[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kühlen eines Zuluftstroms für einen Raum durch einen Abluftstrom, welcher über einen Plattenwärmeaustauscher zurückgeführt wird, wobei stromauf so viel Wasser in die Abluftkanäle gesprüht wird, dass die Flächenelemente des Plattenwärmeaustauschers stets feucht bleiben, jedoch praktisch kein Wasser abtropft.
[0002] Zur Klimatisierung von Wohn-, Arbeits- und Lagerräumen sowie von temperaturempfindlichen Objekten werden je nach Empfindlichkeitsstufe Heiz- und/oder Kühlanlagen eingesetzt, welche jedoch nicht nur zum Heizen, sondern auch zum Kühlen einen verhältnismässig hohen Energieverbrauch verursachen. Im Rahmen zunehmend scharfer ökologischer Rahmenbedingungen, gepaart mit verhältnismässig hohen Energiekosten, hat das Recyclingprinzip auch auf diesem Gebiet Einzug gehalten.
Die Abluft wird je nach Jahreszeit zum Vorkühlen oder Vorwärmen des Aussenluftstroms - nach dem Plattenwärmeaustauscher Zuluft genannt - eingesetzt. Zur Erzielung eines möglichst hohen Wirkungsgrades werden der Zuluft- und der Abluftstrom bei strikter Trennung mit möglichst grossen Austauschflächen durcheinander hindurchgeführt. Die dazu häufig eingesetzten Plattenwärmeaustauscher arbeiten nach dem Gegenstromprinzip oder bevorzugt nach dem Kreuzstromprinzip.
[0003] Ein Plattenwärmeaustauscher für Lüftungsanlagen wird beispielsweise in der EP A2 04 49 783 beschrieben. Dieser Wärmeaustauscher besteht aus mittels eingelegter oder ausgeformter Distanzhalter in Abstand aufeinandergestapelten, formgleichen Flächenelementen.
Dieser Kreuzstromwärmeaustauscher erlaubt dank der dünnen Flächenelemente und der in der Regel nur etwa 2 bis 15 mm breiten Zwischenräume eine wirkungsvolle Wärmeübertragung der beiden sich kreuzenden Luftströme. Die beispielsweise etwa 0,1 bis 0,5 mm dicken Folien bestehen vorzugsweise aus einem die Wärme gut leitenden Metall, wie Aluminium oder Stahl, jedoch auch aus mechanisch festem Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff.
[0004] Es ist auch an sich bekannt, die Abkühlung der in einen Plattenwärmeaustauscher eingeleiteten Aussenluft durch die Einwirkung von Leitungswasserdüsen zu verbessern. Die Besprühung erfolgt bevorzugt auf der Ablufteintrittsseite. Ein Sprühkegel ist auf die Flächenelemente gerichtet, das Sprühwasser tropft auf der Austrittsseite der Abluft ab, wird aufgefangen und in der Regel in einem Kreislaufsystem zurückgepumpt.
Durch Wärmekonvektion und teilweise Verdunstung des Wassers werden die Flächenelemente gekühlt und dem auf der anderen Seite der Flächenelemente kreuzenden Aussenluftstrom Wärme entzogen, ohne dass dessen Feuchtigkeitshaushalt beeinflusst wird.
[0005] In der EP 0 800 641 B1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, welche eine namhafte Erhöhung des Wirkungsgrads des eingesetzten Kühlwassers erlauben. Benetzungsdüsen sprühen in gleichen Zeitintervallen stromauf einen feinen Sprühstrahl von aufbereitetem Wasser in die Abluft-Strömungskanäle des Plattenwärmeaustauschers. Die Menge des Sprühwassers ist so dosiert, dass praktisch kein aufgesprühtes Wasser abtropft, die abluftbestrichenen Flächenelemente jedoch bis zum nächsten Besprühen feucht bleiben.
Am Ende einer täglichen Kühlperiode sprühen Ausschwemmdüsen ebenfalls stromauf einen harten Sprühstrahl von Leitungswasser in die Abluft-Strömungskanäle des Plattenwärmeaustauschers, welcher so gereinigt wird. Ein entsprechendes "softcool"-System wird von der Firma polybloc AG, CH-8404 Winterthur, angeboten.
