DE1195923B - Verfahren zur Klimatisierung von Raumluft - Google Patents

Description

• Verfahren zur Klimatisierung von Raumluft Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klimatisierung von Raumluft, bei welchem ein dem Raum zuzuführender Luftstrom in einem regenerativen Entfeuchter auf relativ niedrige Feuchtigkeit und höhere Temperatur und hierauf durch Kühlung auf niedrigere Temperatur bei im wesentlichen unveränderter absoluter Feuchtigkeit gebracht wird.
• Je höher die Temperatur der Luft ist, eine um so größere Rolle spielt die Feuchtigkeitsabgabe des menschlichen Körpers für dessen Wärmeregelung und damit für das Gefühl des Wohlbefindens. Aus diesem Grunde schließt eine Klimatisierung nicht nur das Bedürfnis einer Temperatursenkung in sich, sondern ist auch die Herabsetzung des Feuchtigkeitsgehalts der Luft ein Faktor von geradezu ausschlaggebender Bedeutung.
• Die Erfindung bezweckt, ein Klimatisierungsverfahren zustande zu bringen, das hierauf Rücksicht nimmt und zugleich mit außerordentlich hoher Wirtschaftlichkeit arbeitet.
• Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung einer Klimatisierungsanlage, die niedrige Anschaffungskosten mit Einfachheit der Ausführung verbindet und zugleich billig im Betrieb ist.
• Das Erfindungsziel wird dadurch erreicht, daß die Abkühlung des Luftstromes wenigstens zum Teil durch Wärmeübertragung in einem regenerativen Wärmetauscher mit Hilfe eines zweiten Luftstromes erfolgt, dem darauf weitere Wärme zugeführt wird und der dann zur Regenerierung des Entfeuchters benutzt wird.
• Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und F i g. 2 ein Wärmediagramm für feuchte Luft, das diesem Ausführungsbeispiel entspricht.
• Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung oder Anlage hat zur Aufgabe, in einem feuchtwarmen Außenklima die Luft in einem Raum zu klimatisieren. Dies bedeutet, daß in dem Raum nicht nur eine gegenüber der Außenluft niedrigere Temperatur aufrechterhalten werden soll, sondern gleichzeitig auch Feuchtigkeit aus dem Raum entfernt werden muß, damit die Luft als behaglich für das Verweilen empfunden wird.
• Zu diesem Zweck wird Luft aus dem Raum mit Hilfe eines Ventilators 10 dazu gebracht, eine Leitung 12 zu durchströmen, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in der freien Atmosphäre endet. In dieser Leitung sind eine Befeuchtungsvorrichtung 210, ein Wärmetauscher 214 und ein Feuchtigkeitstauscher 224 vorgesehen, durch welche die aus dem Raum kommende Luft nacheinander hindurchströmt. In dem Wärmetauscher und dem Feuchtigkeitstauscher wird Wärme bzw. Feuchtigkeit an einen Luftstrom übertragen, der mittels eines Ventilators 38 von außerhalb des Raumes über eine Leitung 234 in den Raum eingeblasen wird; wobei er die Teile 224, 214 und 246 passiert.
• Der Feuchtigkeitstauscher 224 nach der Erfindung hat somit zur Aufgabe, eine Übertragung von Feuchtigkeit von dem einen Luftstrom zu dem anderen zu vermitteln. Er ist vorzugsweise- so ausgebildet, daß er gleichzeitig möglichst wenig Wärme zwischen den Feuchtigkeit austauschenden Mitteln überträgt, wie dies durch die relative Bauart ermöglicht wird. Derartige regenerative Feuchtigkeitstauscher sind mit dem Trägerkörper ausgerüstet, der sich in einer geschlossenen Bahn bewegt, wobei seine einzelnen Teile abwechselnd durch die beiden Luftströme wandern, deren Feuchtigkeit getauscht werden soll. Die feuchtigkeitsübertragende Masse des Trägerkörpers hat vorzugsweise die Form feiner Fäden oder, noch besser, dünner Folien oder Blätter. Vorteilhaft arbeiten die Tauscher stetig. Es können jedoch auch Feuchtigkeitstauscher zur Anwendung kommen, die intermittierend arbeiten und bei denen der Trägerkörper aus zwei Absorbern bestehen kann, von denen jeweils der eine zur Aufnahme von Feuchtigkeit in Betrieb ist, während der andere regeneriert wird.
