DE1232994B

DE1232994B - Air conditioner

Info

Publication number: DE1232994B
Application number: DEM54603A
Authority: DE
Inventors: Alden Irving Mcfarlan
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1962-10-25
Filing date: 1962-10-25
Publication date: 1967-01-26

Description

Luftkonditionierer Die Erfindung betrifft einen Luftkonditionierer zum Entfeuchten und Kühlen von Luft auf eine Taupunkttemperatur oberhalb der Gefriertemperatur, um in einem zu belüftenden Raum behagliche Zustandsbedingungen zu schaffen, unter Verwendung eines Kanals, eines Kühlsystems mit aufeinanderfolgenden, gerippten Wärmeaustauschabschnitten in dem Kanal, die von der konditionierenden Luft überstrichen werden, und eines Gebläses für eine Luftströmung über die aufeinanderfolgenden Wärmeaustauschabschnitte im Gegenstrom zur Strömungsrichtung des Kühlmittels, z. B. Wasser, so daß die aufeinanderfolgenden Abschnitte die Luft progressiv kühlen, und wobei die Wärmeaustauschabschnitte Kühlrippen unterschiedlichen Abstandes aufweisen.Air Conditioner The invention relates to an air conditioner for dehumidifying and cooling air to a dew point temperature above the freezing temperature, in order to create comfortable conditions in a room to be ventilated, under Use of a duct, a cooling system with successive, finned heat exchange sections in the duct swept by the conditioning air, and one Fan for a flow of air over the successive heat exchange sections in countercurrent to the flow direction of the coolant, e.g. B. water, so that the consecutive Sections cool the air progressively, and the heat exchange sections have cooling fins have different spacing.

Bei den bekannten Kühlanlagen war es allgemein üblich, mit Rippen besetzte Schlangen zu verwenden, um den Wärmeaustausch zwischen der Luft und dem Kühlmedium zu erhöhen. Bei diesen Anlagen kann die Rippenrohrschlange der Verdampfer einer Kühlanlage sein oder kann von einem sekundären Leitungskreis mit gekühltem Wasser gespeist sein. In jedem Fall kondensiert Feuchtigkeit aus der Luft, wenn diese unter ihre Taupunkttemperatur gekühlt wird, und schlägt sich an den verhältnismäßig kalten Rippen nieder. Je tiefer die Temperatur unter den Taupunkt abgesenkt wird, um so größer ist die der Luft entzogene Feuchtigkeitsmenge. Die aus der Luft niedergeschlagene Feuchtigkeitsmenge hängt von dem Feuchtigkeitsgehalt der zu konditionierenden Luft ab, welcher sich von Stunde zu Stunde und Tag zu Tag ändert, und damit auch die Taupunkttemperatur, bei welcher Feuchtigkeit an den Kühlrippen niederschlägt.In the known cooling systems, it was common practice to use ribs Use occupied snakes to exchange heat between the air and the Increase cooling medium. In these systems, the finned tube coil can be the evaporator a cooling system or can be cooled by a secondary pipeline circuit Be fed with water. In any case, moisture from the air condenses, though this is cooled below its dew point temperature, and applies to the proportionately cold ribs down. The lower the temperature is lowered below the dew point, the greater the amount of moisture extracted from the air. The one cast down from the air The amount of moisture depends on the moisture content of the air to be conditioned which changes from hour to hour and day to day, and thus also the Dew point temperature at which moisture condenses on the cooling fins.

Wenn an den Rippenrohrschlangen Feuchtigkeit kondensiert, neigt sie dazu, den Durchgang zwischen den Rippen zu verstopfen und die durch die Schlange strömende Luftmenge zu reduzieren, so daß die zur Verfügung stehende Kapazität .der Kühlanlage verringert wird. Wenn Luft mittels eines Hochdruckgebläses zwischen die Rippen gedrückt wird und diese mit Kondensat verstopft sind, kann die mit hoher Geschwindigkeit strömende Luft das Kondensat mitreißen. Infolgedessen ist der Rippenabstand auf einer Schlange bei jeder besonderen Installation üblicher Weise ein Kompromiß zwischen guten Betriebsbedingungen bei fühlbarer Wärmekühlung (Wärmeentzug ohne Kondensat) und schlechten Betriebsbedingungen bei latenter Wärmekühlung und Entfeuchtung (Wärmeentzug ist erforderlich, um die Feuchtigkeit zu kondensieren und die relative Feuchtigkeit der Luft zu reduzieren) oder schlechten Betriebsbedingungen bei fühlbarer Wärmekühlung und guten Betriebsbedingungen bei latenter Wärmekühlung.If moisture condenses on the finned coils, it will tend to clog the passage between the ribs and that through the snake to reduce the amount of air flowing, so that the available capacity .der Cooling system is reduced. If air by means of a high pressure blower between the If the ribs are pressed and they are clogged with condensate, this can result in high Speed of air flowing through the condensate. As a result, the rib spacing is a compromise on a queue in any particular installation between good operating conditions with sensible heat cooling (heat extraction without Condensate) and poor operating conditions with latent heat cooling and dehumidification (Heat extraction is required to condense the moisture and the relative Reduce humidity of the air) or poor operating conditions when noticeable Heat cooling and good operating conditions with latent heat cooling.

