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Die
Erfindung betrifft ein Klimagerät
sowie ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Klimageräts.
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Raumlufttechnische
Anlagen zur Klimatisierung von Räumen
werden in Anlagen mit und ohne Lüftungsfunktion
unterteilt, wobei Anlagen mit Lüftungsfunktion
Einrichtungen zur Außenluftförderung
und -einbringung in den zu klimatisierenden Raum aufweisen, während Anlagen
ohne Lüftungsfunktion
als Umluft-Klimaanlagen keine Außenluftförderung und -einbringung aufweisen
und im reinen Umluftbetrieb arbeiten. Beide raumlufttechnischen
Anlagetypen schließen
die Anwendung von vier thermodynamischen Luftbehandlungsfunktionen,
nämlich
Heizen, Kühlen,
Be- und Entfeuchten ein. Zu diesen vier thermodynamischen Luftbehandlungsfunktionen
kann noch die Luftfilterung mit unterschiedlichen Filtergüteklassen
in ein- oder mehrstufiger Form hinzukommen.
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Aus
der
EP 0 294 730 B1 ist
ein Klimagerät
mit unabhängig
voneinander antreibbaren Zuluft- und Fortluftventilatoren für getrennte
Zuluft- und Fortluftströme,
einem Kondensator, einem Verdampfer und einem Wärmerohr sowie einem Klappensystem
mit unabhängig
voneinander steuerbaren Klappen bekannt. Die Klappen sind sowohl
mit einem Außenluftanschluss
als auch mit einem Abluftanschluss verbunden und steuern die Luftströme in Abhängigkeit
von der Außenlufttemperatur
und der gewünschten
Raumlufttemperatur und -feuchtigkeit. Durch die Mischung des Außenluft-Abluftstromverhältnisses
auf der Saugseite der Ventilatoren wird gewährleistet, dass über den
Fortluftventilator bzw. den Zuluftventilator nur die jeweiligen
Luftanteile geführt
werden. Durch die saugseitige Regelung des dem Klimagerät zugeführten Rückluft-
bzw. Abluftanteils wird der Gesamtwirkungsgrad des raumlufttechnischen
Gerätes
verbessert, so dass geringere Energie- und Betriebskosten die Folge
sind und eine sehr kompakte Anordnung des Klimagerätes möglich wird.
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Zur
weiteren Verringerung der Energieaufnahme eines Klimageräts bei gleichbleibender
Leistungsfähigkeit
zur Raumklimatisierung ist es bekannt, vom Prinzip der adiabaten
Kühlung
Gebrauch zu machen, bei der zur Absenkung der Raumtemperatur dem
Luftstrom Feuchtigkeit zugesetzt, durch Verdunstung Wärme entzogen
und damit ohne Einbeziehung einer Kälteanlage ein Kühleffekt
bewirkt wird.
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Bei
unmittelbarer bzw. direkter Nutzung der adiabaten Kühlung tritt
jedoch neben dem gewollten Kühleffekt
gleichzeitig eine erhöhte
Zunahme der Luftfeuchtigkeit auf, so dass im zu klimatisierenden
Raum befindliche Personen infolge des veränderten Wärmeinhalts der Luft und der
Leitfähigkeit
keine wirkliche Entlastung erfahren, zumal die zugeführte Luft
mit hohem Feuchtegehalt weniger Feuchte aufnehmen kann und somit
ein Abkühlen
von Personen durch Verdunsten von Flüssigkeit auf der Hautoberfläche behindert.
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Alternativ
kann eine adiabate Kühlung
in der Abluft durch Versprühen
von Wasser über
Plattenaustauscher und eine Übertragung
der Kühlenergie über die
Platten in konditionierter Form zur Zuluftseite erfolgen, so dass
zwar keine Feuchteübertragung
zur Zuluft in den zu klimatisierenden Raum stattfindet, dafür aber insbesondere
in den Wintermonaten der nachteilige Effekt eines zu trockenen Raumklimas
auftritt.
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Aus
der Firmendruckschrift "Klingenburg:
Energierückgewinnung – Klingenburg-Befeuchter", Seite 5, ist es
bekannt, eine Befeuchtungseinrichtung zur indirekten adiabaten Kühlung im
Strömungsweg
von der Abluft zur Fortluft vor einen Wärmeregenerator einzusetzen,
der im Gegenstrom von einem Außenluft-Zuluftstrom durchströmt wird.
Dadurch können
zum einen im Sommerbetrieb hohe Wärmelasten abgeführt und
im Winterbetrieb eine hohe Energierückgewinnung sowie hohe Feuchterückgewinnung
erzielt werden.
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Aus
der
DE 100 22 005
C2 ist ein als Wärmeregenerator
einsetzbarer Rotorwärmetauscher
mit einem drehbar gelagerten und von einem Motor angetriebenen Drehkörper mit
einer Stirn- bzw. Strömungsquerschnittfläche bekannt,
die sich in einen Anströmsektor
und einen Abströmsektor
gliedert. Der Anströmsektor des
Rotorwärmetauschers
wird von einem Zuluftstrom durchströmt, während der Abströmsektor
durch einen Abluftstrom durchströmt
wird. Während
als Aluminiumrad ausgebildete Drehkörper getrieben durch den Motor den
Abströmsektor
durchläuft,
entnimmt er dem Abluftstrom Wärmeenergie
und Luftfeuchtigkeit. Die Wärmeenergie
wird durch Erhöhung
der Temperatur des Drehkörpers
gespeichert, während
die Entnahme von Luftfeuchtigkeit in der Anlagerung von Wasser auf
den Oberflächen
des Aluminiumrads stattfindet. Wenn der Drehkörper den Anströmsektor
durchläuft,
gibt er sowohl in ihm gespeicherte Wärmeenergie als auch an seinen Oberflächen angelagerte
Luftfeuchtigkeit in Form von Wasser an den Zuluftstrom ab. Hierdurch
ergeben sich bei der Klimatisierung von Räumen erhebliche Einsparungen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Klimagerät anzugeben, das für unterschiedliche
Klimazonen, insbesondere für
gemäßigte Klimazonen,
eine ganzjährige
Raumklimatisierung mit minimalem Energieaufwand bei einfacher Steuerung
oder Regelung des Raumklimas auch unter Berücksichtigung individueller Raumklimabedürfnisse
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Klimagerät eignet
sich für
den Einsatz in unterschiedlichen Klimazonen und ermöglicht eine
ganzjährige
Raumklimatisierung mit minimalem Energieaufwand bei einfacher Einrichtung
des Klimageräts
für die
jeweilige Klimazone zur Erfül lung
auch komplexer Steuerungen oder Regelungen des Raumklimas unter
Berücksichtigung
eines individuellen Raumklimas.
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Durch
den Einsatz der adiabaten Kühlung
in Verbindung mit einer indirekten Energieübertragung mittels eines Rotorwärmetauschers
mit oder ohne Feuchtigkeitsübertragung
in Verbindung mit einer variablen und in Bezug auf das h, x-Diagramm
für die
jeweilige Klimazone optimalen Parametereinstellung kann der Energieverbrauch
erheblich minimiert werden, ohne dass damit eine Einschränkung in
Bezug auf individuelle Raumklimabedürfnisse verbunden ist. Durch
die unabhängig
voneinander steuerbaren Klappen in Verbindung mit einer am h, x-Diagramm,
d.h. am Außenklima
und der individuellen Kühllast
und Luftfeuchtigkeit, orientierten Steuerung oder Regelung ist eine
Prozesssteuerung möglich,
bei der sowohl eine Kühlung
im reinen Umluftbetrieb als auch die Ausnutzung der freien Kühlung mit
Außenluft
sowie jedweder Mischluftbetrieb durch eine stufenlose, voneinander
unabhängige
und individuelle Steuerung der Klappen gewährleistet ist.
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Die
erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es
damit, eine mechanische Kälteanlage
mit minimaler elektrischer Leistung im Klimagerät einzusetzen, so dass Ressourcen
reduziert und geschont und der Spitzenstrom insbesondere in den
Sommermonaten gesenkt werden kann, was zu einer Verminderung der
Bereitstellungskosten und zu einer Erhöhung der Anschlussverfügbarkeit
führt,
insbesondere wenn elektrische Energie nur in geringem Maße zur Verfügung steht.
Die verminderte Leistungsaufnahme und der deutlich geringere Einsatz
der mechanischen Kälteanlage
führen
weiterhin zu einer Verringerung der Baugröße der mechanischen Kälteanlage
auf ein kleinstmögliches
Maß und
ein Minimum an notwendigem Kältemittel,
so dass problemlos Vorschriften über
die begrenzte Verwendung von Kältemitteln
und insgesamt den Forderungen an einen erhöhten Umweltschutz entsprochen
werden kann.
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Die
Verringerung der Leistungsaufnahme und Baugröße der mechanischen Kälteanlage
wird durch den Einsatz der indirekten adiabaten Kühlung in
Verbindung mit einer intelligenten Klappensteuerung sowie Steuerung
und Regelung der Luftbehandlungsaggregate des Klimageräts kompensiert,
wobei durch die stufenlose, voneinander unabhängige und individuelle Steuerung
der Klappen in Verbindung mit einer am h, x-Diagramm, d.h. am Außenklima
und der individuellen Kühllast
und Luftfeuchtigkeit, orientierten Steuerung oder Regelung eine
Prozesssteuerung möglich
ist, bei der sowohl eine Kühlung
im reinen Umluftbetrieb als auch die Ausnutzung der freien Kühlung mit
Außenluft
und jedweder Mischluftbetrieb gewährleistet sind.