Es werden verschiedene Typen von Kreuzstrom-Plattenwärmeaustauschern hergestellt, auch mit einem integrierten Bypass zur Leistungsregelung und/oder Verminderung des Druckabfalls im Zuluftstrom.
[0006] Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, das eingangs beschriebene Verfahren zum Kühlen eines Zuluftstroms für einen Raum durch einen Abluftstrom weiter zu verbessern und insbesondere auf einfache Weise den Wirkungsgrad zu erhöhen.
[0007] Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Abluftstrom, welcher durch die mit Wasser besprühten Abluftkanäle des Plattenwärmeaustauschers zurückfliesst, mit Bezug auf den Zuluftstrom reduziert wird. Spezielle und weiterbildende Ausführungsformen des Verfahrens sind Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen.
[0008] Bisher üblich sind der Zuluft- und der Abluftstrom volumenmässig gleich gross.
Erfindungsgemäss lässt sich die Kühlleistung des Systems signifikant steigern, wenn das Volumen des Abluftstroms gegenüber dem Zuluftstrom merklich gesenkt wird. Vorzugsweise wird der durch die mit Wasser besprühten Abluftkanäle des Plattenwärmeaustauschers zurückgeführte Abluftstrom um wenigstens 50% reduziert. Versuche haben gezeigt, dass optimale Ergebnisse erzeugt werden können, wenn der durch die besprühten Abluftkanäle zurückgeführte Abluftstrom volumenmässig um 70 bis 80%, vorzugsweise um etwa 75% reduziert wird. Zuluft und Abluft werden vorzugsweise im Kreuzstrom durch einen Plattenwärmeaustauscher geführt. Mit dieser Reduktion des Abluftstroms auf volumenmässig etwa 25% des Zuluftstroms wird ein derart hoher Wirkungsgrad erreicht, dass die Aussenluft 2 bis 3 deg.
C mehr als bei gleich grossem Zuluft- und Abluftvolumenstrom abgekühlt wird.
[0009] Neben der erhöhten Kühlleistung ergibt sich bei einem reduziert durch die besprühten Abluftkanäle des Plattenwärmeaustauschers zurückgeführten Abluftstrom auch ein erheblich geringerer Druckverlust und damit eine spürbare Reduktion des Stromkonsums während des Kühlbetriebs im Sommer.
Der Winterbetrieb zum Heizen des Zuluftstroms ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
[0010] Ein sauberer Abluftstrom, beispielsweise die Abluft aus bewohnten Räumen, kann teilweise direkt in die Atmosphäre abgelassen werden, beispielsweise über eine Verzweigung mit einer regulierbaren Luftklappe.
[0011] In der Regel wird die Abluft jedoch über einen am Plattenwärmeaustauscher vorbeiführenden Bypass zurückgeleitet und wo nötig zusammen mit der Abluft des Plattenwärmeaustauschers als gesamte Fortluft durch eine Reinigungsanlage geführt. Auch hier erfolgt die Umleitung eines Teils der Abluft über den Bypass selbstverständlich kontrolliert, wiederum vorzugsweise mit einer Verzweigung und einer regulierbaren Luftklappe.
Die Abluftleitung kann um den Plattenwärmeaustauscher herum geführt werden, bevorzugt ist jedoch der Plattenwärmeaustauscher so konzipiert, dass der Bypass im selben Gehäuse integriert ist. Zweckmässig sind Eintrittsklappen für die besprühten Abluftkanäle und den Bypass so angeordnet, dass sie miteinander kombiniert betätigbar sind. Mit anderen Worten wird beispielsweise der Bypass in gleichem Masse geöffnet, wie die Abluftkanäle geschlossen werden. Ähnlich konzipierte Plattenwärmeaustauscher sind an sich bekannt, sie werden jedoch - wie bereits erwähnt - nur für die Leistungsregelung mit Bezug auf den Zuluftstrom eingesetzt.
[0012] Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, welche auch Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen sind, näher erläutert.