Es sind bereits Verdampfer-Gebläse-Aggregate zur Verwendung in Kühlanlagen bekanntgeworden, welche aus zwei Verdampferabschnitten bestehen, von denen der zuerst mit der zu konditionierenden Luft beaufschlagte Abschnitt einen verhältnismäßig weiten Abstand für die Kühlrippen von etwa 8 bis 12 mm aufweist, während der zweite Verdampferabschnitt, der nachfolgend mit der aus dem ersten Abschnitt kommenden Luft beaufschlagt wird, mit wesentlich enger nebeneinander angeordneten Kühlrippen versehen ist. Somit wirkt der erste Abschnitt als Reifsammler bzw. als ein die latente Wärme aufnehmender Teil. Der zweite Kühlabschnitt soll dagegen die im wesentlichen trockene Luft weiterhin intensiv auf die gewünschte Temperatur abkühlen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß durch die Vereisung des ersten Verdampferabschnittes trotz des großen Abstandes der Kühlrohre bzw. -rippen eine beachtliche Erhöhung des Strömungswiderstandes auftritt und daß gleichzeitig der Wirkungsgrad derartiger Aggregate gering ist, da im ersten Verdampferabschnitt immer nur eine geringe Anzahl von Kühlrippen od. dgl. vorgesehen werden kann.There are already evaporator fan units for use in refrigeration systems became known, which consist of two evaporator sections, of which the first with the air to be conditioned acted upon section a proportionately wide spacing for the cooling fins of about 8 to 12 mm, while the second Evaporator section, the following with the coming from the first section Air is applied, with cooling fins arranged much closer to one another is provided. Thus, the first section acts as a frost collector or as a latent one Heat absorbing part. The second cooling section should, however, essentially continue to cool dry air intensively to the desired temperature. It has However, it has been shown that despite the icing of the first evaporator section the large distance between the cooling tubes or fins a considerable increase in the flow resistance occurs and that at the same time the efficiency of such units is low, since only a small number of cooling fins od in the first evaporator section. Like. Can be provided.

Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines Luftkonditionierers, welcher bei Vermeidung von Eisbildung auf den Kühlrippen sowohl bei fühlbarer als auch bei latenter Wärmebildung wirtschaftlich arbeitet, wobei außerdem die Luftströmung einen im wesentlichen gleichbleibenden Strömungswiderstand in den einzelnen, mit Kühlrippen versehenen Abschnitten vorfindet. Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Luftkonditionierers der erwähnten Art, der eine einfache und kompakte Konstruktion aufweist, der wirtschaftlich zu fertigen und verläßlich im Betrieb bei einem großen Änderungsbereich der Eingangstemperatur und des Feuchtigkeitsgehaltes der zu konditionierenden Luft ist.Accordingly, it is an object of the invention to provide one Air conditioner, which prevents ice formation on both the cooling fins works economically with sensible as well as with latent heat generation, whereby In addition, the air flow has an essentially constant flow resistance in the individual, with cooling fins provided sections. Another object of the invention is to provide an air conditioner of the kind mentioned, which has a simple and compact construction, which is economical to manufacture and reliable in operation with a large range of changes in the inlet temperature and the moisture content of the air to be conditioned.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß bei dem eingangs erwähnten Luftkonditionierer die aufeinanderfolgenden, mit dem Kühlmittel progressiv niedriger werdender Temperatur gespeisten Wärmeaustauschabschnitte Kühlrippen mit progressiv größeren Abständen aufweisen, derart, daß die zu kühlende Luft zuerst die Austauschabschnitte mit engeren Rippenabständen zur Ableitung fühlbarer Wärme und dann Abschnitte mit größeren Rippenabständen überstreicht, nachdem die Luft zur Ableitung der latenten Wärme unter ihren Taupunkt herabgekühlt worden ist.To solve this problem it is proposed according to the invention that in the air conditioner mentioned at the outset, the successive, with the Coolant of progressively lower temperature-fed heat exchange sections Have cooling fins with progressively larger distances, such that the to be cooled First, air the exchange sections with narrower rib spacings for drainage more palpable Heat and then sweep over sections with larger gaps after the Air has been cooled below its dew point to dissipate latent heat.

Zum besseren Verständnis der Erfindung und der durch sie erreichbaren Vorteile werden nunmehr einige in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele näher erläutert, in welchem gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Ansicht eines Luftkonditionierers gemäß der Erfindung, bei der in Draufsicht der progressiv größer werdende Abstand der Rippen an aufeinanderfolgenden Abschnitten der Wärmeaustauscherschlange in Richtung der Luftströmung gezeigt ist, F i g. 2 eine schematische Ansicht einer Schlangenanordnung, die zur Verwendung bei üblichen Kühlanlagen zum Kühlen der Luft über einen großen Temperaturbereich geeignet ist, F i g. 3 eine vergrößerte Draufsicht der beiden Abschnitte der in F i g. 2 gezeigten Wärmeaustauscherschlange, F i g. 4 eine Seitenansicht der Schlangenabschnitte.For a better understanding of the invention and that which can be achieved by it Advantages are now some embodiments shown in the drawings explained in more detail in which the same parts are provided with the same reference numerals. It shows F i g. 1 is a schematic view of an air conditioner according to FIG Invention, in the plan view of the progressively increasing spacing of the ribs at successive sections of the heat exchanger coil towards the Air flow is shown in FIG. 2 is a schematic view of a snake arrangement; those for use in conventional cooling systems for cooling the air over a large area Temperature range is suitable, F i g. 3 is an enlarged plan view of the two Sections of the in F i g. Heat exchanger coil shown in FIG. 2, FIG. 4 is a side view the snake sections.

F i g. 1 zeigt das Prinzip der Erfindung bei einer idealen Anordnung, bestehend aus einer Wärmeaus. tauscherschlange, bei der die aufeinanderfolgenden, von der Luft beaufschlagten Abschnitte Rippen aufweisen, die einen progressiv größer werdenden Abstand haben, und bei der ein gestuftes Kühlsystem von der Art vorgesehen ist, wie es in den USA.-Patentschriften 2 796 740, 2796743 beschrieben ist, um die Luft über einen großen Temperaturbereich zu kühlen. Es wird jedoch betont, daß die Erfindung auch in Verbindung mit anderen Kühlsystemen verwendet werden kann, bei denen Luft mit abgekühltem Wasser gekühlt wird, welches in üblicher Weise über einen Temperaturbereich von 5 bis 7° C erhöht wird oder bei denen eine Expansionsschlange der üblichen einstufigen Art bzw. Mehrstufenschlangen, wie sie in der USA.-Patentschrift 2 796 743 beschrieben sind, verwendet werden, wobei letztere Art mit progressiv niedriger werdenden Temperaturen in Richtung der Luftströmung arbeitet.F i g. 1 shows the principle of the invention in an ideal arrangement consisting of a heat from. exchanger coil in which the successive aerated sections have ribs which are progressively spaced apart and in which a staged cooling system of the type described in U.S. Patents 2,796,740,2796743 is provided to cool the air over a wide temperature range. It is emphasized, however, that the invention can also be used in connection with other cooling systems in which air is cooled with chilled water, which is increased in the usual manner over a temperature range of 5 to 7 ° C. or in which an expansion coil of the usual single stage Type or multi-stage coils as described in U.S. Patent No. 2,796,743 may be used, the latter type operating with progressively lower temperatures in the direction of the air flow.