• Der Wärmetauscher 214 soll vorzugsweise so gebaut sein, daß er hauptsächlich Wärme zwischen den Luftströmen in den beiden Kreisläufen überträgt, Feuchtigkeit dagegen entweder überhaupt nicht oder in nur geringem Ausmaß. Der Wärmetauscher arbeitet ebenfalls regenerativ und hat einen Trägerkörper, der sich auf einer geschlossenen Bahn durch die beiden von den Luftströmen durchstrichenen Durchgänge bewegt. Der Trägerkörper kann gleichfalls aus feinen Fäden oder dünnen Folien bzw. Blättern zusammengesetzt sein. Wenn im nachstehenden von Feuchtigkeits- bzw. Wärmetauschern die Rede ist, sollen darunter generell Tauscher der vorerwähnten Bauart verstanden werden.
• In F i g. 2 stellt die Ordinate den absoluten Feuchtigkeitsgehalt der Luft in einem geeigneten Maßstab dar, und zwar als Gramm H20 je Kilogramm Trokkenluft. Die Abszisse gibt die Temperatur in Grad Celsius an. Ferner sind in die Diagramme Kurven für verschiedene Prozentzahlen relativen Feuchtigkeitsgehalts der Luft eingezeichnet.
• Es sei nun angenommen, daß Raum- oder Innenluft, die von dem Ventilator 10 der F i g. 1 durch die Leitung 12 umgewälzt wird, einen Ausgangszustand beim Verlassen des Raumes hat, der dem Punkt 46 in F i g. 2 entspricht und den eine Temperatur von 27° C und eine relative Feuchtigkeit von 50 % kennzeichnet- Es sei ferner angenommen, daß die atmosphärische Außenluft den Zustand 44 in dem Diagramm hat, was einer Temperatur von 35'C und einer relativen Feuchtigkeit von 40 %, entspricht. In einem solchen Zustand tritt also Luft aus der freien Atmosphäre in den Ventilator 38 ein. Angestrebt wird ein Endzustand der durch die Leitung 234 strömenden Außenluft, wie er durch den Punkt 48 entsprechend einer Temperatur von 18° C und einer Feuchtigkeit von 70 % dargestellt wird. Diese Werte sind bei dem angenommenen Außenluftzustand repräsentativ für Wohn- und Aufenthaltsräume, Säle und ähnliche Räumlichkeiten, auch wenn sie selbstverständlich keineswegs für die Verwirklichung des Erfindungsgedankens bindend sind, sondern beliebig abwandelbar sind. Andere Werte gelten z. B., wenn im Inneren von Maschinen Feuchtigkeit entwickelt wird.
• Nachstehend ist bei Hinweis auf die einzelnen Punkte des Diagramms hinter ihrer ziüermäßigen Bezeichnung der an diesen herrschende Zustand in Klammern, und zwar in bezug auf die Temperatur in Grad Celsius und in bezug auf den relativen Feuchtigkeitsgehalt in Prozent angegeben. Die Temperaturwerte wurden aus Diagrammen mit Temperaturangaben in Grad Fahrenheit entnommen und in den meisten Fällen bei der Umrechnung in Grad-Celsius-Werte auf den nächsten halben Grad abgerundet.
• Die Befeuchtungsvorrichtung 210 besitzt einen bekannten Aufbau, bei dem Fremdwasser in die den Raum verlassende Luft verdampft. Diese Luft, die den Ausgangszustand gemäß Punkt 46 in F i g. 2 hat, wird in der Vorrichtung 210 in ihrer Temperatur erniedrigt und in ihrem Feuchtigkeitsgehalt erhöht. Die Zustandsänderung folgt einer Enthalpielinie, d. h. einer Linie, längs derer der Wärmeinhalt konstant bleibt, bis zum Punkt 212 (20° C, 95 0/0). In dem Wärmetauscher 214 wird der Raumluft Wärme von der Außenluft entzogen, so daß erstere den Zustand gemäß Punkt 216 (39°C, 32%,) annimmt. Unter der Annahme, daß der absolute Feuchtigkeitsgehalt der Raumluft unverändert bleibt, läuft die Linie zwischen den Punkten 212 und 216 parallel zur Abszisse. Hinter demWärmetauscher214 entweicht ein Teil der Raumluft, und zwar beispielsweise 20 %, durch eine Leitung 218 unmittelbar in die freie Atmosphäre. Der Rest durchstreicht einen Heizkörper 220, der die Luft in den Zustand 222 (55°-C, 14%) bringt. Hinter dem Heizkörper 220 geht der Raumluftrest durch den Feuchtigkeitstauscher 224 hindurch und entweicht ebenfalls ins Freie.