Es zeigen schematisch:
<tb>Fig. 1<sep>eine Prinzipskizze einer Verdunstungskühlung mit reduziertem sauberem Abluftstrom,
<tb>Fig. 2<sep>eine Variante von Fig. 1 mit einem teilweise über einen Bypass geleiteten Abluftstrom,
<tb>Fig. 3<sep>eine Variante von Fig. 2 mit in den Plattenwärmeaustauscher integriertem Bypass,
<tb>Fig. 4<sep>eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses mit einem Plattenwärmeaustauscher,
<tb>Fig. 5<sep>eine Variante gemäss Fig. 4 mit diagonal eingesetztem Plattenwärmeaustauscher, und
<tb>Fig. 6<sep>ein Mollier-h-x-Diagramm für feuchte Luft.
[0013] In Fig. 1 ist ein an sich bekannter Plattenwärmeaustauscher 10 mit vertikal gestellten, parallelen Flächenelementen 36 (Fig. 4) dargestellt. Ein Abluftstrom 12 wird bei einer vollständig geschlossenen Luftklappe 14 ausschliesslich durch den Plattenwärmeaustauscher 10 geleitet, aus welchem er als Fortluftstrom 16 austritt. Auf der Eintrittsseite des Abluftstroms 12 ist eine wandernde Düsenleiste 18 mit drei als Flachstrahldüsen ausgebildeten Benetzungsdüsen 20 geringer Leistung angeordnet, welche je einen Sprühkegel von Wasser 32 in die Eintrittsöffnungen der Abluftkanäle 42 (Fig. 4) des Plattenwärmeaustauschers 10 spritzen.
Bei jeder Benetzungsdüse 20 ist eine weitere Flachstrahldüse grosser Leistung, eine Ausschwemmdüse 22, zur Reinigung des Plattenwärmeaustauschers 10 angeordnet, welche letzteren Düsen 22 jedoch keine erfindungswesentliche Rolle spielen.
[0014] Ein Aussenluftstrom 24 fliesst bezüglich des Abluftstroms 12 kreuzweise durch den Plattenwärmeaustauscher 10 und wird dort beispielsweise von etwa 32 deg. auf etwa 22 deg. C abgekühlt, der Aussenluftstrom 24 wird zum Zuluftstrom 26 für einen Raum 28. Nach einiger Zeit, beispielsweise nach 5 bis 10 Minuten, hat die Zuluft 26 den Raum 28 durchquert und wird als erwärmter Abluftstrom 12 mit einer Temperatur von beispielsweise etwa 26 deg.
C dem Plattenwärmeaustauscher 10 zugeführt, dort wie vorstehend beschrieben mit Sprühwasser 32 gekühlt und als Fortluft 16 abgeleitet.
[0015] Da es sich bei der Abluft 12 lediglich um verbrauchte Atemluft handelt, hat der Abluftstrom 12 unmittelbar nach dem Raum 28 eine Verzweigungsleitung 30 mit der Luftklappe 14. Die Verzweigungsleitung 30 und die Luftklappe 14 sind so dimensioniert, dass sie den grösseren Teil des Abluftstroms übernehmen und ableiten können. Erfindungsgemäss wird die Luftklappe 14 so geöffnet, dass mindestens 50% der Abluft 12 des Raums 28 über die Verzweigungsleitung 30 abfliessen, vorliegend etwa 75%.
[0016] Der reduzierte Abluftstrom 12 erbringt im Plattenwärmeaustauscher 10 eine wesentlich bessere Kühlleistung als der volle Abluftstrom.
Das von den Benetzungsdüsen 20 auf die Flächenelemente 36 (Fig. 4) gesprühte Wasser 32 kann besser verdampft werden.
[0017] In der Ausführungsform nach Fig. 2 wird die über die Verzweigungsleitung 30 entsprechend der Stellung der Luftklappe 14 abgezweigte Abluft 12 nicht in die Atmosphäre abgelassen, sondern über einen Bypass 34 um den Plattenwärmeaustauscher 10 herum geführt und wieder dem Fortluftstrom 16 zugeführt. Auch nach dieser Variante geht der grössere Teil der Abluft durch den Bypass 34.
Dadurch wird der gleiche verbesserte Kühlungseffekt wie in Fig. 1 erzielt.
[0018] Die Ausführungsform nach Fig. 2 kann für alle Abluftqualitäten eingesetzt werden, insbesondere für kontaminierte Abluft 12, welche nach Ausführungsform nach Fig. 1 separat behandelt werden müsste.