Bei dem in F .i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird Wasser in einem Kühlsystem mittels eines gestuften Luftkonditionierers gekühlt. Der gestufte Luftkonditionierer weist eine Mehrzahl unabhängiger Kühleinheiten 10, 11, 12 und 13 auf, wobei jede Einheit einen Kompressor 14, einen Kondensator 15, ein Expansionsventil 16 und einen Verdampfer 17 zum Kühlen des Wassers hat. Der Wasserkühlverdampfer 17 einer jeden Einheit 10 bis 13 kann ein Rohr und einen Mantel aufweisen, wobei Sammelrohre eine Verdampfungskammer 18 für Kühlmittel bilden, durch welche sich Wasserrohre 19 erstrecken. Die Saugseite des Kompressors 14 einer jeden Einheit ist so angeschlossen, daß sie Kühlmitteldampf von dem ihr zugeordneten Verdampfer 17 über eine Leitung 20 empfängt, wodurch das Kühlmittel bei einem niedrigen Druck und einer niedrigen Temperatur verdampft, um das durch die Rohre 19 fließende Wasser zu kühlen. Der Kompressor 14 verdichtet die Kühlmitteldämpfe auf einen hohen Druck und eine hohe Temperatur und gibt sie über eine Leitung 21 an den Kondensator 15 ab. Von dem eine hohe Temperatur aufweisenden Kühlmitteldampf geht Wärme auf ein Kühlmedium über, um die Kühlmitteldämpfe zu kondensieren, wobei das flüssige Kühlmedium über eine Leitung 22 mit einem Expansionsventil 16 zurück in den Verdampfer 17 geführt wird. Das Expansionsventil 16 steuert den Fluß des flüssigen Kühlmittels zur Kammer 18 des Verdampfers 17 und hält die Druckdifferenz zwischen der Hoch- und Niederdruckseite des Kompressors 14 aufrecht.In the case of the in F .i g. 1 shown embodiment of the subject invention, water is cooled in a cooling system by means of a stepped air conditioner. The staged air conditioner comprises a plurality of independent cooling units 10, 11, 12 and 13, each unit having a compressor 14, a condenser 15, an expansion valve 16 and an evaporator 17 for cooling the water. The water cooling evaporator 17 of each unit 10 to 13 can have a tube and a jacket, with manifolds forming an evaporation chamber 18 for coolant, through which water tubes 19 extend. The suction side of the compressor 14 of each unit is connected to receive refrigerant vapor from its associated evaporator 17 via a line 20, whereby the refrigerant evaporates at a low pressure and a low temperature to cool the water flowing through the tubes 19 . The compressor 14 compresses the refrigerant vapors to a high pressure and a high temperature and emits them to the condenser 15 via a line 21. Heat is transferred from the coolant vapor, which has a high temperature, to a cooling medium in order to condense the coolant vapors, the liquid cooling medium being guided back into the evaporator 17 via a line 22 with an expansion valve 16. The expansion valve 16 controls the flow of liquid refrigerant to the chamber 18 of the evaporator 17 and maintains the pressure difference between the high and low pressure sides of the compressor 14 .

Die Kondensatoren 15, 15 a, 15 b und 15 c der aufeinanderfolgenden Einheiten 10, 11, 12 und 13 werden von einem offenen Kühlwassersystem gekühlt. Das offene Kühlwassersystem weist einen Kühlturm 23 und eine Pumpe 24 zur Umwälzung des Kühlwassers durch das System auf. Die Kondensatoren 15, 15 a, 15b und 15c können entweder parallel oder in Reihe innerhalb des Strömungskreises angeordnet sein, sie sind jedoch bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Reihe verbunden.The condensers 15, 15 a, 15 b and 15 c of the successive units 10, 11, 12 and 13 are cooled by an open cooling water system. The open cooling water system has a cooling tower 23 and a pump 24 for circulating the cooling water through the system. The capacitors 15, 15 a, 15 b and 15 c can be arranged either in parallel or in series within the flow circuit, but they are connected in series in the illustrated embodiment.