• Die durch den Ventilator 38 eingeblasene Außenluft wird in dem Ventil 92 in zwei Zweige geteilt, von denen der eine durch eine Leitung 226 hindurchstreicht. In dieser Leitung sind hintereinander eine Befeuchtungsvorrichtung 228 und ein Wärmetauscher 230 vorgesehen. Dieser Außenluftzweig wird von dem Ausgangszustand 44 durch die Befeuchtungsvorrichtung 228 entlang einer Enthalpielinie auf den Zustand des Punktes 232 (24,5° C, 95 0/0) angefeuchtet. Wenn der Außenluftstrom in dem Wärmetauscher 230 dem zweiten Zweig des Außenluftstroms begegnet, der eine Leitung 234 durchstreicht, wird letzterer von dem Zustand 44 auf den Zustand 236 (25,5° C, 69 %) gekühlt, während die die Leitung 226 durchströmende Luft in dem Zustand 238 (34° C, 56 %) in die freie Atmosphäre zurückgeleitet wird.
• Wenn die beiden Luftströme in dem Feuchtigkeitstauschen 224 Feuchtigkeit austauschen, wird der Außenluftstrom in der Leitung 234 von dem Zustand 236 auf den Zustand 240 (41° C, 16%) getrocknet, während die im Zustand 222 (55° C, 14 0/0) in den Feuchtigkeitstauschen 224 eintretende Raumluft im Zustand 242 (35,5° C, 60'%) in die freie Atmosphäre entweicht. Der Wärmetauscher 214 senkt dann die Temperatur der Außenluft auf den Zustand 244 (22° C, 45 a/o), und danach findet eine weitere Temperatursenkung in der Befeuchtungsvorrichtung 246 auf den Endzustand 48 statt.
• Das Diagramm nach der F i g. 2 bezieht einen bestimmten Wirkungsgrad der einzelnen Zustandstauschen mit in die Berechnung ein. Dieser Wirkungsgrad kann sehr hoch sein und sich z. B. auf 90 % und mehr belaufen. Dagegen setzt das Diagramm voraus, daß ein Austausch von entweder nur Feuchtigkeit oder nur Wärme stattfindet. Wenn gleichzeitig mit der Zustandsänderung der vorgesehenen Art eine Zustandsänderung der anderen Art eintritt, werden die Punkte in dem Diagramm in entsprechendem Grad verschoben, so daß z. B. bei einer Kombination der Feuchtigkeitsabgabe gemäß der Linie zwischen den Punkten 236 und 240 mit einer Wärmeübertragung zwischen den Luftströmen der Punkt 249 nach rechts in gerader Verlängerung der die Punkte 244 und 240 verbindenden Linie verschoben wird. In Wirklichkeit kann eine Zustandsänderung der vorbeschriebenen Art genau entlang einer Enthalpielinie niemals zustandekommen, und zwar einmal deswegen nicht, weil sich die Absorptionswärme von der Größe der Kondensationswärme des Dampfes unterscheiden kann, und ferner nicht wegen der unvermeidbaren Wärmekapazität des Trägerkörpers.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Klimatisierung von Raumluft, bei welchem ein dem Raum zuzuführender Luftstrom in einem regenerativen Entfeuchten auf relativ niedrige Feuchtigkeit und höhere Temperatur und hierauf durch Kühlung auf niedrigere Temperatur bei im wesentlichen unveränderter absoluter Feuchtigkeit gebracht wird, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Abkühlung des Luftstromes wenigstens zum Teil durch Wärmeübertragung in einem regenerativen Wärmetauscher (214) mit Hilfe eines zweiten Luftstromes erfolgt, dem darauf weitere Wärme zugeführt wird und der dann zur Regenerierung des Entfeuchters benutzt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur einem Teil des zweiten Luftstromes weitere Wärme zugeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Luftstrom aus Raumluft besteht, die aus dem Raum abgeführt wird.