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Die
Kombination des Klimageräts
mit einer intelligenten Steuerungs- oder Regelungseinrichtung ermöglicht es,
das Klimagerät
so zu programmieren bzw. einzustellen, dass zwischen dem jeweiligen
Außenklima
und dem gewünschten
Innen- oder Raumklima optimale Verhältnisse bezüglich der Raumkonditionen sowie
der jeweiligen individuellen Kühllast
und des Energieverbrauchs im Prozessablauf gewährleistet sind.
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Die
verschiedenen Betriebszustände
des Klimageräts
in Abhängigkeit
vom Außenklima,
der jeweiligen individuellen Kühllast
und dem gewünschten
Raumklima werden in erster Linie durch die zwischen den von der
Abluftöffnung
zur Fortluftöffnung
sowie von der Außenluftöffnung zur
Zuluftöffnung
gerichteten Hauptströmungswegen
des Klimageräts
angeordneten Verbindungsklappen und durch deren insbesondere stufenlose und
voneinander unabhängige
Einstellbarkeit für
eine optimierte Wärmeübertragung
sowie indirekte adiabate Kühlung
mit oder ohne Feuchteübertragung
erzielt.
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Vorzugsweise
ist eine die Strömungswege
miteinander verbindende erste Verbindungsklappe zwischen den Abluft-
und Zuluftöffnungen
des Gerätegehäuses und
der Einrichtung zur adiabaten Kühlung,
eine die Strömungswege
miteinander verbindende zweite Verbindungsklappe zwischen der Einrichtung
zur adiabaten Kühlung
und der Einrichtung zur Übertragung
thermischer Energie und eine die Strömungswege miteinander verbindende
dritte Verbindungsklappe zwischen der Einrichtung zur Übertragung
thermischer Energie und den Fortluft- und Außenluftöffnungen des Gerätegehäuses vorgesehen.
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Die
Anordnung der ersten, die Strömungswege
miteinander verbindenden Verbindungsklappe zwischen der Abluft-
und Zuluftöffnung
des Gerätegehäuses und
der Einrichtung der adiabaten Kühlung
ermöglicht
insbesondere im Winterbetrieb bei Temperaturen unter 0°C einen Teil-Außenluftbetrieb
mit einer Wärme- und
Feuchteübertragung
durch den Rotorwärmetauscher
von der Abluft zur Außenluft,
Mischung der befeuchteten und erwärmten Außenluft mit einem Anteil unbehandelter
Abluft sowie optional einer Nacherwärmung der Zuluft. Da der Anteil
des Außenluft-Volumenstromes
unter anderem von der Personenanzahl und damit der erforderlichen
Frischluftrate im zu klimatisierenden Raum abhängt, wird der Abluftstrom zu
einem Teil über
die erste Verbindungsklappe und zum verbleibenden Teil über den
Rotorwärmetauscher
geführt.
Dabei erlauben die stu fenlos regelbaren Klappen jedwede Einstellung
zwischen 0 und 100 % unter gleichzeitiger Möglichkeit der Begrenzung zur
Erfüllung
einer Mindestfrischluftrate im zu klimatisierenden Raum.
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Die
Anordnung der die Strömungswege
miteinander verbindenden zweiten Verbindungsklappe zwischen der
Einrichtung zur adiabaten Kühlung
und der Einrichtung zur Übertragung
thermischer Energie ermöglicht
insbesondere im Übergangs-
und Sommerbetrieb (z.B. bei Temperaturen zwischen 15°C und 35°C) bei geringer
Außenluftfeuchte
einen Teil-Außenluftbetrieb
mit einer adiabaten Kühlung
der aus dem zu klimatisierenden Raum abgezogenen Abluft, Übertragung
der Wärme-
und Feuchteleistung durch den Rotorwärmetauscher von der Abluft
zur Außenluft,
einer adiabaten Kühlung
des Umluftanteils sowie einer Mischung der gekühlten und befeuchteten Außenluft
mit der gekühlten
und befeuchteten Abluft mit einer optionalen Nacherwärmung der
Zuluft auf den Temperatursollwert im zu klimatisierenden Raum durch
eine im Strömungsweg nachgeschaltete
Lufterhitzungseinrichtung.
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Die
Anordnung der dritten Verbindungsklappe ermöglicht insbesondere im Sommerbetrieb
mit Außentemperaturen
oberhalb einer Ablufttemperatur des zu klimatisierenden Raumes (z.B.
bei Außentemperaturen von
ca. 26°C
und einer absoluten Außenluftfeuchte
zwischen 6 g/kg und 12 g/kg) einen reinen Außenluftbetrieb mit einer Kühlung der
Abluft durch adiabate Befeuchtung mit anschließender Vorkühlung der Außenluft durch
den Rotorwärmetauscher
mit einer Übertragung
der geringeren Enthalpie der Ablufttemperatur auf die Außenluft
und gegebenenfalls einer Nachkühlung
der Außenluft
auf die erforderliche Zulufttemperatur des zu klimatisierenden Raumes
mit einer mechanischen Kälteanlage.
Die am Kondensator der mechanischen Kälteanlage anfallende Abwärme kann
dann an die Fortluft abgegeben werden, wobei für die Abführung einer erhöhten Kondensatorwärme ein
Teilstrom der Außenluft
vom Abluftventilator über
den Kondensator für
einen erhöhten
Kondensatorvolumenstrom geleitet werden kann.
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Eine Öffnung der
ersten und dritten Verbindungsklappe bei geschlossener zweiter Verbindungsklappe ist
insbesondere im Übergangs-
und Sommerbetrieb bei Außentemperaturen
von beispielsweise 19°C
bis 38°C
mit einer hohen Außenluftfeuchte
von beispielsweise über
12 g/kg geeignet, wobei die Außenluft
bzw. ein anteiliger Umluftbetrieb mit Einhaltung der Mindestaußenluftrate
entsprechend der Personenzahl im zu klimatisierenden Raum reduziert
wird und die abzuführende
Abluft durch adiabate Befeuchtung mit anschließender Vorkühlung der Außenluft
durch den Rotorwärmetauscher
gekühlt
wird. Eine weitere Kühlung
und Entfeuchtung der Teil-Außenluft
erfolgt durch die mechanische Kälteanlage,
wobei die gekühlte
und entfeuchtete Teil-Außenluft
mit der unbehandelten Teil-Abluft gemischt und als Zuluft dem zu
klimatisierenden Raum zugeführt
wird. Dabei ist keine Nacherhitzung der Zuluft erforderlich und
zur sicheren Abführung
der Kondensatorwärme
wird der Kondensatorvolumenstrom durch Beimischung von Außenluft
in den Abluft-/Fortluftstrom erhöht.
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Aufgrund
der stufenlosen und voneinander unabhängigen Steuerung der Verbindungsklappen
kann jede beliebige Luftrate bei der Mischung der Luftströme eingestellt
werden, so dass neben den klimatischen Bedingungen des Außenraumes
und den gewünschten
Klimabedingungen des zu klimatisierenden Raumes die von der Personenzahl
im zu klimatisierenden Raum abhängige
Frischluftrate eingestellt und der Betrieb des Klimagerätes unter
Berücksichtigung
des Energieaufwandes bei der Herstellung des gewünschten Raumklimas optimiert
werden kann.
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Die
Verbindungsklappen dienen neben einer beliebigen Einstellung der
Strömungswege
im Klimagerät auch
dazu, die Aggregate zur thermodynamischen Luftbehandlung zu umfahren,
wenn diese dem jeweiligen Verfahrensprozess nicht dienen, so dass
Luftwiderstände
vermieden und damit die Energiekosten reduziert werden. Dies sichert
bei ganzjähriger
Betriebsweise einen geringeren Druckverlust und damit ein reduziertes Leistungsspektrum
der erforderlichen, vorzugsweise stufenlos regelbaren Ventilatoren
zur Erzeugung der Luftströme
und dementsprechend zur Einsparung elektrischer Energie.
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Vorzugsweise
ist die Einrichtung zur adiabaten Kühlung im Strömungsweg
zwischen der Abluftöffnung und
der Fortluftöffnung
vor der Einrichtung zur Übertragung
thermischer Energie angeordnet und besteht insbesondere aus einer
Luftbefeuchtungseinrichtung, während
die Einrichtung zur Übertragung
thermischer Energie aus einem Rotorwärmetauscher mit einem drehbar
gelagerten Rotor besteht, der stirnseitige und im Wesentlichen um
ca. 90° versetzt
zu den Strömungswegen
angeordnete An- und Abströmsektoren
des Rotorwärmetauschers
bei einer Drehung durchläuft
und vorzugsweise als Rotorwärmetauscher
mit oder ohne Feuchteübertragung
ausgebildet ist.
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Zur
weiteren Optimierung des Betriebs des Klimageräts werden in den Strömungswegen
direkt angetriebene und stufenlos steuer- und regelbare Zuluft-
und Fortluftventilatoren als Aggregate zur Luftstromerzeugung angeordnet,
so dass neben einer Klappensteuerung auch die Drehzahlsteuerung
und -regelung der luftstromerzeugenden Zuluft- und Fortluftventilatoren
zur Stärke
und Mischung der Luftströme
im Klimagerät
eingesetzt werden kann, wobei auch die Drehzahlsteuerung und -regelung
der luftstromerzeugenden Zuluft- und Fortluftventilatoren zur Einsparung
von Strom- und Energiekosten eingesetzt wird.
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Für einen
optimalen Betrieb des Klimageräts
unter Ausnutzung der indirekten adiabaten Kühlung und des jeweils herrschenden
Außenklimas
ist es weiterhin vorteilhaft, den Verdampfer der mechanischen Kälteanlage
im Strömungsweg
von der Außenluftöffnung zur
Zuluftöffnung
und den Kondensator der mechanischen Kälteanlage im Strömungsweg
von der Abluftöffnung
zur Fortluftöffnung
jeweils hinter der Einrichtung zur Übertragung thermischer Energie
anzuordnen.