Das durch das gestufte Kühlsystem abgekühlte Wasser durchströmt den Luftkonditionierer einschließlich den Verdampfern 17, 17 a, 17 b und 17 c der Kühleinheiten 10 bis 13, eine Wärmeaustauscherschlange 25 zur Kühlung der Luft und eine Pumpe 26. Der Auslaß des wasserabkühlenden Verdampfers 17c ist mit der Wärmeaustauscherschlange 25 durch eine Leitung 27 verbunden, wobei die Flußrichtung durch die Schlange im Gegenstrom zur Strömungsrichtung der Luft erfolgt. Wie in F i g. 1 schematisch dargestellt ist, ist die Schlange 25 in einem Luftkanal 28 angeordnet, durch welchen Luft mittels des Gebläses 29 bewegt wird. Bei Betrachtung der F i g. 1 bewegt das Gebläse 29 die Luft von links nach rechts, während das abgekühlte Wasser von rechts nach links durch die Schlange fließt, so daß die Luft progressiv gekühlt und -das Wasser progressiv erwärmt wird, und zwar über einen Temperaturbereich, der sich der Differenz zwischen den Einlaßtemperaturen der Luft und des abgekühlten Wassers nähert. Die die Schlange 25 beaufschlagende Luft wird zunächst auf ihre Taupunkttemperatur ohne Entfernung irgendwelcher Feuchtigkeit abgekühlt (fühlbare Wärmekühlung) und dann unter die Taupunkttemperatur gekühlt, um progressiv größer werdende Feuchtigkeitsmengen aus der Luft (latente Wärmekühlung) und fühlbare Wärme unterhalb der Taupunkttemperatur zu entfernen.The water cooled by the staged cooling system flows through the air conditioner including the evaporators 17, 17 a, 17 b and 17 c of the cooling units 10 to 13, a heat exchanger coil 25 for cooling the air and a pump 26. The outlet of the water-cooling evaporator 17c is connected to the Heat exchanger coil 25 connected by a conduit 27, the direction of flow through the coil being countercurrent to the direction of flow of the air. As in Fig. 1, the snake 25 is arranged in an air duct 28 through which air is moved by means of the fan 29. Looking at FIG. 1, the fan 29 moves the air from left to right while the cooled water flows through the coil from right to left so that the air is progressively cooled and the water is progressively heated over a temperature range which is the difference between approaches the inlet temperatures of the air and chilled water. The air acting on the coil 25 is first cooled to its dew point temperature without removing any moisture (sensible heat cooling) and then cooled below the dew point temperature in order to remove progressively increasing amounts of moisture from the air (latent heat cooling) and sensible heat below the dew point temperature.

Gemäß der Erfindung weist die Wärmeaustauscherschlange 25 gesonderte, nacheinander von der Luft beaufschlagte Abschnitte auf, die mit Rippen 30 besetzt sind, welche in Strömungsrichtung der Luft einen progressiv größer werdenden Abstand aufweisen. Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens ist die in F i g. 1 gezeigte Wärmeaustauscherschlange so dargestellt, daß sie nur eine einzige Reihe paralleler Rohrabschnitte 25a, 25b, 25c und 25d aufweist, die sich quer durch den Luftkanal 28 erstrekken und durch U-förmige Verbindungsstücke 31 an den Enden benachbarter Abschnitte abwechselnd an gegenüberliegenden Enden verbunden sind, um eine Rohrschlange zu bilden. Somit fließt das abgekühlte Wasser im Gegenstrom zur Richtung des Luftstromes, so daß die Luft progressiv gekühlt und das abgekühlte Wasser progressiv erwärmt wird, während sie die Schlange passieren.According to the invention, the heat exchanger coil 25 has separate, successively acted upon by the air sections, which are occupied with ribs 30, which have a progressively increasing distance in the flow direction of the air. To explain the concept of the invention, the one shown in FIG. 1 shown as having only a single row of parallel pipe sections 25a, 25b, 25c and 25d which extend transversely through the air duct 28 and are connected by U-shaped connectors 31 at the ends of adjacent sections alternately at opposite ends, to form a coiled pipe. Thus, the chilled water flows countercurrently to the direction of the air flow so that the air is progressively chilled and the chilled water is progressively heated as they pass the coil.

