DE4414061C2

DE4414061C2 - Gerät für die Klimatisierung von Räumen

Info

Publication number: DE4414061C2
Application number: DE4414061A
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl Chem Dr Schwetje; Dieter Dipl Ing Kronauer
Original assignee: KRONAUER GmbH
Current assignee: KRONAUER, LIESELORE, 30900 WEDEMARK, DE
Priority date: 1994-04-21
Filing date: 1994-04-21
Publication date: 1998-03-19
Anticipated expiration: 2014-04-22
Also published as: DE4414061A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät für die Klimatisierung von Räumen, das nach dem Sorptionsverfahren arbeitet, bestehend aus mindestens zwei Behältern für die Aufnah me von Sorptionsmaterial, einer Wärmezuführvorrichtung sowie einer Wärmeabführvorrichtung in Form von Rohran ordnungen, und mindestens einer Luftbefeuchtungsvor richtung, bei dem jeder Behälter in einen Arbeitskreis zur Luftkühlung und einen weiteren Arbeitskreis zur Re generation des Sorptionsmateriales schaltbar ist.

Ein derartiges Gerät ist aus der DE 34 24 298 C2 be kannt geworden. Bei dieser sind mehrere mit festem Sorptionsmaterial gefüllte Speicher zueinander parallel angeordnet. In einer Rohranordnung sind den Behältern vor- bzw. nachgeschaltet Befeuchtungs-, Wärmetausch- und Beheizungsvorrichtungen für Luft, die je nach der Betriebsweise, einer Raumklimatisierung am Tage und einer Regeneration des Sorptionsmateriales während der Nacht, durch eine Ventilanordnung entsprechend ihrer auszuführenden Wirkung in den jeweils einen im Betrieb befindlichen Arbeitskreis eingeschaltet werden.

In der Technik sind dort, wo eine preiswerte Wärme quelle ganztägig zur Verfügung steht, auch Anlagen be kannt geworden, bei denen zwei Arbeitskreise gleich zeitig in Betrieb sind, ein Arbeitskreis für die Raum klimatisierung, der andere für die Regeneration des Sorptionsmaterials.

Die bekannten Anlagen dieser Art nutzen die Energie zu ihrem Betrieb nicht optimal: Die Gebläse zum Fördern der Luft, die teure Primärenergie für ihren Betrieb be nötigen, müssen für das Durchpressen der Luft durch die mit Sorptionsmaterial gefüllten Behälter groß ausgelegt sein, weil das in die Behälter eingeschüttete Sorp tionsmaterial in dieser Lagerform einen erheblichen Strömungswiderstand besitzt. Die für das Trocknen des Sorptionsmaterials bei dessen Regenerierung einzuset zende Wärme von meist niedriger Temperatur wird aber auch in Mengen zugeführt, die überdimensioniert sind. Diese Anlagen haben aber auch einen erheblichen Bedarf an Bauraum, denn die neben den Behältern befindlichen Rohranordnungen, Wärmetauscher und weiteren Aggregate haben einen erheblichen Platzbedarf. Das führt zu einem erheblichen Gerätevolumen.

Durch die DE 37 00 707 C2 und die DE 40 06 287 A1 sind Adsorptionskühlanlagen mit jeweils zwei Arbeitskreisen bekannt geworden.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, mit einfa chen Mitteln unter Einsparung von Bauraum eine Erhöhung des Wirkungsgrades des Ad- und Desorptionsprozesses und damit optimale Betriebsparameter zu erreichen.

Die Erfindung besteht darin, daß jeder Arbeitskreis in gleicher Weise aus einem Speicher und einem Kühler auf gebaut ist, daß in den Behältern des Speichers das Sorptionsmaterial in mehreren hintereinander angeord neten Schichten mit zwischengeschalteten Lufträumen angeordnet ist, daß in den Schichten des Sorptionsmate rials die Rohranordnungen befindlich sind und daß die Arbeitskreise durch eine Ventilanordnung zur wechsel seitigen Umschaltung ihrer Betriebszustände miteinander verkoppelbar sind.