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Ein
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist
durch um ca. 90° versetzt zu
den Strömungswegen
auf mindestens einer Seite der Einrichtung zur Übertragung thermischer Energie
angeordnete Bypassklappen zum Umfahren der Einrichtung zur Übertragung
thermischer Energie gekennzeichnet, wobei eine erste und zweite
Bypassklappe außerhalb
der An- und Abströmsektoren
des Rotorwärmetauschers
in den Strömungswegen
und eine dritte und vierte Bypassklappe an den Durchströmungsflächen vor bzw.
hinter den An- und Abströmsektoren
des Rotorwärmetauschers
angeordnet sind.
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Durch
die Anordnung von Bypassklappen kann der Rotorwärmetauscher zur Vermeidung
von Widerständen
und damit zur Vermeidung von Energiekosten teilweise oder vollständig umfahren
werden, was bei ganzjähriger
Betriebsweise einen geringeren Druckverlust und damit ein reduziertes
Leistungsspektrum der Ventilatoren sichert und zur weiteren Energieeinsparung
beiträgt.
Da die Bypassklappen vorzugsweise ebenfalls stufenlos und unabhängig steuer-
bzw. einstellbar sind, kann der jeweilige Anteil der durch den Rotorwärmetauscher
geführten
Luftströme
beliebig eingestellt oder mit einer Änderung der Rotordrehzahl des
Rotorwärmetauschers
kombiniert werden. So ist es beispielsweise möglich, zur Gewährleistung
einer für
die Filtertrocknung erforderlichen Beimischung von Fortluft in die
Außenluft
ausreichenden Ablufttemperatur und Abluftfeuchtigkeit nach dem Rotorwärmetauscher
durch eine Reduzierung der Rotordrehzahl und damit Verringerung
der Wärmerückgewinnung
oder durch Öffnen
der ersten Bypassklappe im Strömungsweg
von der Abluft zur Fortluft (und Schließen der dritten Bypassklappe
vor dem Anströmsektor
des Rotorwärmetauschers) zu
gewährleisten.
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Nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung sind an der Fortluftöffnung und
der Außenluftöffnung angeordnete
Fortluft- und Außenluftklappen
vorzugsweise unabhängig
voneinander einstellbar und ebenso wie zumindest ein Teil der Verbindungs-
oder Bypassklappen stufenlos steuerbar.
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Die
stufenlose und voneinander unabhängige
Steuerung der Außenluft-
und Fortluftklappe ermöglicht es,
den jeweiligen Außenluftbedart
bzw. den Anteil abzuführender
Fortluft in Abhängigkeit
davon einzustellen, ob ein Umluftbetrieb, ein Außenluftbetrieb oder ein Mischluftbetrieb
mit entsprechender Einstellung der Verbindung- und Bypassklappen
vorliegt.
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Abhängig vom
Ort des Einsatzes des erfindungsgemäßen Klimagerätes kann
in dem von der Außenluftöffnung zur
Zuluftöffnung
gerichteten Strömungsweg
als weiteres Aggregat zur thermodynamischen Luftbehandlung ein Heizregister
vorzugsweise unmittelbar vor der Zuluftöffnung angeordnet werden.
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Während in
gemäßigten Klimazonen
die Anordnung eines derartigen Heizregisters insbesondere für den Winterbetrieb
notwendig und sinnvoll ist, kann auf ein Heizregister in einem in
tropischen Zonen eingesetzten Klimagerät verzichtet werden, da kurzzeitige
Kälteeinbrüche mit
den sonstigen Aggregaten zur thermodynamischen Luftbehandlung und
einer entsprechenden Steuerung der Strömungswege abgefangen werden
können.
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Vorzugsweisen
werden die Aggregate zur Luftstromerzeugung und thermodynamischen
Luftbehandlung sowie die Verbindungs-, Bypass-, Außenluft-
und Fortluftklappen in einzelnen Gerätemodulen angeordnet, so dass
durch eine entsprechende Zusammenstellung der einzelnen Gerätemodule
eine den jeweiligen Anforderungen entsprechende Klimagerätekonfiguration
bei geringem Herstellungs- und Montageaufwand gewährleistet
ist.
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Zum
Betrieb des erfindungsgemäßen Klimageräts werden
die Aggregate oder Klappen des Klimageräts in Abhängigkeit vom Außenklima,
Soll- und Istwerten des Raumklimas, d.h. am Außenklima und der individuellen
Kühllast
und Luftfeuchtigkeit, und vom Energieverbrauch der Aggregate des
Klimageräts
insbesondere auf der Grundlage eines in mehrere Funktionsbereiche
aufgeteilten h, x-Diagramms gesteuert oder geregelt.
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Weiterhin
können
die Parameter für
sämtliche
Betriebszustände
der Aggregate oder Klappen des Klimageräts in Abhängigkeit von den Außenklimabedingungen
eingestellt und unter Zugrundelegung des h, x-Diagramms, d.h. am
Außenklima
und der individuellen Kühllast
und Luftfeuchtigkeit, festgelegte Betriebsabläufe des Klimageräts individuell
ausgewählt
werden.
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Die
Grundlage für
die Steuerung und Regelung des erfindungsgemäßen Klimageräts bildet
somit das für
den jeweiligen Einsatzort maßgebende
h, x-Diagramm, d.h. am Außenklima
und der individuellen Kühllast und
Luftfeuchtigkeit, das in diverse Funktionsbereiche eingeteilt wird,
so dass bei einer entsprechenden Anordnung von Temperatur-, Feuchtigkeits-
und Drucksensoren und die Aggregate zur Luftstromerzeugung und thermodynamischen
Luftbehandlung betätigenden
Aktoren eine Steuerung oder Regelung des Klimageräts auch
bei extremen Temperaturen, insbesondere zwischen Sommer und Winter
durch Heizen und Kühlen,
sowie bei extremen Feuchtesituationen erfolgen kann. Durch Parametrierung
der Steuerungs- oder Regelungseinrichtung können sämtliche Betriebszustände des
Klimageräts
auf beliebige Sollwerte eingestellt werden, so dass der Benutzer
nach den jeweiligen Bedingungen des am Ort des zu klimatisierenden
Raumes herrschenden Klimabedingungen in den unterschiedlichen Klimazonen
das Klimagerät
einstellen kann. Damit kann der Benutzer die in dem h, x-Diagramm
festgelegten Betriebsbereiche nach eigenem Empfinden oder individuellen Bedürfnissen
unter Berücksichtigung
des Außenklimas
und der individuellen Kühllast
und Luftfeuchtigkeit verschieben und vorgegebene Funktionsabläufe willkürlich beeinflussen
bzw. bestimmen, so dass das Klimagerät in Verbindung mit der Parametrierung
der Steuer- und Regelfunktionen die Möglichkeit bietet, auf die unterschiedlichsten
Klimabedingungen in den einzelnen Klimazonen einzugehen.
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Vorzugsweise
werden mehrere Haupt- und Nebenbetriebszustände definiert, die in Abhängigkeit
vom Außenklima,
den Soll- und Istwerten des Raumklimas und dem Energie verbrauch
der Aggregate zur Luftstromerzeugung und thermodynamischen Luftbehandlung
ausgewählt
werden.
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In
einem ersten Hauptbetriebszustand bei einer Außentemperatur von beispielsweise
unter 0°C
wird ein Teil der aus dem zu klimatisierenden Raum abgezogenen Abluft
im Umluftbetrieb und der verbleibende Teil der Abluft über den
Rotorwärmetauscher
mit hoher Wärme-
und Feuchterückgewinnung
durch den Rotorwärmetauscher
geführt
sowie von der Außenluft
bezogen und in Abhängigkeit
von der Abweichung des Istwertes vom Sollwert der Temperatur des
zu klimatisierenden Raumes die dem Raum zugeführte Zuluft durch das Heizregister
nacherwärmt.
Dabei kann der Außenluft-Volumenstrom
in Abhängigkeit
von der Personenanzahl im zu klimatisierenden Raum vorzugsweise
stufenlos eingestellt werden.
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In
einem zweiten Hauptbetriebszustand bei Außenlufttemperaturen zwischen
beispielsweise 0°C
und 15°C
und einer geringen Außenluftfeuchte
von beispielsweise x kleiner als 6 g/kg wird das Klimagerät im Außenluftbetrieb
mit adiabater Kühlung
des Abluftstromes und Übertragung
der Abluftfeuchte und -wärme
durch den Rotorwärmetauscher
auf den Außenluftstrom
sowie durch Nacherwärmung
des mit Feuchtigkeit angereicherten Außenluftstromes betrieben.
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In
einem dritten Hauptbetriebszustand bei einer Außentemperatur zwischen beispielsweise
15°C und 35°C und geringer
Außenluftfeuchte
von beispielsweise x < 6
g/kg wird das Klimagerät
im reduzierten Außenluftbetrieb
mit beispielsweise ca. 50% Außenluft
und 50% Umluft oder einem beliebigen anderen, stufenlos einstellbaren
Wert adiabater Kühlung
des Abluftstromes mit Übertragung
der Abluftfeuchte und Kühlleistung durch
den Rotorwärmetauscher
auf den Außenluftstrom
sowie Mischung des gekühlten
und befeuchteten Außenluftstromes
mit dem adiabat gekühlten
Abluftstrom bei optionaler Nacherwärmung des Zuluftstromes betrieben.
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In
einem vierten Hauptbetriebszustand im Übergangsbetrieb mit Außenlufttemperaturen
zwischen beispielsweise 7°C
und 18°C
und einer absoluten Feuchte zwischen beispielsweise x > 6 g/kg und x < 12 g/kg wird das
Klimagerät
im reinen Außenluftbetrieb
betrieben und die im Abluftstrom enthaltende Wärme mit dem geregelten Rotorwärmetauscher
auf den Außenluftstrom
bei bedarfsabhängig
geringer Nacherwärmung
des Zuluftstromes übertragen.