Bei dem zuerst von der Luft beaufschlagten Schlangenabschnitt 25 a sind die Rippen 30 mit einem Abstand von vierzehn Stück je 25 mm übsr die ganze Länge des Schlangenabschnittes angeordnet, um eine maximale Wärmeübertragung zu erzielen. Die Temperatur des abgekühlten Wassers im Schlangenabschnitt 25 a liegt über der Taupunkttemperatur der Luft, so daß nur fühlbare Wärme übertragen wird. Somit bleibt der Schlangenabschnitt trocken und die ganze Stirnfläche der Schlange zwischen den Rippen ständig offen, um einen freien Luftdurchgang zu gewährleisten. Das abgekühlte Wasser hat in den aufeinanderfolgenden Abschnitten 25b, 25c und 25d eine unter der Taupunkttemperatur der Luft liegende Temperatur, und zwar eine progressiv geringere Temperatur in den aufeinanderfolgenden Abschnitten, so daß Luftfeuchtigkeit in progressiv zunehmendem Maß an den aufeinanderfolgenden Abschnitten kondensiert wird. Die Schlangenabschnitte 25 b, 25 c und 25d weisen jedoch Rippen 30 auf, die mit progressiv größer werdendem Abstand, nämlich zwölf, zehn und acht Rippen je 25 mm, angeordnet sind. Somit wird durch den Abstand der Rippen 30 auf den aufeinanderfolgenden Schlangenabschnitten eine vergrößerte Stirnfläche geschaffen, durch welche die Luft strömt, um das Kondensat an den Rippen, welches dazu neigt, den Abstand zwischen den Rippen zu verstopfen und den Luftdurchgang zu reduzieren, zu berücksichtigen. Durch geeignete Auslegung kann das Maß .des Wärmeaustausches und der Abstand der Rippen 30 an den aufeinanderfolgenden Schlangenabschnitten so zueinander in Beziehung gebracht werden, daß die Luftströmung durch die Schlange 25 im wesentlichen bei sich veränderndem Feuchtib keitsgehalt der zu konditionierenden Luft konstant gehalten wird, so daß .ein Minimum an Energiezufuhr zum Gebläse je Volumeneinheit abgegebener Luft erzielt wird. Durch die Unterteilung einer Wärmeaustauscherschlange in gesonderte Abschnitte mit Rippen, die einen progressiv größer werdenden Abstand auf den aufeinanderfolgenden Abschnitten in Richtung der Luftströmung aufweisen, wird das Verstopfen der Rippen mit Kondensat vermieden und gestattet eine Kühlung und Entfeuchtung der Luft über einen vorbestimmten Temperaturbereich mit weniger umlaufendem Wasser, welches über einen großen Temperaturbereich erwärmt wird, so daß kleinere Leitungsquerschnitte, Isolationen, Pumpen, Steuerungen usw. verwendet werden können, wobei eine verbesserte Wirtschaftlichkeit des Luftkonditionierers zusammen mit den Materialeinsparungen und eine beachtliche Senkung der Kosten für die Luftkonditionierung erreicht wird. Während die Wärmeaustauscherschlange 25 mit vier aufeinanderfolgenden Abschnitten gezeigt ist, können erfindungsgemäß zusätzliche Abschnitte vorgesehen sein, deren Rippen 30 auf den aufeinanderfolaenden Abschnitten einen progressiv größer werdenden Abstand voneinander von sechs bis sechzehn Rippen je 25 mm aufweisen können. Nachdem nunmehr der Erfindungsgegenstand im einzelnen beschrieben worden ist, soll auf die Betriebsweise eingegangen werden. In the snake section 25 a , which is first acted upon by the air, the ribs 30 are arranged at a distance of fourteen pieces each 25 mm over the entire length of the snake section in order to achieve maximum heat transfer. The temperature of the cooled water in the snake section 25 a is above the dew point temperature of the air, so that only sensible heat is transferred. Thus, the snake section remains dry and the entire face of the snake between the ribs is always open to ensure a free passage of air. The cooled water has in the successive sections 25b, 25c and 25d a temperature below the dew point temperature of the air, namely a progressively lower temperature in the successive sections, so that air humidity is condensed in a progressively increasing degree on the successive sections. The serpentine sections 25 b, 25 c and 25 d , however, have ribs 30 which are arranged with a progressively increasing spacing, namely twelve, ten and eight ribs each 25 mm. Thus, the spacing of the ribs 30 on the successive serpentine sections creates an enlarged face through which the air flows to account for the condensate on the ribs which tends to clog the spacing between the ribs and reduce air passage. With a suitable design, the degree of heat exchange and the distance between the ribs 30 on the successive snake sections can be related to one another in such a way that the air flow through the snake 25 is essentially kept constant when the moisture content of the air to be conditioned changes, so that . a minimum of energy supply to the fan per unit volume of air released is achieved. By dividing a heat exchanger coil into separate sections with fins which are progressively spaced apart on the successive sections in the direction of the air flow, the fins are not clogged with condensate and the air can be cooled and dehumidified over a predetermined temperature range with less circulating Water which is heated over a wide temperature range so that smaller pipe cross-sections, insulation, pumps, controls etc. can be used, an improved economy of the air conditioner being achieved together with the material savings and a considerable reduction in the cost of air conditioning. While the heat exchanger coil 25 is shown with four successive sections, additional sections can be provided according to the invention, the ribs 30 of which on the successive sections can have a progressively increasing distance from one another of six to sixteen ribs per 25 mm. Now that the subject matter of the invention has been described in detail, the mode of operation will be discussed.

Zum Zweck der Beschreibung sei angenommen, daß der im Betrieb befindliche Luftkonditionierer abgekühltes Wasser von 7° C aus dem Verdampfer-Kühler 17c der letzten Kühleinheit 13 an den Abschnitt 25 d am rechten Ende der Schlange 25 abgibt und daß das Gebläse 29 Luft mit 35° C Trockentemperatur und 26° C Naßtemperatur mit einer entsprechenden Taupunkttemperatur von 22° C abgibt. Es sei ferner angenommen, daß die Luft auf 16° C abgekühlt und das Wasser auf 27° C erwärmt wird, wenn sie im Gegenstrom zueinander die Schlange 25 passieren. Somit wird die durch den ersten Abschnitt 25 a der Schlange 25 strömende Luft auf eine Temperatur gekühlt, die sich der Temperatur in dem Schlangenabschnitt nähert, beispielsweise 23° C, so daß keine Kondensation auftritt. Die Schlange bleibt somit trocken, wobei fühlbare Wärme infolge des engen Rippenabstandes in maximalem Maß ausgetauscht wird, ohne daß ein Druckabfall infolge Verstopfung der Schlange durch Kondfensat auftritt. Beim Passieren der aufeinanderfolgenden Abschnitte wird die Luft progressiv auf niedrige Temperaturen unter die Taupunkttemperatur gekühlt, so daß progressiv größer werdende Feuchtigkeitsmengen aus der Luft kondensiert werden. Diese Feuchtigkeit sammelt sich auf den Rippen 30 und läuft infolge der Schwerkraft an den Seiten der Rippen herab. Der Feuchtigkeitsfilm an den Seiten benachbarter Rippen verringert den Zwischenraum zwischen den Rippen, durch welchen die Luft passieren kann, wodurch im allgemeinen das den Schlangenabschnitt passierende Luftvolumen verringert wird. Die größer werdenden Abstände der Rippen auf den aufeinanderfolgenden Abschnitten 25 b bis 25 d bilden jedoch einen Ausgleich für das daran haftende Kondensat, um eine Verstopfung irgendeines Teiles der Schlangenabschnitte zu verhüten und die Geschwindigkeit und das Volumen des Luftstromes durch alle Schlangenabschnitte im wesentlichen konstant zu halten.For the purpose of the description, it is assumed that the air conditioner in operation gives off cooled water at 7 ° C from the evaporator cooler 17c of the last cooling unit 13 to the section 25d at the right end of the coil 25 and that the fan 29 air at 35 ° C dry temperature and 26 ° C wet temperature with a corresponding dew point temperature of 22 ° C. It is also assumed that the air is cooled to 16 ° C. and the water is heated to 27 ° C. when they pass the coil 25 in countercurrent to one another. Thus, the air flowing through the first section 25 a of the snake 25 is cooled to a temperature which approaches the temperature in the snake section, for example 23 ° C., so that no condensation occurs. The snake thus remains dry, with sensible heat being exchanged to the maximum extent due to the narrow spacing of the ribs, without a pressure drop occurring as a result of clogging of the snake by condensation. As the air passes through the successive sections, it is progressively cooled to low temperatures below the dew point temperature, so that progressively increasing amounts of moisture are condensed from the air. This moisture collects on the ribs 30 and runs down the sides of the ribs as a result of gravity. The film of moisture on the sides of adjacent ribs reduces the space between the ribs for air to pass through, thereby generally reducing the volume of air passing through the serpentine section. The increasing spacing of the ribs on the successive sections 25b to 25d , however, compensates for the condensate adhering to them in order to prevent clogging of any part of the coil sections and to keep the speed and volume of the air flow through all coil sections essentially constant .