Dieses Gerät arbeitet energetisch erheblich günstiger als die bekannten Anlagen: Dadurch, daß in den Behäl tern das Sorptionsmaterial in mehreren hintereinander angeordneten Schichten mit zwischengeschalteten Luft räumen angeordnet ist, ist erreicht, daß der erforder liche Druck zum Fördern der Luft kleiner sein kann, denn nach jedem Durchgang durch eine Schicht ist der Luft eine Zone der Vergleichmäßigung gegeben, auch wird hierdurch eine Vergleichmäßigung der Strömung erreicht, indem sich nicht längere bevorzugte Luftwege im Sorpti onsmaterial ausbilden können. Weiter wird Bauraum da durch eingespart, daß in den Schichten des Sorptions materials die Rohranordnungen befindlich sind, wodurch durch den unmittelbaren Kontakt mit dem Sorptionsmate rial auch der Energieübergang erleichtert wird, was zu Energieeinsparungen führt. Vor allem wird aber dadurch, daß die Arbeitskreise durch eine Ventilanordnung mit einander verkoppelbar sind, eine Energieeinsparung da durch erreicht, daß die bei der Lufttrocknung erhal tene Wärme wieder bei der Entfeuchtung das Sorptionsma teriales während der Regenerierung einsetzbar ist. So finden durch diese sich gegenseitig stützenden und för dernden Maßnahmen Energie- und Raumeinsparung gleich zeitig und gemeinsam statt.

Baulich ist es vorteilhaft, wenn die Schichten aus zwei Siebanordnungen bestehen, zwischen denen die Rohranord nung befindlich ist und zwischen denen das feste Sorp tionsmaterial gelagert ist.

Ein besonders günstiger Wirkungsgrad ließ sich dadurch erzielen, daß die Siebanordnungen V-förmig im Strö mungsweg stehen, wobei die Spitze in Strömungsrichtung gerichtet ist.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn jede einem Behälter zu geordnete Rohranordnung aus mindestens zwei Rohren mit eigenem Zu- und Abfluß besteht, einem Rohr für die Zu führung von fremder Wärme und einem weiteren Rohr für die Zuführung eigener von der Lufttrocknung im eigenen Gerät abgeführter und nun der Sorptionsmaterialtrock nung zugeführter Wärme.

Dazu dient eine Ventilanordnung, mit der die Rohranord nung des in der Desorptionsphase befindlichen Behälters mit der Rohranordnung des in der Adsorptionsphase be findlichen Behälters koppelbar ist.

Weiter ist es zweckdienlich, wenn dem Behälter mit dem Sorptionsmaterial ein Wärmetauscher nachgeschaltet ist, der vor dem Befeuchter angeordnet ist.

Ein besonders guter Wärmeübergang in beiden Richtungen, sowohl von dem Rohr in das Sorptionsmaterial als auch von dem Sorptionsmaterial in das Rohr, läßt sich da durch erzielen, daß die Rohre der in den Behältern be findlichen Rohranordnungen mit Rippen versehen sind.

Als sehr vorteilhaft hat es sich bei rohrparallelen Rippen erwiesen, daß die Rippen gelocht sind. Hierdurch wird erreicht, daß nicht nur der Kontakt zwischen Rippe und Sorptionsmaterial inniger wird, sondern auch die Luft besser durch die Sorptionsmaterialschichten hin durchtreten kann.

Eine weitere energetisch verbesserte Nutzung wird da durch erreicht, daß dem Speicherblock jeden Arbeits kreises eine Wärmetauscheranordnung vor- und nachge schaltet ist, mit der Wärme dem anderen Speicherblock zugeführt wird.

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbei spieles näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Gerätes,

Fig. 2 eine Ansicht eines Wärmetauscherrohres,

Fig. 3 einen Schnitt durch ein Wärmetauscherrohr,

Fig. 4 einen Schnitt durch einen Speicher mit Wärme tauschern.