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In
einem fünften
Hauptbetriebszustand in einem Übergangsbetrieb
mit Außenlufttemperaturen
zwischen beispielsweise 19°C
und 20°C
und einer absoluten Luftfeuchte zwischen beispielsweise x > 6 g/kg und x < 12 g/kg im reinen
Außenluftbetrieb
wird der Rotorwärmetauscher
außer
Betrieb genommen und keine thermodynamische Luftbehandlung vorgenommen.
In dieser Betriebsart werden vorzugsweise zur Verringerung des Strömungswiderstandes
und damit zur Energieeinsparung die erste und zweite Bypassklappe
geöffnet und
die dritte und vierte Bypassklappe am Rotorwärmetauscher zur Erhöhung des
Abluft-/Zuluftstromes geschlossen.
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In
einem sechsten Hauptbetriebszustand bei Außenlufttemperaturen zwischen
20°C und
26°C und
einer absoluten Außenluftfeuchte
zwischen beispielsweise 6 g/kg und 12 g/kg erfolgt eine Kühlung des
Abluftstromes durch adiabate Befeuchtung mit anschließender Vorkühlung des
Außenluftstromes
durch den Rotorwärmetauscher
mit Übertragung
der geringeren Abluftenthalpie auf den Außenluftstrom, Regelung der
Drehzahl des Rotorwärmetauschers
und Leistung der adiabaten Kühleinrichtung
sowie eine Nachkühlung
des Außenluftstromes
auf die erforderliche Zulufttemperatur mit geringer Leistung durch
die mechanische Kälteanlage
und Übertragung
der entstehenden Abwärme
der mechanischen Kälteanlage
im Kondensator an den Fortluftstrom.
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In
einem siebenten Hauptbetriebszustand bei Außentemperaturen oberhalb einer
Ablufttemperatur von beispielsweise 26°C und einer absoluten Außenluftfeuchte
zwischen beispielsweise 6 g/kg und 12 g/kg wird im reinen Außenluftbetrieb
der Abluftstrom durch adiabate Befeuchtung gekühlt, der Außenluftstrom durch den Rotorwärmetauscher
mit Übertragung
der geringen Abluftenthalpie auf den Außenluftstrom vorgekühlt, der
Außenluftstrom
auf die erforderliche Zulufttemperatur mit erhöhter Leistung durch die geregelten
mechanische Kälteanlage
nachgekühlt
und die Abwärme
der mechanischen Kälteanlage
im Kondensator an den Fortlaufstrom abgegeben, wobei zur Abführung einer
erhöhten
Kondensatorwärme
bei großer
mechanischen Kälteleistung
ein Teil des Außenluftstromes
vom Abluftventilator über
den Kondensator mit erhöhtem
Kondensatorvolumenstrom geführt
wird.
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In
einem achten Hauptbetriebszustand im Übergangs- und Sommerbetrieb
mit hoher Außenluftfeuchte von
beispielsweise x > 6
g/kg und Außenlufttemperaturen
zwischen beispielsweise 19°C
und 38°C
erfolgt vorzugsweise ein Teil-Außenluftbetrieb mit Kühlung eines
Teils des durch den Rotorwärmetauscher
geführten
Abluftstromes durch adiabate Befeuchtung und Kühlung des Außenluftteils
durch den Rotorwärmetauscher
mit Übertragung
der geringeren Abluftenthalpie auf den Außenluftstrom und eine weitere
Kühlung
und Entfeuchtung des Außenluftanteils
durch die mechanische Kälteanlage
sowie Mischung des gekühlten
und entfeuchteten Außenluftteils
mit dem unbehandelten Abluftteil zur Erzeugung des Zuluftstromes
für den
zu klimatisierenden Raum und einer Abführung der Kondensatorwärme durch
Führung
eines Außenluftteils über den
Kondensator.
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Mehrere,
individuell festlegbare Nebenbetriebszustände dienen zusätzlich zur
Herstellung eines vom Außenklima
unabhängigen
Raumklimas unter Berücksichtigung
der Istwerte des Raumklimas sowie des Energieverbrauchs der Aggregate
zur Luftstromerzeugung und thermodynamischen Luftbehandlung.
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Zum
Anfahren des Klimageräts
oder zur Schnellaufheizung des zu klimatisierenden Raumes werden in
einem ersten Nebenbetriebszustand die erste Verbindungsklappe geöffnet und
der Fortluftventilator sowie der Rotorwärmetauscher außer Betrieb
gesetzt, während
das Heizregister den im Umluftbetrieb durch den Zuluftventilator
geforderten Zuluftstrom erwärmt.
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In
einem zweiten Nebenbetriebszustand wird im Umluftbetrieb mit adiabater
Kühlung,
Befeuchtung und Aufheizung des Zuluftstromes bei extremer Trockenheit
im zu klimatisierenden Raum und in der Außenluft die zweite Verbindungsklappe
geöffnet,
der Umluftstrom über
die adiabate Kühleinrichtung
zur Erhöhung
der absoluten Raumluftfeuchte geführt und das Heizregister erwärmt den
im Umluftbetrieb durch den Zuluftventilator geförderten Zuluftstrom.
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In
einem dritten Nebenbetriebszustand werden zur Kühlung und Entfeuchtung des
zu klimatisierenden Raumes im Umluftbetrieb unter Einbeziehung der
mechanischen Kälteanlage
sowohl die zweite als auch die dritte Verbindungsklappe geöffnet und
der im Umluftbetrieb betriebene Abluft-/Zuluftstrom mittels der
Kälteanlage
gekühlt
und entfeuchtet, wobei im Außenluft-Fortluftstrom
die vom Kondensator der Kälteanlage
abgegebene Wärme
durch Förderung
des Außenluftstromes über den
Kondensator an den Fortluftstrom abgegeben wird.
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Zur
Kühlung
der Außenluft
wird in einem vierten Nebenbetriebszustand durch alleinigen Betrieb
der adiabaten Kühleinrichtung
ein reiner Außenluftbetrieb
eingestellt, bei dem die Verbindungsklappen geschlossen, die Abluft
durch adiabate Kühlung
in der adiabaten Kühleinrichtung
gekühlt
und der Außenluftstrom über den
Rotorwärmetauscher
geführt
und durch Übertragung
der geringen Abluftenthalpie auf die Außenluft gekühlt werden.
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In
einem fünften
Nebenbetriebszustand werden die Verbindungsklappen geschlossen und
die weitere Bypassklappe zur Enteisung und Trocknung eines Außenluftfilters
geöffnet,
die Drehzahl des Rotorwärmetauschers
reduziert oder die erste Bypassklappe geöffnet und die dritte Bypassklappe
im Strömungsweg
von der Abluft zur Fortluft auf eine für die Trocknung des Außenluftfilters
und gegebenenfalls zur Erwärmung
der kalten Außenluft
zur Vermeidung des Einfrierens des Filters ausreichende Ablufttemperatur
und -feuchte eingestellt und über
die weitere Bypassklappe ein Teil des Abluftstromes dem Außenluftstrom
zur Verringerung der hohen relativen Feuchte des Außenluftstromes
beigemischt.
-
In
einem sechsten Nebenbetriebszustand werden die Verbindungsklappen
und gegebenenfalls die Außenluftklappe
geschlossen und die weitere Bypassklappe aus hygienischen Gründen zur
Vermeidung von Pilz- und Keimwachstum geöffnet. Da Luftfeuchtigkeit
einen Pilz- und Keimwachstum fördert,
ist dieser sechste Nebenbetriebszustand gegebenenfalls auch intervallartig
zur Vermeidung von Pilz- und Keimwachstum innerhalb des gesamten
Klimagerätes
vor Abschaltung des Klimagerätes
zur Trocknung sämtlicher
Strömungswege
und Aggregate vorgesehen.
-
Anhand
eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles für ein erfindungsgemäßes Klimagerät sowie
eines ausgewählten
h, x-Diagramms sollen zum weiteren Verständnis der Merkmale und Vorteile
der Erfindung mehrere Hauptbetriebszustände des Klimageräts für unterschiedliche,
in dem h, x-Diagramm angegebene Klimabedingungen sowie mehrere Nebenbetriebszustände für besondere
klimatische oder räumliche
Bedingungen erläutert
werden. Es zeigen:
-
1 einen
schematischen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Klimagerät mit indirekter
adiabater Kühlung
und Klappen zur Steuerung der Luftströme;
-
2 ein
h, x-Diagramm für
eine gemäßigte Klimazone
mit darin eingetragenen, vom jeweiligen Außenklima abhängigen Hauptbetriebszuständen;
-
3-10 in
das Klimagerät
gemäß 1 eingetragene
Luftströme
zur Klimatisierung eines Raumes unter den Bedingungen der jeweiligen,
in das h, x-Diagramm
gemäß 2 eingetragenen
Hauptbetriebszustände
und
-
11-15 in
das Klimagerät
gemäß 1 eingetragene
Luftströme
zur Klimatisierung eines Raumes bei verschiedenen Nebenbetriebszuständen.
-
Das
in 1 in einer geschnittenen Seitenansicht dargestellte
Klimagerät
weist ein Gerätegehäuse 1 auf,
das in der Verbindung zu dem zu klimatisierenden Raum eine Abluftöffnung 11 und
eine Zuluftöffnung 12 sowie
zum Außenraum
eine Fortluftöffnung 13 und
eine Außenluftöffnung 14 aufweist. Über die
Abluftöffnung 11 wird
ein Abluftstrom AB aus dem zu klimatisierenden Raum abgeführt, während über die
Zuluftöffnung 12 ein
Zuluftstrom ZU dem zu klimatisierenden Raum zugeführt wird.
