DE102017202250A1

DE102017202250A1 - Klimagerät

Info

Publication number: DE102017202250A1
Application number: DE102017202250.7A
Authority: DE
Inventors: Matthias Lamping; Helmut Pfeiffer; Frank Vorwerk; Hermann Südtmann
Original assignee: Hansa Ventilatoren und Maschb Neumann GmbH; HANSA VENTILATOREN- und MASCHINENBAU NEUMANN GmbH
Current assignee: Hansa Ventilatoren und Maschb Neumann GmbH; HANSA VENTILATOREN- und MASCHINENBAU NEUMANN GmbH
Priority date: 2017-02-13
Filing date: 2017-02-13
Publication date: 2018-08-16

Abstract

Klimagerät mit einem Gerätegehäuse (1) mit einer Abluftöffnung (11), Zuluftöffnung (12), Fortluftöffnung (13) und Außenluftöffnung (14) für einen Außenluft-Fortluftstrom (AU-FO) und Abluft-Zuluftstrom (AB-ZU), Ventilatoren (21, 22) zur Erzeugung der Luftströme, einer mechanischen Kälteanlage mit einem Verdampfer (51) und einem Kondensator (52), einer zweistufigen adiabatischen Sprühbefeuchtungseinrichtung (41, 42), einem zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauscher (3) zur Übertragung thermischer Energie zwischen den Luftströmen und Klappen (61, 62; 71, 72) zur Steuerung der Luftströme.

