des Frischwassereingangs in einem Frischwasserzähler (26) und die Menge des verworfenen Konzentrats in einem Konzentratzähler (27) erfasst werden.
8. Luftbefeuchtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an das Druckwasserleitungssystem (11) über Ventile (32) Düsenstöcke (27, 28) anschließbar sind.
9. Luftbefeuchtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Luftkanal (33) und vorzugsweise auch in dem zu befeuchtenden Raum (34) mindestens ein Feuchtefühler (29, 30) vorgesehen ist, um einer zentralen Steuereinrichtung (31) eine Regelgröße bereitzustellen und die (einzige) Hochdruckpumpe (17) und/oder die Ventile (32) entsprechend anzusteuern.
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