Ein Fortluftstrom FO gelangt über
die Fortluftöffnung 13 zum
Außenraum
während über die
Außenluftöffnung 14 ein
Außenluftstrom
AU dem Klimagerät zugeführt wird.
Aus dieser Konstellation ergeben sich zwei Haupt-Strömungswege,
von denen der Abluft-Fortluftstrom AB-FO vom zu klimatisierenden
Raum weggerichtet ist, während
der Außenluft-Zuluftstrom
AU-ZU in den zu klimatisierenden Raum gerichtet ist.
-
Das
Klimagerät
weist mehrere Aggregate zur Luftstromerzeugung und thermodynamischen
Luftbehandlung sowie mehrere insbesondere steuerbare Klappen auf,
durch die verschiedene Luftströmungen
erzeugt, bezüglich
ihrer Temperatur und ihres Feuchtegehaltes behandelt, gefiltert
und zu unterschiedlichen Luftströmungen
zusammengeführt
bzw. getrennt werden, so dass neben den beiden Haupt-Strömungswegen
verschiedene Umluft- und Mischluftströme erzeugt werden.
-
Die
Aggregate zur Luftstromerzeugung bestehen aus einem nahe der Zuluftöffnung 12 angeordneten, vorzugsweise
direkt angetriebenen und stufenlos steuer- oder regelbaren Zuluftventilator 21 sowie
einem in der Nähe
der Fortluftöffnung 13 angeordneten,
ebenfalls vorzugsweise direkt angetriebenen und stufenlos steuer-
oder regelbaren Fortluftventilator 22.
-
Die
Aggregate zur thermodynamischen Luftbehandlung bestehen aus einer
Einrichtung zur adiabaten Kühlung 3,
die in dem von der Abluftöffnung 11 zur
Fortluftöffnung 13 gerichteten
Strömungsweg
angeordnet ist, einer Einrichtung zur Übertragung thermischer Energie 4,
die zu einem Teil im Strömungsweg
von der Abluftöffnung 11 zur
Fortluftöffnung 13 und
zu einem Teil im Strömungsweg
von der Außenluftöffnung 14 zur
Zuluftöffnung 12 angeordnet
ist, einer Kälteanlage 5 mit
einer Kompressor 50, einem im Außenluft-Zuluftstrom AU-FO angeordneten
Verdampfer 51 und einem im Abluft-Fortluftstrom in der
Nähe der
Fortluftöffnung 13 angeordneten
Kondensator 52. Der Kompressor 50, der Verdampfer 51 und
der Kondensator 52 der Kälteanlage 5 sind in
an sich bekannter Weise über
gestrichelt bzw. strichpunktiert dargestellte Kältemittelleitungen miteinander
verbunden. Als weiteres Aggregat zur thermodynamischen Luftbehandlung
ist in unmittelbarer Nähe
der Zuluftöffnung 12 ein
Heizregister 6 angeordnet.
-
Die
Einrichtung zur adiabaten Kühlung 3 besteht
vorzugsweise aber nicht ausschließlich aus einer an sich bekannten
Luftbefeuchtungseinrichtung, mit der beispielsweise eine adiabate
Kühlung
durch Versprühen und/oder
Verdunsten von Wasser erfolgt.
-
Die
Einrichtung zur Übertragung
thermischer Energie
4 besteht vorzugsweise aus einem Rotorwärmetauscher
mit einem drehbar gelagerten Rotor der stirnseitig und im Wesentlichen
um ca. 90° versetzt
zu den Strömungswegen
angeordnete An- und Abströmsektoren
des Rotorwärmetauschers
bei einer Drehung durchläuft
und beispielsweise in der
DE
100 22 005 C2 beschrieben ist.
-
Zur
weiteren Luftbehandlung sind ein Abluftfilter 15 und ein
Außenluftfilter 16 in
den beiden Haupt-Strömungswegen
jeweils hinter der Abluftöffnung 11 bzw.
der Außenluftöffnung 14 angeordnet.
-
Zur
Steuerung der Luftströme
im Klimagerät
sind Verbindungsklappen 81, 82, 83 vorgesehen,
die die Strömungswege
von der Abluftöffnung 11 zur
Fortluftöffnung 13 bzw.
von der Außenluftöffnung 14 zur
Zuluftöffnung 12 miteinander
verbinden und unabhängig
voneinander stufenlos einstellbar sind. Die erste Verbindungsklappe 81 ist
im Abluft-Fortluft-Strömungsweg
AB-FO vor der adiabaten Kühleinrichtung 3,
die zweite Verbindungsklappe 82 zwischen der adiabaten
Kühleinrichtung 3 und
dem Rotorwärmetauscher 4 und
die dritte Verbindungsklappe 83 im Abluft-Fortluft-Strömungsweg
hinter bzw. im Außenluft-Zuluft-Strömungsweg AU-ZU
vor dem Rotorwärmetauscher 4 angeordnet.
-
Zur
Verringerung des Luftdurchsatzes durch bzw. zum Umfahren des Rotorwärmetauschers 4 sind
Bypassklappen 91 bis 94 in unmittelbarer Nähe der An-
und Abströmsektoren
des Rotorwärmetauschers 4 bzw. daran
angrenzend angeordnet, so dass bei geschlossener erster und zweiter
Bypassklappe 91, 92 und geöffneter dritter und vierter
Bypassklappe 93, 94 die An- und Abströmsektoren
des Rotorwärmetauschers 4 durchströmt werden,
während
bei geöffneter
erster und zweiter Bypassklappe 91, 92 und geschlossener
dritter und vierter Bypassklappe 93, 94 die jeweiligen
Luftströme
den Rotorwärmetauscher 4 umfahren
und damit den durch den Rotorwärmetauscher 4 gebildeten
Luftwiderstand ausschalten. Alternativ können auch alle 4 Bypassklappen 91 bis 94 geöffnet sein,
um insgesamt einen geringen Strömungswiderstand
zu erhalten, wobei der Rotorwärmetauschers 4 stillgesetzt
wird und keine Energie überträgt.
-
Zur
Steuerung des Fortluftstromes FO ist weiterhin eine Fortluftklappe 71 an
der Fortluftöffnung 13 sowie
zur Steuerung des Außenluftstromes
AU an der Außenluftöffnung 14 einer
Außenluftklappe 72 angeordnet.
-
Eine
weitere Bypassklappe 95 dient einerseits insbesondere im
Winterbetrieb zur Enteisung des in der Nähe der Außenluftöffnung 14 angeordneten
Außenluftfilters 16,
da bei geöffneter
weiterer Bypassklappe 95 ein erwärmter Fortluftstrom FO dem
(im Winterbetrieb kalten) Außenluftstrom
AU beigemischt wird und somit eine Filtervereisung verhindert.
-
Zum
anderen werden zur Vermeidung eines durch Feuchtigkeit geförderten
Pilz- und Keimwachstums innerhalb des Klimagerätes durch Öffnen der weiteren Bypassklappe 95 und
völliges
oder teilweises Schließen der
Außenluftklappe 72 der
(warme) Abluftstrom AB das Klimagerät und sämtliche Aggregate insbesondere vor
dem Abschalten des Klimagerätes
getrocknet bzw. ein Teil des Abluftstromes AB dem Außenluftstrom
AU beigemischt und auf diese Weise ebenfalls das Klimagerät und sämtliche
Aggregate vor dem Abschalten getrocknet.
-
In
einem in dem Klimagerät
gemäß 1 unmittelbar
an die Abluftöffnung 11 angrenzenden
Gerätemodul
ist eine Steuerungs- oder Regelungseinrichtung 17 angeordnet,
die mit verschiedenen im Klimagerät befindlichen und im zu klimatisierenden
Raum und im Außenraum
angeordneten Sensoren sowie über
Aktoren in Form mechanischer, elektrischer und elektronischer Stellglieder
mit den Aggregaten zur Luftstromerzeugung und thermodynamischen
Luftbehandlung und den steuerbaren Klappen verbunden ist. Die Steuerungs- oder
Regelungseinrichtung 17 kann über einen zusätzlichen
Datenanschluss mit einer Datenverarbeitungseinrichtung verbunden
werden oder eine entsprechende Datenverarbeitungseinrichtung enthalten.
-
Die
Funktion des in 1 dargestellten Klimageräts sowie
die verschiedenen mit dem Klimagerät einzustellenden Betriebszustände sollen
nachfolgend anhand der in den 3 bis 10 schematisch
dargestellten Hauptbetriebszustände
unter Bezugnahme auf eine in das in 2 dargestellte
h, x-Diagramm eingetragene Klimablase für eine gemäßigte Klimazone sowie weiterer
in den 11 bis 15 schematisch
dargestellter Nebenbetriebszustände
näher erläutert werden.
-
Ein
erster Hauptbetriebszustand A des in 2 dargestellten
h, x-Diagramms charakterisiert einen Winterbetrieb mit einer Außenlufttemperatur
Ta zwischen beispielsweise minus 15°C und 0°C.
-
Der
Winter-/Übergangsbetrieb
kennzeichnet einen zweiten Hauptbetriebszustand B mit einer Außenlufttemperatur
Ta zwischen beispielsweise 0°C
und 15°C
und einer geringen Außenluftfeuchte
von beispielsweise x < 6
g/kg.
-
In
einem dritten Hauptbetriebszustand C herrscht eine Außenlufttemperatur
Ta zwischen beispielsweise 15°C
und 35°C
bei ebenfalls geringer Außenluftfeuchte
von beispielsweise x < 7
g/kg.
-
Ein
vierter Hauptbetriebszustand D umfasst einen Übergangsbetrieb mit Außenlufttemperaturen
Ta zwischen beispielsweise 7°C
und 18°C
und einer absoluten Feuchte zwischen beispielsweise x > 6 g/kg und x < 12 g/kg.