Description

Die Erfindung betrifft ein Klimagerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Klimageräts gemäß Anspruch 12.
Raumlufttechnische Anlagen oder Klimageräte 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.
Zur Verringerung der Energieaufnahme eines derartigen Klimageräts bei gleichbleibender Leistungsfähigkeit zur Raumklimatisierung wird vom Prinzip der adiabaten Kühlung Gebrauch gemacht, bei dem zur Absenkung der Raumtemperatur dem Luftstrom Feuchtigkeit zugesetzt, durch Verdunstung Wärme entzogen und damit ohne Einbeziehung einer Kälteanlage ein Kühleffekt bewirkt wird. 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 deren Leitfähigkeit belastet werden, da die zugeführte Luft mit hohem Feuchtegehalt weniger Feuchte aufnehmen kann und somit ein Abkühlen von Personen durch Verdunsten von Flüssigkeit auf der Hautoberfläche behindert.
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.
Aus der DE 10 2004 049 621 A1 ist ein Klimagerät mit einem Gerätegehäuse bekannt, das eine Abluftöffnung, Zuluftöffnung, Fortluftöffnung und Außenluftöffnung enthält, zwischen denen mittels Klappen zur Steuerung der Luftströme verschiedene Strömungswege zwischen diesen Öffnungen des Gerätegehäuses einstellbar sind. Weiterhin enthält das Gerätegehäuse Ventilatoren zur Erzeugung der Luftströme und Aggregate zur thermodynamischen Luftstrombehandlung mit einer Einrichtung zur Übertragung thermischer Energie zwischen den Strömungswegen, einer mechanischen Kälteanlage mit einem Verdampfer, einem Kondensator und Kompressor sowie einer Einrichtung zur adiabaten Kühlung. Die Steuerung der Ventilatoren zur Luftstromerzeugung und der Aggregate zur thermodynamischen Luftbehandlung erfolgt in Abhängigkeit von der jeweiligen Außentemperatur, den Soll- und Istwerten des Klimas im zu klimatisierenden Raum und dem Energieverbrauch der Aggregate zur Luftstromerzeugung und thermodynamischen Luftbehandlung, um eine Raumklimatisierung mit minimalem Energieaufwand zu erzielen.
Aus der DD 131 792 ist ein Kühlverfahren zur Luftkonditionierung bekannt, bei dem Abluft adiabat gekühlt einem Regenerativ-Wärmeübertrager zugeführt und als Fortluft über einen ersten Ventilator an die Umgebung abgegeben wird. Über einen zweiten Ventilator wird Außenluft dem Regenerativ-Wärmeübertrager zugeführt und nach Abkühlung mittels eines adiabat gekühlten Abluftstromes als Zuluft an den zu klimatisierenden Raum abgegeben. Über einen dritten Ventilator wird die Abluft aus dem zu klimatisierenden Raum abgesaugt und wahlweise über Klappen ganz oder anteilig dem adiabat gekühlten Abluftstrom vor dessen Eintritt in den Regenerativ-Wärmeübertrager zugemischt und entweder als Fortluft ins Freie gefördert oder mittels Regelklappen als Umluft der Außenluft beigemischt.
Aus der DE 44 41 066 A1 ist eine Vorrichtung zum Kühlen eines Luftstromes bekannt, die einen Plattenwärmetauscher enthält, dem ein Abluftstrom und ein Außenluftstrom zugeführt und von dem ein Zuluftstrom und ein Fortluftstrom abgegeben werden, wobei der Abluft-Fortluftstrom und der Außenluft-Zuluftstrom den Plattenwärmetauscher im Gegenstrom durchströmen. Dem Plattenwärmetauscher ist ein Kaltdampfgenerator vorgeschaltet, mit dem der Abluftstrom vor dem Eintritt in den Plattenwärmetauscher adiabat heruntergekühlt wird und die so heruntergekühlte Abluft im Plattenwärmetauscher dem Außenluft-Zuluftstrom Wärme entzieht und als Fortluftstrom abgegeben wird. Ein zusätzliches Heizmodul dient bedarfsweise zur Erwärmung des vom Plattenwärmetauscher abgegebenen Zuluftstromes.
Aus der DE 102 55 530 B3 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von aus einem Abluft-Zuluftstrom bestehender Umluft im Wärmeaustausch mit adiabat gekühlter Prozessluft bekannt. Zu diesem Zweck wird die Prozessluft einem aus zwei Kreuzstromwärmetauschern bestehenden ersten Wärmetauscher zugeführt, der eine Befeuchtungseinrichtung zur adiabaten Kühlung der Prozessluft enthält. Die Prozessluft wird zur Erhöhung der Kühlleistung der Vorrichtung vor der Zufuhr zum ersten Wärmetauscher über einen zweiten Wärmetauscher geführt, in dem die Prozessluft mittels der den ersten Wärmetauscher verlassenden, adiabat gekühlten Prozeßluft heruntergekühlt wird, die mittels eines Ventilators als Fortluft abgegeben wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Klimagerät der eingangs genannten Art anzugeben, das mit geringem Herstellungsaufwand und hoher Energieeffizienz in Abhängigkeit von den klimatischen Bedingungen im Außenraum eine effektive Temperatur- und Feuchteregelung eines Raumes mit hohen Wärmelasten, in dem sich zumindest zeitweise Personen aufhalten, gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung stellt ein Klimagerät bereit, das mit geringem Herstellungsaufwand und hoher Energieeffizienz in Abhängigkeit von den klimatischen Bedingungen im Außenraum eine effektive Temperatur- und Feuchteregelung eines Raumes mit hohen Wärmelasten, in dem sich zumindest zeitweise Personen aufhalten, gewährleistet, indem eine zweistufige Übertragung thermischer Energie zwischen einem Außenluft-Fortluftstrom und einem von diesem getrennten Abluft-Zuluftstrom mit einer zweistufigen adiabaten Kühlung im Strömungsweg des Außenluft-Fortluftstromes und damit eine abgestufte Klimatisierung eines Raumes erfolgt, ohne dass infolge der adiabaten Kühlung des Außenluft-Fortluftstromes die Feuchtigkeit im Abluft-Zuluftstrom erhöht und damit der Feuchtigkeitsgehalt im zu klimatisierenden Raum nachteilig beeinflusst wird. Je nach den klimatischen Bedingungen im Außenraum und den im zu klimatisierenden Raum anfallenden Wärmelasten kann somit unter Einbeziehung des Gegenstrom-Wärmetauschers und/oder der adiabaten Kühlung das Raumklima bei geringem Energieaufwand im Wesentlichen konstant gehalten und eine ausreichende Frischluftzufuhr für im zu klimatisierenden Raum befindliche Personen sichergestellt werden.