Somit wird gegenüber den bekannten Anlagen die Temperatur des Wassers über einen größeren Temperaturbereich bei einem im wesentlichen gleichen Luftkühlungsbereich erhöht, wodurch die erforderliche Wassermenge reduziert wird, so daß eine entsprechende Verkleinerung der Leitungsquerschnitte, der Isolation, der Steuerungen, Ventile, Pumpen usw. vorgenommen werden kann. Das so auf eine höhere Temperatur erwärmte Wasser kann durch die aufeinanderfolgenden Einheiten 10 bis 13 der gestuften Kühlanlage gekühlt werden, wobei diese Kühlanlage eine kleinere Gesamtleistung als die bekannten Anlagen haben kann. Da die aufeinanderfolgenden Stufen des Konditionierers das Wasser nur über einen Teil des gesamten Temperaturbereiches abkühlen und da die ersten Einheiten 10 und 11 mit einem kleineren Druck und geringerer Temperatur arbeiten, wird der Wirkungsgrad der Kühlanlage erhöht, und der Luftkonditionierer als Ganzes arbeitet mit einer minimalen Energiezufuhr je Tonne erzeugte Kühlung.Thus, compared to the known systems, the temperature of the water is increased over a larger temperature range with essentially the same air cooling range, whereby the required amount of water is reduced, so that a corresponding reduction in the line cross-sections, the insulation, the controls, valves, pumps, etc. are made can. The water heated to a higher temperature in this way can be cooled by the successive units 10 to 13 of the staged cooling system, this cooling system being able to have a smaller overall output than the known systems. Since the successive stages of the conditioner only cool the water over part of the total temperature range and since the first units 10 and 11 operate at a lower pressure and temperature, the efficiency of the cooling system is increased and the air conditioner as a whole operates with a minimal energy input cooling produced per ton.

Während die Verwendung einer Luftkühlschlange 25, die in Abschnitte aufgeteilt ist, deren Rippen einen progressiv größer werdenden Abstand aufweisen, bei einem idealen System gezeigt ist, wie es in F i g. 1 dargestellt ist, kann sie auch mit Vorteil bei üblichen Kühlanlagen verwendet werden. Die F i g. 2, 3 und 4 zeigen eine Schlangenanordnung, die bei verschiedenen Anlagen, -die nur eine einzige Kühleinheit 10' aufweisen, verwendet ist, wobei die Kühleinheit jedoch eine Leistung aufweist, um die gesamte Kühlbelastung aufrechtzuerhalten. Die Einheit 10' weist den gleichen Kompressor 14', Kondensator 15', Expansionsventil 16' und Verdampfer 17' zum Abkühlen des Wassers auf, die in gleicher Weise wie die in F i g. 1 gezeigte Einheit verbunden sind, um abgekühltes Wasser durch eine Luftkühlschlange 40 in Umlauf zu setzen. Der Kondensator 15' wird ebenfalls durch einen offenen Kühlwasserkreis mit einem Kühlturm 23' und einer Pumpe 24', wie zuvor beschrieben, gekühlt.While the use of an air cooling coil 25 which is divided into sections, the ribs of which are progressively spaced apart, is shown in an ideal system as shown in FIG. 1, it can also be used with advantage in conventional cooling systems. The F i g. Figures 2, 3 and 4 show a serpentine arrangement used in various plants having only a single cooling unit 10 ', but the cooling unit has a capacity to sustain the entire cooling load. The unit 10 ' has the same compressor 14', condenser 15 ', expansion valve 16' and evaporator 17 'for cooling the water, which are in the same way as those in FIG. 1 are connected to circulate chilled water through an air cooling coil 40. The condenser 15 ' is also cooled by an open cooling water circuit with a cooling tower 23' and a pump 24 ', as previously described.

Die in den F i g. 3 und 4 gezeigte Luftkühlschlange 40 weist zwei Abschnitte 40 a und 40 b auf, die hintereinander in einem Luftkanal 44 angeordnet sind. Der von der Luft zuerst beaufschlagte Abschnitt 40a der Schlange 40 besteht aus einer Mehrzahl von Rohren 42, die sich horizontal zwischen den senkrechten Endplatten 43 und 44 erstrecken und in senkrechten Reihen angeordnet sind, welche durch Endverbindungsstücke 45 in neun parallele Kreise zwischen den senkrechten Sammelrohren 46 und 47 verbunden sind. Die in wärmeübertragender Berührung auf allen Rohren 42 angeordneten Rippen 48 weisen einen gleichmäßigen Abstand von zwölf Rippen auf 25 mm über der ganzen Länge der Rohre auf. Der von der durchströmenden Luft zuletzt beaufschlagte Schlangenabschnitt 40b hat vier senkrechte Reihen Rohre 42, die in neun Wasserstromkreisen zwischen den Sammelrohren 49 und 50 verbunden sind, wobei die allen Rohren gemeinsamen Rippen 51 einen gleichmäßigen Abstand von acht Rippen je 25 mm aufweisen. Wie in F i g. 4 dargestellt, verbindet jeder Wasserstromkreis der Schlangenabschnitte 40a und 40b die Rohre 42 seitlich in einer im allgemeinen geneigten Anordnung zwischen den Sammelrohren 46, 47 und 49, 50, so daß die Schlangen selbstentleerend sind.The in the F i g. The air cooling coil 40 shown in FIGS. 3 and 4 has two sections 40 a and 40 b, which are arranged one behind the other in an air duct 44 . The first acted upon by the air section 40 a of the coil 40 consists of a plurality of tubes 42, which extend horizontally between the vertical end plates 43 and 44 and are arranged in vertical rows, which by end connectors 45 in nine parallel circles between the vertical manifolds 46 and 47 are connected. The ribs 48, which are arranged in heat-transferring contact on all tubes 42, have a uniform spacing of twelve ribs over 25 mm over the entire length of the tubes. The snake section 40b last acted upon by the air flowing through has four vertical rows of tubes 42 which are connected in nine water circuits between the header tubes 49 and 50 , the ribs 51 common to all tubes having a uniform spacing of eight ribs each 25 mm. As in Fig. As shown in Fig. 4, each water circuit of serpentine sections 40a and 40b laterally connects tubes 42 in a generally inclined arrangement between headers 46, 47 and 49, 50 so that the serpentines are self-draining.