-
Ein
fünfter
Hauptbetriebszustand E umfasst ebenfalls einen Übergangsbetrieb mit gegenüber dem vierten
Hauptbetriebszustand D erhöhten
Außenlufttemperaturen
Ta zwischen beispielsweise 19°C
und 20°C und
einer gleichbleibenden absoluten Luftfeuchte zwischen beispielsweise
x > 6 g/kg und x < 12 g/kg.
-
Ein
sechster Hauptbetriebszustand F kennzeichnet die klimatischen Außenraumbedingungen
bei Außenlufttemperaturen
zwischen beispielsweise 20°C
und 26°C
und einer absoluten Außenluftfeuchte
zwischen beispielsweise 6 g/kg und 12 g/kg.
-
Ein
siebenter Hauptbetriebszustand G bezeichnet den Klimazustand bei
Außentemperaturen
oberhalb einer Ablufttemperatur von beispielsweise 26°C und einer
absoluten Außenluftfeuchte
zwischen beispielsweise 6 g/kg und 12 g/kg.
-
Schließlich gibt
ein achter Hauptbetriebszustand H den Übergangs- und Sommerbetrieb
mit hoher Außenluftfeuchte
von beispielsweise x > 12
g/kg und Außenlufttemperaturen
Ta zwischen beispielsweise 19°C und
38°C an.
-
Die
nachstehend charakterisierten, nicht im h, x-Diagramm gemäß 2 dargestellten
Nebenbetriebszustände
dienen zur Herstellung eines vom Außenklima unabhängigen Raumklimas
unter Berücksichtigung
der Istwerte des Raumklimas und des Energieverbrauchs der Aggregate
zur Luftstromerzeugung und thermodynamischen Luftbehandlung.
-
So
ist ein erster Nebenbetriebszustand zum Anfahren des Klimageräts oder
zur Schnellaufheizung des zu klimatisierenden Raumes, beispielsweise
zum Aufheizen von Büroräumen vor
Arbeitsbeginn bei Außenlufttemperaturen
von beispielsweise –15°C bis 18°C, und ein
zweiter Nebenbetriebszustand als Anfahr-/Umluftbetrieb mit adiabater
Kühlung
und Befeuchtung des zu klimatisierenden Raumes bei extremer Trockenheit
im Raum und in der Außenluft
AU, beispielsweise zur Befeuchtung von Büroräumen vor Arbeitsbeginn, vorgesehen.
-
Ein
dritter Nebenbetriebszustand dient zur Kühlung und Entfeuchtung eines
zu klimatisierenden Raumes im Umluftbetrieb unter Einbeziehung der
mechanischen Kälteanlage,
beispielsweise zur Kühlung
und Entfeuchtung eines zu klimatisierenden Raumes bei hoher Raumfeuchte
vor Arbeitsbeginn im Umluftbetrieb mittels der mechanischen Kälteanlage,
während
ein vierter Nebenbetriebszustand zur Kühlung des Außenluftstromes
AU durch alleinigen Betrieb der adiabaten Kühleinrichtung vorgesehen ist,
wenn nur eine geringe Kühlleistung
bei relativ geringen Außenluftfeuchten
benötigt
wird.
-
Schließlich werden
nachstehend auch ein fünfter
und sechster Nebenbetriebszustand beschrieben, der der Funktionssicherheit
des Klimageräts
durch Enteisung und Trocknung des Außenluftfilters 16 sowie
zur Vermeidung von Pilz- und Keimwachstum innerhalb des Klimagerätes dient.
-
Die
beschriebenen Nebenbetriebszustände
stellen jedoch keine erschöpfende
Darstellung aller möglicher
Nebenbetriebszustände
dar, sondern sind lediglich beispielhaft zu verstehen.
-
In
den nachstehend beschriebenen 3 bis 10 sind
schematisch die Luftströme
in das Klimagerät
gemäß 1 zur
Behandlung der in das h, x-Diagramm gemäß 2 eingetragenen
Hauptbetriebszustände
A bis H für
die Raumklimatisierung unter Berücksichtigung
des Außenluftklimas,
der Soll- und Istwerte und der Kühllast
des zu klimatisierenden Raumes und der Minimierung der Energieaufnahme
des Klimageräts eingezeichnet.
-
3 zeigt
in schematischer Darstellung die Luftströme im Klimagerät unter
den Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen des in 2 in
das h,x-Diagramm eingetragenen ersten Hauptbetriebszustands A, in
dem ein Teil-Außenluftbetrieb
mit Wärme-
und Feuchteübertragung
durch den Rotorwärmetauscher 4 von der
Abluft AB auf die Außenluft
AU, eine Mischung der befeuchteten und erwärmten Außenluft AU mit einem Anteil
unbehandelter Abluft AB und eine Nacherwärmung der Zuluft ZU durchgeführt wird.
Dabei wird die Abluft AB zu einem Teil über den Rotorwärmetauscher 4 mit
hoher Wärme- und Feuchterückgewinnung
durch den Rotorwärmetauscher 4 gefahren.
Eine Nacherwärmung
erfolgt durch das Heizregister 6.
-
Die Öffnung der
ersten Verbindungsklappe 81 wird so gesteuert, dass ein
Teil des Abluftstromes AB über
die erste Verbindungsklappe 81 im Umluftbetrieb dem Zuluftstrom
ZU beigemischt und der verbleibende Teil des Abluftstromes AB über die
adiabate Kühleinrichtung 3 und
den Rotorwärmetauscher 4 geführt wird. Der
Außenluftstrom
AU wird ebenfalls über
den Rotorwärmetauscher 4 geführt und
nimmt die aus dem Abluftstrom AB gewonnene Wärme- und Feuchte auf.
-
Zum
besseren Verständnis
sind in die in 3 schematisch dargestellten
Luftströme
Kennzahlen 1 bis 6 eingetragen, die den folgenden Temperaturzustand
punktuell be zeichnen und die folgenden charakteristischen thermodynamischen
Verläufe
beispielhaft wiedergeben:
- 1. Abluft: Temperatur
22°C/relative
Luftfeuchtigkeit 40 %
- 2. Ablufttemperatur nach dem Rotorwärmetauscher –3,6°C bei einer
relativen Luftfeuchtigkeit von 95% unter Beachtung der Einfriergefahr
des Rotorwärmetauschers
- 3. Außenluft:
Temperatur –8°C/relative
Luftfeuchtigkeit 90 %
- 4. Vorerwärmung
und Befeuchtung der Außenluft
durch den Rotorwärmetauscher 4 (17,8°C/39 %)
- 5. Mischung der Außenluft
(z. B 50 %) und der Umluft (50 %)
- 6. Zuluft nach Erwärmung
durch das Heizregister (23°C/33
%)
-
4 zeigt
in schematischer Darstellung die Luftströme im Klimagerät unter
den Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen des in 2 in
das h,x-Diagramm eingetragenen zweiten Hauptbetriebszustands B für einen
Winter-/Übergangsbetrieb
mit einer Außenlufttemperatur
Ta zwischen 0°C
und 15°C
und einer geringen Außenluftfeuchte
von x < 6 g/kg.
In dieser Hauptbetriebsart bleiben die Verbindungsklappen 81, 82, 83 geschlossen,
so dass ein reiner Außenluftbetrieb
mit adiabatischer Kühlung
der Abluft AB durch adiabatische Abluftbefeuchtung, Übertragung
der Wärme-
und Feuchteleistung durch den Rotorwärmetauscher 4 von
der Abluft AB auf die Außenluft
AU und Nacherwärmung
der mit Feuchtigkeit angereicherten Außenluft AU für die Zuluft
ZU durchgeführt
wird.
-
In
diesem zweiten Hauptbetriebszustand B bezeichnen die Kennzahlen
1 bis 6 beispielhaft die folgenden Temperaturzustände und
charakteristischen thermodynamischen Verläufe:
- 1.
Abluft: Temperatur 24°C/relative
Luftfeuchtigkeit 45%
- 2. Adiabate Abluftkühlung
und Befeuchtung auf 16,5°C
und relativer Luftfeuchtigkeit von 95%
- 3. Wärme-
und Feuchteübertragung
im Rotorwärmetauscher 4 von
der Abluft auf die Außenluft.
- 4. Aussenluft: Temperatur 8°C/60%
relative Luftfeuchtigkeit
- 5. Wärme-
und Feuchteaufnahme im Rotorwärmetauscher 4 auf
14,5°C und
84% relative Luftfeuchtigkeit
- 6. Erwärmung
der Zuluft auf die im zu klimatisierenden Raum benötigte Temperatur durch
das Heizregister 6
-
Bei
dem in 5 dargestellten dritten Hauptbetriebszustand C
für einen Übergangs/Sommerbetrieb mit
einer Außenlufttemperatur
Ta zwischen 15°C
und 35°C
bei geringer Außenluftfeuchte
von x < 6 g/kg
wird ein Teil-Außenluftbetrieb
bzw. reduzierter Außenluftbetrieb
mit beispielsweise 50 % Außenluft
AU und 50 % Umluft mit adiabatischer Kühlung der Abluft AB, Übertragung
der Wärme-
und Feuchteleistung durch den Rotorwärmetauscher 4 von
der Abluft AB auf die Außenluft
AU und adiabatischer Kühlung
des Umluftanteils gefahren. Die gekühlte und entfeuchtete Abluft
AB wird als Fortluft FO über
den Fortluftanschluß 13 abgegeben. Durch
gesteuertes bzw. geregeltes Öffnen
der zweiten Verbindungsklappe 82 erfolgt eine Mischung
der gekühlten
und befeuchteten Außenluft
AU mit der gekühlten
und befeuchteten Abluft AB. Die so gebildete Zuluft ZU wird durch
das Heizregister 6 optional auf die gewünschte Solltemperatur nacherwärmt.