Vorzugsweise befindet sich eine erste Sprühbefeuchtungsstufe vor dem Eintritt des Außenluft-Fortluftstromes in eine erste Wärmetauscherstufe des zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauschers und eine zweite Sprühbefeuchtungsstufe im Bereich eines ersten Übergangs des Außenluft-Fortluftstromes von der ersten Wärmetauscherstufe zu einer zweiten Wärmetauscherstufe des zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauschers, vorzugsweise in Strömungsrichtung des Außenluft-Fortluftstromes oberhalb der Öffnung der zweiten Wärmetauscherstufe.
Diese thermodynamische Behandlung der Luftströme ermöglicht eine sehr effiziente und Energie sparende doppelte adiabatische Kühlung, indem die in der ersten Wärmetauscherstufe wieder erwärmte Außenluft zwischen der ersten und zweiten Wärmetauscherstufe nochmals durch Besprühung adiabat gekühlt wird, wodurch zusätzlich eine bessere Regelbarkeit der adiabatischen Kühlung gewährleistet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Abluftöffnung und Zuluftöffnung einerseits und die Fortluftöffnung und Außenluftöffnung andererseits jeweils auf einer Seite des Gerätegehäuses angeordnet, was eine optimale Aufstellung des Klimagerätes mit einer Anbindung der einen Seite des Klimagerätes an den Außenraum und der anderen Seite des Klimageräts an den zu klimatisierenden Raum ermöglicht.
Insbesondere bei einem Einsatz des erfindungsgemäßen Klimagerätes in Rechenanlagen wird die Zuluftöffnung des Gerätegehäuses so positioniert, dass sie in den Zwischenraum eines elektrische und elektronische Geräte aufnehmenden Doppelbodens mündet. Dadurch ist eine optimale Anbindung des Klimagerätes an die Gegebenheiten eines Rechenzentrums möglich, so dass auf der einen Seite des Klimagerätes warme Luft aus dem oberen Bereich des zu klimatisierenden Raumes abgeführt, direkt in den oberen Bereich des Klimagerätes eingeleitet und dort aufbereitet und dann im unteren Bereich wieder dem zu klimatisierenden Raum dort zugeführt wird, wo üblicherweise ein Doppelboden zur Aufnahme von Kühlluft aus dem Doppelboden ansaugenden elektrischen und elektronischen Geräte aufgebaut ist. Auf der anderen Seite des Klimagerätes wird im oberen Bereich Außenluft zur Rückkühlung angesaugt und im unteren Bereich als erwärmte Fortluft vom Klimagerät an den Außenraum abgegeben.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Zuluftklappe zwischen dem ersten Übergang von der ersten Wärmetauscherstufe zur zweiten Wärmetauscherstufe und der Zuluftöffnung zur Beimischung eines Außenluft-Teilstromes in den Zuluftstrom und eine Fortluftklappe zwischen einem zweiten Übergang von der ersten Wärmetauscherstufe zur zweiten Wärmetauscherstufe und der Fortluftöffnung zur Volumenstrombalance durch Beimischung eines Abluft-Teilstromes in den Fortluftstrom angeordnet.
Diese Klappenanordnung ermöglicht es, bei Anwesenheit von Personen im zu klimatisierenden Raum beispielsweise in Abhängigkeit vom CO₂-Gehalt der Raumluft oder durch eine entsprechende Voreinstellung der Klappen Außenluft in die Zuluft zum zu klimatisierenden Raum zu mischen und zur Volumenstrombalance einen Teilvolumenstrom der Abluft an die Fortluft abzugeben.
Eine Rückkühlung des Abluft-Zuluftstromes unter Umgehung des Gegenstrom-Wärmetauschers wird durch eine die Strömungswege miteinander verbindende erste Bypassklappe zwischen der Abluftöffnung und der Zuftöffnung des Gerätegehäuses und eine die Strömungswege miteinander verbindende zweite Bypassklappe zwischen der Außenluftöffnung und der Fortluftöffnung des Gerätegehäuses ermöglicht.
Die Bypassklappen gewährleisten eine Reduktion des Druckverlustes infolge Umgehung der Luftströmung durch den Gegenstrom-Wärmetauscher bei geringer Rückkühlwirkung mit und ohne mechanischen Kühlung des Abluft-Zuluftstromes durch eine bedarfsweise Aktivierung der mechanischen Kühlung.
Zur Feuchte- und Temperaturregelung des zu klimatisierenden Raumes ist zusätzlich zur Befeuchtungseinrichtung ein Heizregister in dem von der Außenluftöffnung zur Zuluftöffnung gerichteten Strömungsweg als weiteres Aggregat zur thermodynamischen Luftbehandlung, vorzugsweise unmittelbar vor der Zuluftöffnung, angeordnet, sodass sowohl die relative Luftfeuchtigkeit als auch die Temperatur insbesondere bei Anwesenheit von Personen im zu klimatisierenden Raum durch wahlweise Zuschaltung der Befeuchtungseinrichtung und des Heizregisters optimiert werden kann.
Die erfindungsgemäße Konfiguration des Klimagerätes ermöglicht in Abhängigkeit von der Außenlufttemperatur und der Abluft- bzw. Raumlufttemperatur sowie der relativen Luftfeuchtigkeit im zu klimatisierenden Raum, insbesondere für Räume mit hohen Wärmelasten bei zumindest zeitweiser Anwesenheit von Personen, eine effektive Klimatisierung des Raumes mit minimaler Energiezufuhr durch