In dem Gerätegehäuse 1 sind zwei Speicherblöcke 2 und zwei Kühlerblöcke 3 sowie eine von einem Prozessor 4 gesteuerte, mit Ventilen und/oder Steuerklappen aus gerüstete Schaltvorrichtung 5 angeordnet. Die Schalt vorrichtung 5 ist mit dem Prozessor 4 über eine Leitung 6 verbunden. Die Pfeile geben die Strömungsrichtung der Luft an, die zum Zwecke der Klimatisierung in dem einen Zweig und zum Zwecke der Regenerierung des Speicherma terials in der anderen Richtung fließt. Jeder der bei den Speicherblöcke 2 ist mit mehreren im Strömungsweg der Luft hintereinandergeschalteten Speichern 7 be stückt. Jeder Kühlerblock 3 ist mit einem Gebläse 8, einem Wärmetauscher 9 und einer Befeuchtungsvorrichtung 10 ausgestattet.

Im Betrieb wird jeweils der eine aus Speicherblock 2 und Kühlerblock 3 bestehende Zweig zur Kühlung von Luft, der andere zur Regenerierung des Speichermateria les benutzt.

Im gezeichneten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist der untere Zweig so geschaltet, daß Luft, die vom Gebläse 8 bewegt wird, links in das Gehäuse 1 eingesaugt und durch die Speicher 7 gesaugt wird. Da in diesen Spei chern 7 regeneriertes Sorptionsmaterial gelagert ist, das trocken ist und begierig aus der durchströmenden Luft Feuchtigkeit ansaugt, verläßt die Speicher 7 eine sehr trockene und erwärmte Luft. Ein Teil der sich in den Speichern 7 bildenden Sorptionswärme wird durch Wärmetauscher 11 aufgenommen und Wärmetauschern 12 über Rohre 13 im anderen Zweig zugeführt. Zusätzlich kann in weiteren Wärmetauschern 14 von außen zugeführte Kühl flüssigkeit eine weitere Kühlung der beim Feuch tigkeitsentzug im Speicher 7 sich erwärmenden Luft be wirken. Der trockenen und durch die Wärmetauscher 11, 14 bereits gekühlten Luft wird im Wärmetauscher 9 des Küh lerblocks 3 noch weitere Wärme entzogen, ehe sie in die Befeuchtungsvorrichtung 10 eingelassen wird. Der Wärme tauscher 9 wird in seiner Kühlleistung über die Kühl stufe Adiabatkühler 10A zu Wärmetauscher 9A mit Rohr übergängen 15 unterstützt. In dieser Befeuchtungsvor richtung 10 wird die bisher trockene Luft durch die adiabatische Befeuchtung stark gekühlt und verläßt in diesem Zustand das Gerätegehäuse 1. Die im Wärme tauscher 9 erhaltene Wärme wird durch die Rohre 16 dem anderen (oberen) Zweig zugeführt, in welchem die Rege neration von Sorptionsmaterial stattfindet.

Diese Regeneration findet in dem oberen Zweig mit den gleichen Arbeitsmitteln statt. Rechts tritt atmosphäri sche Luft in den Block 3A ein, wird vom Gebläse 8A durch die Speicher 7A gefördert und hier durch in die Speicher 7A eingebaute Wärmetauscher 12, 16 weiter er hitzt. Die heiße Luft und der Wärmeübergang der Wär metauscher 12, 16 zum Sorptionsmaterial führt zur Trock nung und damit zur Regeneration des Sorptionsmate rials. In den Wärmetauschern 12 fließt ein Wärmeüber tragungsmittel, das in den Wärmetauschern 11 erhitzt wurde, in den Wärmetauschern 16 fließt Heißwasser oder Heißdampf aus externen Wärmequellen. Der obere und der untere Zweig werden im Betrieb wechselseitig umge schaltet, damit die mit Feuchtigkeit gefüllten Speicher wieder regeneriert werden. Die hierbei nötigen Umschal tungen werden gesteuert vom Prozessor 4 von der Schalt vorrichtung 5 vorgenommen.