[0019] In der Ausführungsform nach Fig. 3 verlaufen die Flächenelemente 36 (Fig. 4) nicht parallel zur Zeichnungsebene wie in Fig. 1 und 2, sondern senkrecht dazu. Im Plattenwärmeaustauscher ist, separat abgetrennt, ein Bypass 34 für einen mittels der Luftklappe 14 einstellbaren Teil des Abluftstroms 12 vorgesehen, welcher über die Verzweigungsleitung 30 zugeführt wird. Es wird wiederum wenigstens die Hälfte des Abluftstroms 12 abgeführt.
Der Kühlungseffekt des reduzierten Abluftstroms 12 bleibt derselbe wie in Fig. 1 und 2.
[0020] In einem quaderförmigen Rahmen 38 mit einem Gehäuse 39 gemäss Fig. 4 bilden Flächenelemente 36 in an sich bekannter Weise sich kreuzende, gegeneinander verschlossene Luftkanäle 40, 42, welche alternierend für den Aussenluftstrom 24/Zuluftstrom 26 einerseits und den Abluftstrom 12/Fortluftstrom 16 offen sind. Von oben gesehen sind die Abluftkanäle 42 geschlossen, die Zuluftkanäle 40 offen.
[0021] Durch eine Scheidewand 44 ist der Bypass 34 abgetrennt, welcher parallel zu den Luftkanälen 40, 42 verläuft.
[0022] Durch einstellbare Eintrittsklappen 46 ist der Abluftstrom 12 (Fig. 1 bis 3) durch die Abluftkanäle 42 und durch Eintrittsklappen 48 der Abluftstrom 12 durch den Bypass 34 einstellbar.
Wenn die Eintrittsklappen 48 geschlossen und die Eintrittsklappen 46 offen sind, geht der gesamte Abluftstrom 12 durch die Abluftkanäle 42 des Plattenwärmeaustauschers. Sind die Eintrittsklappen 48 offen und die Eintrittsklappen 46 geschlossen, geht der gesamte Abluftstrom 12 durch den Bypass 34, es wird nicht gekühlt. Die optimale Einstellung der starr miteinander verbundenen Luftklappen 46, 48 kann durch Berechnungen und/oder Versuchsreihen ermittelt werden.
[0023] Nach der Variante eines Plattenwärmeaustauschers 10 gemäss Fig. 5 sind die Flächenelemente 36 und damit die Zuluftkanäle 40 und die Abluftkanäle 42 diagonal angeordnet. Es sind wiederum Eintrittsklappen 46, 48 für den Abluftstrom 12 (Fig. 1 bis 3) angeordnet.
Die Eintrittsklappen 46 für den Bereich der Flächenelemente 36 und die Eintrittsklappen 48 für den Bypass 34 sind über eine gemeinsame Schwenkachse 50 starr miteinander verbunden. Wenn beispielsweise die Eintrittsklappen 46 teilweise geschlossen werden, werden automatisch die Eintrittsklappen 48 koordiniert geöffnet.
In den beiden Endstellungen sind immer die einen Klappen 46 oder 48 geöffnet, die anderen Klappen 48 oder 46 geschlossen.
[0024] In Fig. 6, dem sogenannten Mollier-h-x-Diagramm für feuchte Luft, werden die Zustandsänderungen für
einen vollständig durch den Plattenwärmeaustauscher geleiteten Abluftstrom, und
einen zu 25% durch einen Plattenwärmeaustauscher und zu 75% durch einen Bypass geleiteten Abluftstrom dargestellt.
[0025] Für gleiche Volumenströme von Zu- und Abluft durch einen Plattenwärmeaustauscher ergibt sich für die Aussenluft der Zustandsverlauf 2, sie wird von einer Temperatur T von etwa 32 deg. C auf etwa 24 deg. C abgekühlt. Für die Abluft ergibt sich der Zustandsverlauf 1, sie wird von etwa 26 auf etwa 27 deg. C erwärmt. Die Fortluft tritt mit einer relativen Feuchte F von etwa 68% aus, ist also weit von der Sättigung entfernt.
Die verdunstete Wassermenge W beträgt etwa 2,5 g/kg.