- Einbeziehung eines Gegenstrom-Wärmetauschers mit einem Energieaustausch zwischen einem Abluft-Zuluftstrom und einem Außenluft-Fortluftstrom;
- Einsatz einer adiabaten Kühlung;
- bedarfsweisen Einsatz einer mechanischen Kälteanlage;
- optionalen Einsatz einer Befeuchtungseinrichtung und eines Heizregisters sowie
- einer Klappenanordnung zur Steuerung der Luftströme in Abhängigkeit von der Wärmelast, dem CO₂-Gehalt der Luft und der relativen Luftfeuchtigkeit im zu klimatisierenden Raum und der Außenlufttemperatur.

Die vorstehend genannte Konfiguration eines Klimagerätes ermöglicht einen Betrieb des Klimagerätes mit den Merkmalen des Anspruchs 12.
Vorteilhafte Verfahren zum Betrieb des Klimagerätes bei unterschiedlichen Außenlufttemperaturen, der Ablufttemperaturen und Anforderungen an die Temperatur, Zusammensetzung und relative Feuchte des Zuluftstromes sind den Merkmalen der Ansprüche 13 bis 21 zu entnehmen.
Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen sollen zum besseren Verständnis der Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Klimagerätes dessen Konfiguration sowie mehrere Betriebszustände für unterschiedliche klimatische Bedingungen im Außenraum und im zu klimatisierenden Raum erläutert werden. Es zeigen:

1 einen schematischen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Klimagerät mit einem zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauscher, adiabater und mechanischer Kühlung, Befeuchtungseinrichtung, Heizregister und Klappen zur Steuerung der Luftströme;
2 -11 in das Klimagerät gemäß 1 eingetragene Luftströme zur Klimatisierung eines Raumes bei verschiedenen Differenzen zwischen der Außenlufttemperatur und der gewünschten Zulufttemperatur ohne und mit zusätzlicher Feuchteregelung der Zuluft;
12 in das Klimagerät gemäß 1 eingetragene Luftströme bei Umgehung des Gegenstrom-Wärmetauschers zur Reduktion des Druckverlustes bei geringer Rückkühlwirkung und

Das in 1 in einer schematischen Seitenansicht dargestellte Klimagerät weist ein Gerätegehäuse 1 auf, das in der Verbindung zu dem zu klimatisierenden Raum eine Abluftöffnung 11 und eine unterhalb der Abluftöffnung 11 angeordnete Zuluftöffnung 12 sowie zum Außenraum eine Außenluftöffnung 14 und eine unterhalb der Außenluftöffnung 14 angeordnete Fortluftöffnung 13 aufweist. Durch die Anordnung der Abluftöffnung 11 und Zuluftöffnung 12 auf der einen Seite und der Fortluftöffnung 13 und Außenluftöffnung 14 auf der anderen Seite des Gerätegehäuses 1 sowie der Positionierung der Zuluftöffnung 12 unterhalb der Abluftöffnung 11 kann die Zuluftöffnung 12 mit dem Zwischenraum eines elektrische und elektronische Geräte insbesondere einer Rechenanlage aufnehmenden Doppelbodens ausgerichtet werden.
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 im Normalbetrieb der Außenluft-Fortluftstrom AU-FO vom zu klimatisierenden Raum weggerichtet ist, während der Abluft-Zuluftstrom AB-ZU in den zu klimatisierenden Raum gerichtet ist.
Das Klimagerät weist mehrere Aggregate zur Luftstromerzeugung und thermodynamischen Luftbehandlung sowie mehrere steuerbare Klappen auf, durch die verschiedene Luftströmungen erzeugt, bezüglich ihrer Temperatur und ihres Feuchtegehaltes behandelt, gefiltert und im Umluftbetrieb als Außenluft-Fortluftstrom AU-FO von der Außenluftöffnung 14 über einen zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauscher 3 zur Fortluftöffnung 13 sowie als Abluft-Zuluftstrom AB-ZU von der Abluftöffnung 11 über den zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauscher 3 zur Zuluftöffnung 12 geleitet werden.
Die Aggregate zur Luftstromerzeugung bestehen aus einem nahe der Zuluftöffnung 12 angeordneten und damit den Abluft-Zuluftstrom AB-ZU ansaugenden, vorzugsweise direkt angetriebenen und stufenlos steuer- oder regelbaren Zuluftventilator 21 sowie einem nahe der Fortluftöffnung 13 angeordneten und damit den Außenluft-Fortluftstrom AU-FO ansaugenden, ebenfalls vorzugsweise direkt angetriebenen und stufenlos steuer- oder regelbaren Fortluftventilator 22.
Die Aggregate zur thermodynamischen Luftbehandlung bestehen aus