Die Wärmetauscherrohre 17 sind mit achsparallelen Rip pen 18 versehen, die eine Vielzahl von Löchern 19 auf weisen (Fig. 2 und 3).

Die Speicher sind mit Lufteintritt 21 und Luftaustritt 20 versehene Baugruppen, in deren Gehäusen 22 V-förmig gestaltete Siebe 23 angeordnet sind. Zwischen je zwei Sieben 23 befinden sich abwechselnd mit Sorptionsmasse 24 gefüllte Abschnitte 25, in denen auch die Wärmetau scherrohre 17 angeordnet sind, sowie leere, nur Luft enthaltende Abschnitte 26.

Bezugszeichenliste

1 Gerätegehäuse
2 Speicherblock
3 Kühlerblock
4 Prozessor
5 Schaltvorrichtung
6 Leitung
7 Speicher
8 Gebläse
9 Wärmetauscher
10 Befeuchtungsvorrichtung
11 Wärmetauscher
12 Wärmetauscher
13 Rohr
14 Wärmetauscher
15 Rohr
16 Wärmetauscher Rohr
17 Wärmetauscherrohr
18 Rippe
19 Loch
20 Luftaustritt
21 Lufteintritt
22 Gehäuse
23 Sieb
24 Sorptionsmasse
25 Abschnitt
26 Abschnitt

Claims

1. Gerät für die Klimatisierung von Räumen, das nach dem Sorptionsverfahren arbeitet, bestehend aus mindestens zwei Behältern für die Aufnahme von Sorptionsmaterial, einer Wärmezuführ vorrichtung sowie einer Wärmeabführvorrichtung in Form von Rohranordnungen, und mindestens einer Luftbefeuchtungsvorrichtung als Adiabatkühler, bei dem jeder Behälter in einen Arbeitskreis zur Luftkühlung und einen weiteren Arbeitskreis zur Regeneration des Sorptionsmaterials schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Arbeitskreis in gleicher Weise aus einem Speicher (2) und einem Kühler (3) aufgebaut ist,
daß in den Behältern (7) des Speichers (2) das Sorptionsmaterial (24) in mehreren hintereinander angeordneten Schichten (25) mit zwischengeschalte ten Lufträumen (26) angeordnet ist,
daß in den Schichten (25) des Sorptionsmaterials (24) die Rohranordnungen (17) befindlich sind und daß die Arbeitskreise durch eine Ventilanord nung (5) zur wechselseitigen Umschaltung ihrer Be triebszustände miteinander verkoppelbar sind.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (26) aus zwei Siebanordnungen (23) bestehen, zwischen denen die Rohranordnung (17) befindlich ist und zwischen denen das feste Sorptionsmaterial (24) gelagert ist.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebanordnungen (23) V-förmig im Strö mungsweg stehen, wobei die Spitze in die Strö mungsrichtung gerichtet ist.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede einem Behälter (7) zugeordnete Rohranord nung aus einem mindestens zwei Rohren (11, 14; 12, 16) mit eigenem Zu- und Abfluß besteht.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ventilanordnung (5) vorgesehen ist, mit der die Rohranordnung des in der Desorptionsphase befindlichen Behälters mit der Rohranordnung des in der Adsorptionsphase befindlichen Behälters koppelbar ist.

6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Behälter (2) mit dem Sorptionsmaterial (24) ein Wärmetauscher (9) nachgeschaltet ist, der vor dem Befeuchter (10) angeordnet ist.

7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (17) der in den Behältern (2) be findlichen Rohranordnungen mit Rippen (18) verse hen sind.

8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (18) gelocht sind.

9. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Speicherblock (2) jeden Arbeitskreises eine Wärmetauscheranordnung vor- und nachgeschal tet ist, mit der Wärme dem anderen Speicherblock (2A) zugeführt und abgeführt wird.

10. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem jeweilig in der Desorption befindlichen Speicherblock (2, 2A) aus externen Energiequellen die Desorptionsenergie über die Wärmetauscher (16) zugeführt wird.