[0026] Wird die durch einen Plattenwärmeaustauscher geleitete Abluftmenge auf etwa 25% der Zuluftmenge reduziert, d. h. etwa 75% durch einen Bypass umgeleitet, so wird die Temperatur T gemäss dem Zustandsverlauf 3 von etwa 32 deg. C auf 21,7 deg. C erniedrigt, also etwa 2,3 deg. C mehr als bei gleichem Zuluft- und Abluftstrom gemäss dem Zustandsverlauf 2. Der Zustandsverlauf 4 für die Abluft zeigt, dass mit dem reduzierten Zuluftstrom durch den Plattenwärmeaustauscher beinahe die Sättigungsgrenze S erreicht wird. Es werden etwa 15 g/kg Wasser W verdunstet. Auch die thermische Ausnützung der Abluft erreicht einen sehr hohen Wert, wie der Zustandsverlauf 5 bezüglich der Enthalpie E zeigt.
The invention relates to a method for cooling a Zuluftstroms for a room through an exhaust air stream, which is returned via a plate heat exchanger, upstream is sprayed so much water in the exhaust ducts that the surface elements of the plate heat exchanger always remain humid, but practical no water drips off.
For air conditioning of living, working and storage rooms and temperature-sensitive objects heating and / or cooling systems are used depending on the sensitivity level, which however cause not only for heating, but also for cooling a relatively high energy consumption. In the context of increasingly harsh environmental conditions, coupled with relatively high energy costs, the recycling principle has also found its way into this area.
Depending on the season, the exhaust air is used for pre-cooling or preheating the outside air flow - called after the plate heat exchanger supply air. To achieve the highest possible efficiency, the supply air and the exhaust air stream are passed through each other with strict separation with the largest possible exchange surfaces. The plate heat exchangers frequently used work according to the countercurrent principle or preferably according to the crossflow principle.
A plate heat exchanger for ventilation systems is described for example in EP A2 04 49 783. This heat exchanger consists of means of inserted or molded spacers stacked at a distance, the same shape surface elements.
This cross-flow heat exchanger allows thanks to the thin surface elements and usually only about 2 to 15 mm wide intermediate spaces effective heat transfer of the two intersecting air streams. The for example about 0.1 to 0.5 mm thick films are preferably made of a good heat conducting metal, such as aluminum or steel, but also of mechanically strong plastic or a composite material.
It is also known per se to improve the cooling of the introduced into a plate heat exchanger outside air by the action of tap water nozzles. The spraying preferably takes place on the exhaust air inlet side. A spray cone is directed at the surface elements, the spray water drops on the outlet side of the exhaust air, is collected and pumped back usually in a circulatory system.
By heat convection and partial evaporation of the water, the surface elements are cooled and heat extracted from the outside air flow crossing on the other side of the surface elements, without its moisture balance is affected.
In EP 0 800 641 B1, a method and a device are described, which allow a considerable increase in the efficiency of the cooling water used. Wetting nozzles spray at equal time intervals upstream a fine spray of treated water into the exhaust air flow channels of the plate heat exchanger. The amount of spray water is metered so that practically no sprayed water drips, but the exhaust-coated surface elements remain moist until the next spraying.
At the end of a daily cooling period, jet nozzles also spray upstream of a hard spray of tap water into the exhaust air flow channels of the plate heat exchanger, which is thus cleaned. A corresponding "soft-cool" system is offered by the company polybloc AG, CH-8404 Winterthur.
Various types of cross-flow plate heat exchangers are manufactured, including with an integrated bypass for capacity control and / or reduction of pressure drop in the supply air flow.
The inventor has set itself the task of further improving the method described above for cooling a supply air flow for a room by an exhaust air flow and in particular to increase the efficiency in a simple manner.
The object is achieved according to the invention that the exhaust air flow, which flows back through the sprayed with water exhaust ducts of the plate heat exchanger, is reduced with respect to the supply air flow. Specific and further developing embodiments of the method are the subject of dependent claims.
So far, the Zuluft- and the exhaust air flow volume are equal in size.