Der Auslaß des Verdampfer-Kühlers 17' der Kühleinheit 10' ist durch eine Leitung 55 mit dem Sammelrohr 49 am hinteren oder rechten Ende des in F i g. 2 dargestellten Schlangenabschnittes 40 b verbunden. Das gekühlte Wasser fließt durch die parallelen Wasserstromkreise des Schlangenabschnittes 40 b nach vorn oder links vom Sammelrohr 49 zum Sammelrohr 50 im Gegenstrom zur Strömungsrichtung der Luft. Das Sammelrohr 46 des Schlangenabschnittes 40a ist mit .dem Sammelkopf 50 des Schlangenabschnittes 40 b verbunden, so daß das gekühlte Wasser, welches aus dem vorderen Ende des Schlangenabschnittes 40b austritt, am hinteren Ende des Schlangenabschnittes 40 a eintritt. Das abgekühlte Wasser fließt dann durch die verschiedenen Wasserstromkreise des Abschnittes 40a zwischen den Sammelrohren 46 und 47 im Gegenstrom zur Strömungsrichtung der Luft. Das Auslaßsammelrohr 47 des Schlangenabschnittes 40a ist durch eine Leitung 58 mit dem Verdampferkühler 17' der Kühleinheit 10' verbunden, um den Wasserstromkreis zu vervollständigen.The outlet of the evaporator cooler 17 'of the cooling unit 10' is through a line 55 with the manifold 49 at the rear or right-hand end of the in FIG. 2 shown snake section 40 b connected. The cooled water flows through the parallel water circuits of the serpentine section 40 b to the front or to the left from the collecting pipe 49 to the collecting pipe 50 in countercurrent to the direction of flow of the air. The collecting pipe 46 of the serpentine section 40a is connected to the collecting head 50 of the serpentine section 40b, so that the cooled water which emerges from the front end of the serpentine section 40b enters at the rear end of the serpentine section 40a. The cooled water then flows through the various water circuits of the section 40a between the manifolds 46 and 47 in countercurrent to the direction of flow of the air. The outlet manifold 47 of the serpentine section 40a is connected by a conduit 58 to the evaporator cooler 17 'of the cooling unit 10' to complete the water circuit.

Beim Betrieb drückt das Gebläse 29' die Luft durch den Luftkanal 41, welche dabei die Schlangenabschnitte 40a und 40b nacheinander berührt, um die Luft zu kühlen und zu entfeuchten. Die Pumpe 26' wälzt ständig abgekühltes. Wasser durch den Verdampferkühler 17' um, um das Wasser abzukühlen und dann durch die Schlangenabschnitte 40b und 40a im Gegenstrom zur Richtung der Luftströmung zu schicken. Während das abgekühlte Wasser die Schlangenabschnitte passiert, wird es progressiv durch den Wärmeaustausch zwischen der Luft und dem Wasser erwärmt und- dann zu dem Verdampferkü'hler 17' der Kühleinheit 10' zurückgeführt, um den Stromkreis zu vervollständigen. Infolge des engen Abstandes der Rippen 48 auf dem Schlangenabschnitt 40a, welcher zuerst von der Luft beaufschlagt wird, findet ein maximaler Wärmeaustausch bei einer minimalen Verstopfung der Rippen statt. Wenn der Luftstrom des zweiten Abschnitts 40b der Schlange 40 passiert, wird er unter seine Taupunkttemperatur abgekühlt, wobei Feuchtigkeit aus der Luft entfernt wird. Der größere Abstand, mit dem die Rippen 51 auf dem zweiten Abschnitt 40b angeordnet sind, bewirkt jedoch einen Ausgleich für den Feuchtigkeitsfilm auf den Rippen, um ein Verstopfen des Schlangenabschnittes mit Kondensat zu verhindern, wie dies bei üblichen Schlangen, welche gleiche Rippenabstände auf allen Abschnitten aufweisen, der Fall ist.In operation, the fan 29 'pushes the air through the air duct 41, which thereby contacts the serpentine sections 40a and 40b one after the other, in order to cool and dehumidify the air. The pump 26 'constantly circulates what has cooled down. Water through the evaporator cooler 17 'to cool the water and then sent through the serpentine sections 40b and 40a in countercurrent to the direction of the air flow. As the cooled water passes the coil sections, it is progressively heated by the heat exchange between the air and the water and then returned to the evaporator cooler 17 'of the cooling unit 10' to complete the circuit. As a result of the close spacing of the ribs 48 on the snake section 40a, which is first exposed to the air, a maximum heat exchange takes place with a minimum clogging of the ribs. When the air flow of the second portion 40 b of the coil 40 passes, it will be cooled below its dew point temperature, whereby moisture is removed from the air. , Causes, however, to prevent the larger distance by which the ribs are disposed b on the second portion 40 51 compensates for the moisture film on the ribs to prevent clogging of the coiled portion with condensate, as in conventional serpents that same rib spacing on all Have sections that is the case.