-
Im
dritten Hauptbetriebszustand C bezeichnen die Kennzahlen 1 bis 6
beispielhaft die folgenden Temperaturzustände und charakteristischen
thermodynamischen Verläufe:
- 1. Abluft: Temperatur 24°C/relative Luftfeuchtigkeit
45%
- 2. Adiabate Abluftkühlung
und Befeuchtung auf 16,5°C
bei einer relative Luftfeuchtigkeit von 95%
- 3. Aussenluft: Temperatur 22°C/relative
Luftfeuchtigkeit 20%
- 4. Kälte-
und Feuchteaufnahme im Rotorwärmetauscher 4 auf
17,2°C/relative
Luftfeuchtigkeit 43%
- 5. Mischung der gekühlten
und befeuchteten Aussenluft mit einem Teil der Umluft
- 6. Optionale Erwärmung
der Zuluft auf die benötigte
Temperatur.
-
Der
in 6 beispielhaft dargestellte vierte Hauptbetriebszustand
D dient zur Raumklimatisierung in einem Übergangsbetrieb mit Außenlufttemperaturen
Ta zwischen 7°C
und 18°C
und einer absoluten Feuchte zwischen x > 6 g/kg und x < 12 g/kg. In diesem Betriebszustand
bleiben die Verbindungsklappen 81, 82, 83 ebenfalls
geschlossen und es erfolgt ein reiner Außenluftbetrieb mit Wärme- und
Feuchteübertragung
durch den Rotorwärmetauscher 4 von
der Abluft AB zur Zuluft ZU, wobei die in der Abluft AB enthaltene
Wärme mit dem
geregelten Rotorwärmetauscher 4 auf
die Außenluft
AU übertragen
wird. Die Zuluft ZU wird mittels des Heizregisters 6 bedarfsabhängig nacherwärmt.
-
In
diesem vierten Hauptbetriebszustand D bezeichnen die Kennzahlen
1 bis 5 beispielhaft die folgenden Temperaturzustände und
charakteristischen thermodynamischen Verläufe:
- 1.
Abluft: Temperatur 23°C/relative
Luftfeuchtigkeit 50 %
- 2. Wärme-
und Feuchteabgabe der Abluft im Rotorwärmetauscher 4 auf
17°C bei
einer relativen Luftfeuchtigkeit von 70%
- 3. Außenluft:
Temperatur 15°C/relative
Luftfeuchtigkeit 80%
- 4. Wärme-
und Feuchteaufnahme der Außenluft
im Rotorwärmetauscher 4 auf
21°C/relative
Luftfeuchtigkeit 50%
- 5. Optionale Erwärmung
der Zuluft auf die benötigte
Temperatur mittels des Heizregisters 6.
-
Der
in 7 dargestellte fünfte Hauptbetriebszustand E
kennzeichnet beispielhaft einen Übergangsbetrieb
mit gegenüber
dem vierten Hauptbetriebszustand D erhöhten Außenlufttemperaturen Ta zwischen 19°C und 20°C und einer
gleichbleibenden absoluten Luftfeuchte zwischen x > 6 g/kg und x < 12 g/kg. In diesem
Betriebszustand erfolgt ein reiner Außenluftbetrieb ohne Betrieb
des Rotorwärmetauschers 4 und
damit ohne thermische Luftbehandlung. Durch Öffnen der ersten und zweiten
Bypassklappe 91, 92 und Schließen der dritten und vierten
Bypassklappe 93, 94 am Rotorwärmetauscher 4 kann
optional der Abluft-/Zuluftstrom AB-ZU erhöht und der Strömungswiderstand
verringert werden. Da in dieser Betriebsart keine thermodynamischen
Veränderungen
erfolgen, sind in 7 keine Kennziffern für Temperaturzustände und
charakteristische thermodynamische Verläufe eingetragen worden.
-
Bei
den beispielhaft in 8 für den sechsten Hauptbetriebszustand
F (Sommerbetrieb mit Außenlufttemperaturen
zwischen 20°C
und 26°C
und einer absoluten Außenluftfeuchte
zwischen 6 g/kg und 12 g/kg dargestellten Luftströmen erfolgt
ein reiner Außenluftbetrieb,
bei dem ebenfalls die Verbindungsklappen 81, 82, 83 geschlossen
bleiben und eine Kühlung
der Abluft AB durch die adiabatische Befeuchtung mit anschließender Kühlung der
Außenluft
AU durch Regelung der Rotordrehzahl des Rotorwärmetauschers 4 und
der adiabaten Befeuchterleistung bei Übertragung der geringeren Ablufttemperatur-/enthalpie
auf die Außenluft
AU erfolgt. Eine Nachkühlung
der Außenluft
AU auf die erforderliche Zulufttemperatur erfolgt mit geringer Leistung durch
die mechanische Käl teanlage 5.
Die Abwärme
der mechanischen Kälteanlage 5 wird
im Kondensator 52 auf die Fortluft FO übertragen.
-
Im
sechsten Hauptbetriebszustand F bezeichnen die Kennzahlen 1 bis
6 beispielhaft die folgenden Temperaturzustände und charakteristischen
thermodynamischen Verläufe:
- 1. Abluft: Temperatur 26°C/50% relative Luftfeuchtigkeit
- 2. Abluft nach adiabater Kühlung
19,5°C/95%
relative Luftfeuchtigkeit
- 3. Abluft nach dem Rotorwärmetauscher 4:
Temperatur 24,5°C/65%
relative Luftfeuchtigkeit
- 4. Außenluft:
Temperatur 26°C/50%
relative Luftfeuchtigkeit
- 5. Vorkühlung
durch den Rotorwärmetauscher 4 mit
21°C/67%
relative Luftfeuchtigkeit
- 6. Zuluft nach mechanischer Kühlung: Temperatur 18°C/78% relative
Luftfeuchtigkeit
-
Bei
den beispielhaft in 9 für den siebenten Hauptbetriebszustand
G (Sommerbetrieb mit Außentemperaturen
oberhalb einer Ablufttemperatur von 26°C und einer absoluten Außenluftfeuchte
z.B. zwischen 6 g/kg und 12 g/kg dargestellten Luftströmen erfolgt
ebenfalls ein reiner Außenluftbetrieb
mit einer Kühlung
der Abluft AB durch deren adiabatische Befeuchtung in der adiabaten
Kühleinrichtung 3 und Übertragung
der gekühlten
Abluft AB über
den Rotorwärmetauscher 4 zur
Kühlung
der Außenluft
AU, wobei die geringere Ablufttemperatur und -enthalpie auf die
Außenluft
AU übertragen
wird. Eine Nachkühlung
der Außenluft
AU auf die erforderliche Zulufttemperatur erfolgt mit erhöhter Leistung
der geregelten mechanischen Kälteanlage 5.
-
Die
Abwärme
der mechanischen Kälteanlage 5 wird
im Kondensator 52 auf die Fortluft FO übertragen, wobei für die Abführung einer
erhöhten
Kondensatorwärme
und damit großen
mechanischen Kälteleistung
ein Teilstrom der Außenluft
AU durch gesteuertes oder geregeltes Öffnen der dritten Verbindungsklappe 83 vom Abluftventilator 22 über den
Kondensator 52 zur Erzielung eines erhöhten Kondensatorvolumenstromes
geführt
werden kann.
-
Im
Hauptbetriebszustand G bezeichnen die Kennzahlen 1 bis 6 beispielhaft
die folgenden Temperaturzustände
und charakteristischen thermodynamischen Verläufe:
- 1.
Abluft: Temperatur 26°C/50%
relative Luftfeuchtigkeit
- 2. Abluft nach adiabaten Kühlung:
Temperatur 19,5°C/95%
relative Luftfeuchtigkeit
- 3. Abluft nach dem Rotorwärmetauscher 4:
Temperatur 33°C/41
% relative Luftfeuchtigkeit
- 4. Außenluft:
Temperatur 37°C/30%
relative Luftfeuchtigkeit
- 5. Vorkühlung
durch den Rotorwärmetauscher 4:
Temperatur 23,5°C/67%
relative Luftfeuchtigkeit
- 6. Zuluft nach mech. Kühlung:
Temperatur 18°C/82%
relative Luftfeuchtigkeit
-
Bei
den in 10 für den achten Hauptbetriebszustand
H (Übergangs-
und Sommerbetrieb mit hoher Außenluftfeuchte
von x > 12 g/kg und
Außenlufttemperaturen
Ta zwischen 19°C
und 38°C
dargestellten Luftströmen
wird die erste Verbindungsklappe 81 gesteuert oder geregelt
geöffnet,
so dass ein Teil des Abluftstromes AB durch adiabatische Befeuchtung
in der adiabaten Kühleinrichtung 3 gekühlt und
dieser Teil durch den Rotorwärmetauscher 4 geführt wird.
Durch gesteuertes oder geregeltes Öffnen der dritten Verbindungsklappe 83 wird
ein Teil des Außenluftstromes
AU durch den Rotorwärmetauscher 4 geführt, wo
die geringere Ablufttemperatur und -enthalpie auf den Teil-Außenluftstrom
AU übertragen
wird. Zur Abführung
der Kondensatorwärme
wird der andere Teil des Außenluftstromes
AU über
die dritte Verbindungsklappe 83 dem Abluftstrom AB nach
dem Passieren des Rotorwärmetauschers 4 beigemischt.
-
Der
durch den Rotorwärmetauscher 4 geführte Teil
des Außenluftstromes
AU wird durch die mechanische Kälteanlage 5 weiter
gekühlt
und entfeuchtet und mit dem über
die erste Verbindungsklappe 81 geleiteten unbehandelten
Teil des Abluftstromes AB als Zuluftstrom ZU dem zu klimatisierenden
Raum zugeführt. Eine
Nachheizung des Zuluftstromes ZU ist in diesem Fall nicht notwendig.