According to the invention, the cooling capacity of the system can be significantly increased if the volume of the exhaust air flow is markedly lowered compared to the supply air flow. Preferably, the exhaust air flow recirculated through the water-sprayed exhaust ducts of the plate heat exchanger is reduced by at least 50%. Experiments have shown that optimum results can be generated when the exhaust air flow recirculated through the sprayed exhaust ducts is reduced in volume by 70 to 80%, preferably by about 75%. Supply air and exhaust air are preferably passed in crossflow through a plate heat exchanger. With this reduction of the exhaust air flow in volume about 25% of the supply air flow such a high efficiency is achieved that the outside air 2 to 3 deg.
C is cooled more than at the same large supply air and exhaust air volume flow.
In addition to the increased cooling capacity results in a reduced by the sprayed exhaust ducts of the plate heat exchanger recycled exhaust air flow and a significantly lower pressure drop and thus a significant reduction in electricity consumption during cooling in summer.
The winter operation for heating the supply air flow is not the subject of the present invention.
A clean exhaust air flow, for example, the exhaust air from inhabited spaces, can be partially discharged directly into the atmosphere, for example via a branch with an adjustable damper.
In general, however, the exhaust air is returned via a passing on the plate heat exchanger bypass and where necessary, together with the exhaust air of the plate heat exchanger as total exhaust air passed through a cleaning system. Again, the diversion of a portion of the exhaust air through the bypass is of course controlled, again preferably with a branch and an adjustable air damper.
The exhaust duct may be routed around the plate heat exchanger, but preferably the plate heat exchanger is designed so that the bypass is integrated in the same housing. Suitably, inlet flaps for the sprayed exhaust ducts and the bypass are arranged so that they can be actuated combined. In other words, for example, the bypass is opened to the same extent as the exhaust ducts are closed. Similarly designed plate heat exchangers are known per se, but they are - as already mentioned - used only for the power control with respect to the supply air.
The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawings, which are also the subject of dependent claims.
They show schematically:
<Tb> FIG. 1 <sep> a schematic diagram of evaporative cooling with reduced clean exhaust air flow,
<Tb> FIG. 2 <sep> a variant of FIG. 1 with a partially bypassed via a bypass exhaust air flow,
<Tb> FIG. 3 <sep> a variant of Fig. 2 with integrated in the plate heat exchanger bypass,
<Tb> FIG. 4 is a perspective view of a housing with a plate heat exchanger,
<Tb> FIG. 5 <sep> a variant according to FIG 4 with diagonally inserted plate heat exchanger, and
<Tb> FIG. 6 <sep> a Mollier-h-x diagram for humid air.
In Fig. 1, a known plate heat exchanger 10 with vertical, parallel surface elements 36 (Fig. 4) is shown. An exhaust air stream 12 is passed in a fully closed air damper 14 exclusively through the plate heat exchanger 10, from which it emerges as exhaust air stream 16. On the inlet side of the exhaust air stream 12, a wandering nozzle bar 18 is arranged with three low-wetting wetting nozzles 20 designed as flat jet nozzles, which each inject a spray cone of water 32 into the inlet openings of the exhaust air channels 42 (FIG. 4) of the plate heat exchanger 10.
In each wetting nozzle 20 is a further flat jet nozzle great power, a Ausschwemmdüse 22, arranged for cleaning the plate heat exchanger 10, which latter nozzles 22, however, play no role essential to the invention.
An outside air flow 24 flows with respect to the exhaust air flow 12 crosswise through the plate heat exchanger 10 and is there, for example, from about 32 deg. at about 22 deg. After some time, for example after 5 to 10 minutes, the supply air 26 has traversed the space 28 and is as a heated exhaust air stream 12 at a temperature of for example about 26 deg.
C supplied to the plate heat exchanger 10, where it is cooled as described above with water spray 32 and discharged as exhaust air 16.
Since it is only consumed breathing air in the exhaust air 12, the exhaust air stream 12 immediately after the space 28 a branch line 30 with the damper 14. The branch line 30 and the damper 14 are dimensioned so that they cover the greater part Take over and be able to deduce exhaust air flow. According to the invention, the air flap 14 is opened so that at least 50% of the exhaust air 12 of the space 28 flow off via the branch line 30, in the present case about 75%.
The reduced exhaust air flow 12 provides a much better cooling performance in the plate heat exchanger 10 than the full exhaust air flow.