Die Schlange 40 mit ihren gesonderten Abschnitten 40 a und 40 b, wie sie in den F i g. 2, 3 und 4 gezeigt ist, ist an Stelle beschädigter Schlangen bei besonderen Anlagen üblicher Bauart eingebaut worden. Beispielsweise hatte bei einer Anlage die zuvor benutzte Schlange sieben Rippen je 25 mm und hielt eine Temperatur von 28° C in dem konditionierten Raum bei einer Außentemperatur von 35° C aufrecht. Nachdem die Originalschlange durch die Schlangenanordnung gemäß der Erfindung mit zwei getrennten Abschnitten mit zwölf Rippen auf 25 mm und acht Rippen auf 25 mm ersetzt war, hielt derselbe Luftkonditionierer den Raum auf einer Temperatur von 26° C bei gleichen Außenbedingungen aufrecht. Diese verbesserte Wirkungsweise war darauf zurückzuführen, daß von der Schlange mehr Wärme ausgetauscht wurde, obwohl die verwendete Wassermenge um etwa 40 % reduziert wurde, wobei das restliche Wasser anderweitig verwendet werden konnte. Die üblichen Schlangen würden auch, trotz Verwendung tieferer Schlangen, das Luftvolumen infolge .des größeren Widerstandes auf dem bestehenden Gebläse reduziert haben. Keine wahrnehmbare Abnahme des Luftvolumens wurde beobachtet. Auf diese Weise wurde bei Anwendung der Schlangenanordnung gemäß der Erfindung bei einem Luftkonditionierer der Betrieb als Ganzes verbessert.The snake 40 with its separate sections 40 a and 40 b, as shown in FIGS. 2, 3 and 4 has been installed in place of damaged snakes in special systems of conventional design. For example, in one plant, the previously used snake had seven ribs each 25 mm and maintained a temperature of 28 ° C in the conditioned room with an outside temperature of 35 ° C. After the original snake was replaced by the snake arrangement according to the invention with two separate sections with twelve ribs by 25 mm and eight ribs by 25 mm, the same air conditioner maintained the room at a temperature of 26 ° C under the same external conditions. This improved performance was due to the fact that more heat was exchanged from the snake, although the amount of water used was reduced by about 40%, the remaining water being able to be used for other purposes. The usual snakes would also, despite the use of deeper snakes, have reduced the air volume due to the greater resistance on the existing fan. No noticeable decrease in air volume was observed. In this way, when the coil arrangement according to the invention was applied to an air conditioner, the operation as a whole was improved.

Es ist nunmehr ersichtlich, daß mit der Erfindung ein Luftkonditionierer geschaffen ist, welcher gute Betriebseigenschaften sowohl beim fühlbaren als auch beim latenten Wärmekühlen über einen großen Temperaturbereich des abgekühlten Kühlwassers aufweist. Es ist ferner ersichtlich, daß beim Erfindungsgegenstand der Abstand zwischen den Rippen einer Luftkühlschlange in Richtung der Luftströmung vergrößert wird, um einen Ausgleich für eine anwachsende Feuchtigkeitsentfernung aus der Luft zu schaffen. Es ist ferner ersichtlich, daß durch die Erfindung eine Luftkühlung geschaffen ist, bei der Verstopfungen der Schlange mit Kondensat nicht auftreten, und bei der kleinere Mengen abgekühlten Wassers verwendet werden können. Es ist ferner ersichtlich, daß mit der Erfindung ein Luftkonditiovierer geschaffen ist, welcher einfach und kompakt in der Konstruktion ist, so daß er wirtschaftlich gefertigt werden kann. Ferner ist er bei einem großen Anderungsbereich der Eingangstemperatur und der Feuchtigkeit der Luft, welche konditioniert werden soll, verläßlich im Betrieb.It can now be seen that the invention provides an air conditioner is created, which has good operating properties in both tactile and with latent heat cooling over a wide temperature range of the cooled cooling water having. It can also be seen that in the subject matter of the invention, the distance between the fins of an air cooling coil are enlarged in the direction of the air flow, to compensate for increasing moisture removal from the air create. It can also be seen that the invention provides air cooling is, in which clogging of the coil with condensate does not occur, and in the smaller amounts of chilled water can be used. It can also be seen that with the invention an air conditioner is created which is simple and compact in construction, so that it is manufactured economically can be. Further, it is with a wide range of change in the inlet temperature and the humidity of the air to be conditioned, reliably in operation.

Während zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes gezeigt und beschrieben worden sind, soll betont werden, daß weitere Änderungen der Konstruktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.Shown during two embodiments of the subject invention and have been described, it should be emphasized that further changes in construction and arrangement of elements can be made without departing from the inventive concept to deviate.

Claims

Claims: 1. Air conditioner for dehumidifying and cooling of air to a dew point temperature above the freezing temperature to in a to create comfortable conditions using the room to be ventilated a duct, a cooling system with successive, finned heat exchange sections in the duct swept by the conditioning air, and one Fan for a flow of air over the successive heat exchange sections in countercurrent to the flow direction of the coolant, e.g. B. water, so that the consecutive Sections cool the air progressively, and the heat exchange sections have cooling fins have different spacing, characterized in that the successive, heat exchange sections fed with the coolant of progressively lower temperature Have cooling fins with progressively larger distances, such that the to be cooled Air first exchange sections with narrower rib spacings for derivation more palpable Heat and then sweep over sections with larger gaps after the Air has been cooled below its dew point to dissipate latent heat.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that at least two successive Heat exchange sections are provided with six to fourteen fins 25 mm.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the cooling system consists of several cooling units, each with a compressor, one Condenser and an evaporator for cooling water to a temperature below the ambient temperature, but above the freezing temperature, and that the water through the in-line evaporators of the cooling units and then through routing the finned heat exchange sections. Considered Publications: German Auslegeschrift No. 1112 093.