-
In
diesem achten Hauptbetriebszustand H bezeichnen die Kennzahlen 1
bis 7 beispielhaft die folgenden Temperaturzustände und charakteristischen
thermodynamischen Verläufe:
- 1. Abluft: Temperatur 26°C/50% relative Luftfeuchtigkeit
- 2. Abluft nach adiabater Kühlung:
Temperatur 19,5°C/95%
relative Luftfeuchtigkeit
- 3. Abluft nach dem Rotorwärmetauscher 4:
Temperatur 28,6°C/67%
relative Luftfeuchtigkeit
- 4. Aussenluft (50 %): Temperatur 30°C/70% relative Luftfeuchtigkeit
bei x = 18,8 g/kg
- 5. Vorkühlung
der Aussenluft (50 %) durch den Rotorwärmetauscher 4: Temperatur
21,6°C/95%
relative Luftfeuchtigkeit
- 7. Mechanische Außenluftkühlung und
Entfeuchtung: Temperatur 13°C/100%
relative Luftfeuchtigkeit
- 8. Mischung der Außenluft
mit der Umluft; Zuluft: Temperatur 19,5°C/70% relative Luftfeuchtigkeit
bei x = 9,9 g/kg
-
Die
in den 11 bis 15 schematisch
dargestellten Nebenbetriebszustände
dienen zur Einstellung des Klimageräts unter besonderen klimatischen
Bedingungen sowie zur Herstellung oder Umstellung eines gewünschten
Raumklimas innerhalb kürzest
möglicher
Zeit unabhängig
vom Außenklima,
beispielsweise im Anfahrbetrieb, zum Schnellaufheizen sowie zum
Belüften
bei extremer Trockenheit oder extrem hoher Raumfeuchte. Da diese
Nebenbetriebszustände
nicht einem bestimmten Außenklima
zuzuordnen sind, sind sie auch nicht in das h,x-Diagramm gemäß 2 eingetragen,
sollen aber nachstehend anhand der 11 bis 15 und
der in diese Figuren eingetragenen Luftströme näher erläutert werden.
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Der
in 11 für
einen ersten Nebenbetriebszustand schematisch dargestellte Umluftstrom
dient zum Anfahren bzw. Schnellaufheizen des zu klimatisierenden
Raumes im Umluftbetrieb, bei dem die erste Verbindungsklappe 81 gesteuert
oder geregelt geöffnet
wird und weder der Fortluftventilator 22 noch der Rotorwärmetauscher 4 betrieben
werden. Das Heizregister 6 erwärmt den im Umluftbetrieb durch
den Zuluftventilator 21 geförderten Zuluftstrom ZU.
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In
diesem ersten Nebenbetriebszustand bezeichnen die Kennzahlen 1 und
2 beispielhaft die folgenden Temperaturzustände und thermodynamischen Verläufe:
- 1. Umlufteintritt: Temperatur 0°C/70% relative
Luftfeuchtigkeit
- 2. Umluftaustritt nach dem Heizregister 6: Temperatur
24°C/14%
relative Luftfeuchtigkeit
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Der
in 12 für
einen zweiten Nebenbetriebszustand schematisch dargestellte Umluftbetrieb
dient zur adiabaten Kühlung,
Befeuchtung und Aufheizung des Zuluftstromes ZU bei extremer Trockenheit
im zu klimatisierenden Raum und in der Außenluft AU durch gesteuertes
oder geregeltes Öffnen
der zweiten Verbindungsklappe 82 ohne Einbeziehung der
mechanischen Kälteanlage 5,
so dass der Abluftstrom AB über
die adiabate Kühleinrichtung 3,
die zweite Verbindungsklappe 82 und das Heizregister 6 geführt und
damit die absolute Raumfeuchte beispielsweise zur Befeuchtung der
Büroräume vor
Arbeitsbeginn erhöht
und die Zuluft ZU erwärmt
wird.
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In
diesem zweiten Nebenbetriebszustand bezeichnen die Kennzahlen 1
bis 3 beispielhaft die folgenden Temperaturzustände und thermodynamischen Verläufe:
- 1. Umlufteintritt: Temperatur 22°C/20% relative
Luftfeuchtigkeit bei x = 3,2 g/kg
- 2. Umluft nach adiabater Befeuchtung: Temperatur 11°C/95% relative
Luftfeuchtigkeit bei x = 7,7 g/kg
- 3. Umluftaustritt nach Heizregister 6: Temperatur 24°C/42% relative
Luftfeuchtigkeit
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Der
in 13 für
einen dritten Nebenbetriebszustand schematisch dargestellte Umluftbetrieb
unter Einbeziehung der mechanischen Kälteanlage 5 dient
dazu, bei hoher Raumfeuchte z.B. vor Arbeitsbeginn im Umluftbetrieb
die zu klimatisierenden Räume
mit der mechanischen Kälteanlage
zu kühlen
und zu entfeuchten. Dazu werden die zweite Verbindungsklappe 82 und
die dritte Verbindungsklappe 83 gesteuert oder geregelt
geöffnet
und der Abluftstrom AB über
die adiabate Kühleinrichtung 3,
die zweite Verbindungsklappe 82 und den Verdampfer 51 der
mechanischen Kälteanlage 5 und
zur optionalen Erwärmung über das
Heizregister 6 als Zuluftstrom ZU zur Zuluftöffnung 12 geführt, während der
Außenluftstrom
AU über
die dritte Verbindungsklappe 83 und den Kondensator 52 der
mechanischen Kälteanlage 5 zur
Fortluftöffnung 13 geleitet
wird.
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In
diesem dritten Nebenbetriebszustand bezeichnen die Kennzahlen 1
bis 5 beispielhaft die folgenden Temperaturzustände und thermodynamischen Verläufe:
- 1. Umlufteintritt: Temperatur 24°C/60% relative
Luftfeuchtigkeit bei x = 11,1 g/kg
- 2. Umluft nach mechanischer Kühlung und Entfeuchtung: Temperatur
16°C/83%
relative Luftfeuchtigkeit bei x = 9,5 g/kg
- 3. Optionale Erwärmung
der Umluft auf z.B. 19°C
- 4. Extreme Außenluftbedingungen:
Temperatur 25°C/90%
relative Luftfeuchtigkeit bei x = 18 g/kg (Schwüle)
- 5. Aufnahme der Kondensatorleistung durch die Außenluft.
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Der
in 14 für
einen vierten Nebenbetriebszustand schematisch dargestellte Mischluftbetrieb
dient zu Kühlung
der Außenluft
durch alleinigen Betrieb der adiabaten Kühleinrichtung 3, wenn
nur eine geringe Kühlleistung
bei relativ geringen Außenluftfeuchten
benötigt
wird, so dass bei geschlossenen Verbindungsklappen 81, 82, 83 der
Abluftstrom AB adiabat gekühlt
und die Kühlleistung
mit dem Rotorwärmetauscher 4 auf
den Außenluftstrom
AU übertragen
werden kann.
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In
diesem vierten Nebenbetriebszustand bezeichnen die Kennzahlen 1
bis 5 beispielhaft die folgenden Temperaturzustände und thermodynamischen Verläufe:
- 1. Ablufteintritt: Temperatur 24°C/50% relative
Luftfeuchtigkeii
- 2. Abluft nach adiabater Kühlung:
Temperatur 17,5°C/95%
relative Luftfeuchtigkeit
- 3. Abluft nach dem Rotorwärmetauscher:
Temperatur 23°C/60%
relative Luftfeuchtigkeit
- 4. Außenlufteintritt:
Temperatur 25°C/35%
relative Luftfeuchtigkeit
- 5. Außenluft
nach dem Rotorwärmetauscher:
Temperatur 19°C/59%
relative Luftfeuchtigkeit
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Der
in 15 dargestellte fünfte Nebenbetriebszustand dient
der Funktionssicherheit des Klimageräts durch Enteisung und Trocknung
des Außenluftfilters 16 sowie
einer optionalen Erwärmung
des Zuluftstromes ZU, indem durch Reduzierung der Drehzahl des Rotorwärmetauschers 4 bzw.
durch gesteuertes oder geregeltes Öffnen der ersten und zweiten
Bypassklappe 91, 92 und gesteuertes oder geregeltes
Schließen
der dritten und vierten Bypassklappe 93, 94 im
Abluftstrom AB eine für
die Trocknung des Außenluftfilters 16 ausreichende
Ablufttemperatur und -feuchte gewährleistet und der vorgewärmte Zuluftstrom
ZU über
das Heizregister 6 nacherwärmt wird und so die hohe relative
Feuchte des Außenluftstromes
AU verringert.
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Die
in 15 dargestellten Luftströmungen kennzeichnen auch einen
sechsten Nebenbetriebszustand, bei dem zur Vermeidung von Pilz-
und Keimwachstum innerhalb des gesamten Klimagerätes, das in besonderem Maße durch
Feuchtigkeit gefördert
wird, sämtliche
Strömungswege
und Aggregate durch Öffnen
der weiteren Bypassklappe 95 und völliges oder teilweises Schließen der
Außenluftklappe 72 der
(warme) Abluftstrom AB das Klimagerät und sämtliche Aggregate vor dem Abschalten
des Klimagerätes trocknet
bzw. ein Teil des Abluftstromes AB dem Außenluftstrom AU beigemischt
wird und auf diese Weise ebenfalls das Klimagerät und sämtliche Aggregate vor dem Abschalten
trocknet. Zum Trocknen des Klimageräts und sämtlicher Aggregate kann auch
eine intervallartige Schaltung zur Erfüllung der VDI 6022 vorgesehen
werden.
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