The water 32 sprayed from the wetting nozzles 20 onto the surface elements 36 (Figure 4) can be better evaporated.
In the embodiment of FIG. 2, the branched off via the branch line 30 corresponding to the position of the air damper 14 exhaust air 12 is not discharged into the atmosphere, but passed through a bypass 34 to the plate heat exchanger 10 around and fed back to the exhaust air stream 16. Also according to this variant, the greater part of the exhaust air passes through the bypass 34.
As a result, the same improved cooling effect as in FIG. 1 is achieved.
The embodiment of FIG. 2 can be used for all exhaust air qualities, in particular for contaminated exhaust air 12, which would have to be treated separately according to the embodiment of FIG.
In the embodiment according to FIG. 3, the surface elements 36 (FIG. 4) do not run parallel to the plane of the drawing as in FIGS. 1 and 2, but perpendicularly thereto. Separately separated, a bypass 34 is provided in the plate heat exchanger for a part of the exhaust air flow 12 which can be adjusted by means of the air flap 14 and which is supplied via the branch line 30. In turn, at least half of the exhaust air flow 12 is discharged.
The cooling effect of the reduced exhaust air flow 12 remains the same as in FIGS. 1 and 2.
In a cuboid frame 38 with a housing 39 as shown in FIG. 4 form surface elements 36 in a conventional manner intersecting, mutually closed air channels 40, 42, which alternately for the outside air flow 24 / supply air 26 on the one hand and the exhaust air 12 / exhaust air flow 16 are open. Seen from above, the exhaust air ducts 42 are closed, the supply air ducts 40 open.
By a septum 44, the bypass 34 is separated, which runs parallel to the air channels 40, 42.
By adjustable inlet flaps 46 of the exhaust air flow 12 (Fig. 1 to 3) through the exhaust air ducts 42 and through inlet valves 48 of the exhaust air flow 12 through the bypass 34 is adjustable.
When the inlet flaps 48 are closed and the inlet flaps 46 are open, the entire exhaust air flow 12 passes through the exhaust air ducts 42 of the plate heat exchanger. If the inlet flaps 48 are open and the inlet flaps 46 are closed, the entire exhaust air flow 12 passes through the bypass 34, it is not cooled. The optimum setting of the rigidly interconnected louvers 46, 48 can be determined by calculations and / or test series.
According to the variant of a plate heat exchanger 10 according to FIG. 5, the surface elements 36 and thus the supply air ducts 40 and the exhaust ducts 42 are arranged diagonally. In turn, inlet flaps 46, 48 for the exhaust air flow 12 (FIGS. 1 to 3) are arranged.
The inlet flaps 46 for the area of the surface elements 36 and the inlet flaps 48 for the bypass 34 are rigidly connected to each other via a common pivot axis 50. For example, if the entrance flaps 46 are partially closed, the entrance flaps 48 are automatically opened in a coordinated manner.
In the two end positions are always the one flaps 46 or 48 open, the other flaps 48 or 46 closed.
In Fig. 6, the so-called Mollier-h-x diagram for humid air, the state changes for
a completely guided through the plate heat exchanger exhaust air flow, and
a shown to 25% by a plate heat exchanger and 75% through a bypass exhaust air flow.
For equal volume flows of supply and exhaust air through a plate heat exchanger results for the outside air, the state of 2, it is of a temperature T of about 32 deg. C at about 24 deg. C cooled. For the exhaust air results in the course of the state 1, it is from about 26 to about 27 deg. C heated. The exhaust air exits with a relative humidity F of about 68%, so it is far from saturated.
The evaporated amount of water W is about 2.5 g / kg.
If the volume of exhaust air routed through a plate heat exchanger is reduced to about 25% of the supply air volume, d. H. diverted about 75% by a bypass, the temperature T is according to the state profile 3 of about 32 deg. C to 21.7 deg. C is lowered, that is about 2.3 deg. C more than the same supply air and exhaust air flow according to the state profile 2. The state profile 4 for the exhaust air shows that almost reached the saturation limit S with the reduced supply air flow through the plate heat exchanger. About 15 g / kg of water W are evaporated. The thermal utilization of the exhaust air reaches a very high value, as the state curve 5 shows with respect to the enthalpy E.