- dem zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauscher 3 mit einer ersten Wärmetauscherstufe 31 und einer zweiten Wärmetauscherstufe 32, in denen ein Energieaustausch zwischen dem Abluft-Zuluftstrom AB-ZU und Außenluft-Fortluftstrom AU-FO stattfindet,
- einer zweistufigen adiabatischen Sprühbefeuchtungseinrichtung 41, 42, mit der eine adiabate Kühlung durch Versprühen und/oder Verdunsten von Wasser erfolgt, wobei eine erste adiabatische Sprühbefeuchtungseinrichtung 41 vor dem Eintritt des Außenluft-Fortluftstromes AU-FO in eine erste Wärmetauscherstufe 31 des zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauschers 3 und eine zweite adiabatische Sprühbefeuchtungsstufe 42 im Bereich eines ersten Übergangs 33 des Außenluft-Fortluftstromes AU-FO von der ersten Wärmetauscherstufe 31 zur zweiten Wärmetauscherstufe 32 des zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauschers 3, vorzugsweise in Strömungsrichtung des Außenluft-Fortluftstromes AU-FO oberhalb der Öffnung der zweiten Wärmetauscherstufe 32, angeordnet ist,
- einer mechanischen Kälteanlage mit einer Kompressor, einem vom Abluft-Zuluftstrom AB-ZU durchströmten Verdampfer 51, der vorzugsweise zwischen der zweiten Wärmetauscherstufe 32 und der Zuluftöffnung 12 angeordnet ist, und einem vom Außenluft-Fortluftstrom AU-FO durchströmten Kondensator 52, der vorzugsweise zwischen der zweiten Wärmetauscherstufe 32 und der Fortluftöffnung 13 angeordnet ist,
- einer vorzugsweise zwischen dem Verdampfer 51 und der Zuluftöffnung 12, insbesondere zwischen dem Verdampfer 51 und dem Zuluftventilator 21, im Strömungsweg des Abluft-Zuluftstromes AB-ZU angeordneten Befeuchtungseinrichtung 8,
- einem ebenfalls im Strömungsweg des Abluft-Zuluftstromes AB-ZU, insbesondere zwischen dem Zuluftventilator 21 und der Zuluftöffnung 12 angeordneten Heizregister 9, das als Warmwasserregister, Kondensator oder als Kombi-Reheat-Register zur Entfeuchtung und Nacherwärmung der Zuluft ZU ausgebildet sein kann, und
- einem im Strömungsweg des Abluft-Zuluftstromes AB-ZU hinter der Abluftöffnung 11 angeordneten Abluftfilter 15 und einem im Strömungsweg des Außenluft-Fortluftstromes AU-FO hinter der Außenluftöffnung 14 angeordneten Außenluftfilter 16.

Zur Steuerung der Luftströme im Klimagerät ist eine Zuluftklappe 61 zwischen dem ersten Übergang 33 von der ersten Wärmetauscherstufe 31 zur zweiten Wärmetauscherstufe 32 und der Zuluftöffnung 12 zur Beimischung eines Außenluft-Teilstromes AU in den Zuluftstrom ZU angeordnet, um bei Anwesenheit von Personen dem zu klimatisierenden Raum Frischluft zuzuführen. Eine Fortluftklappe 62 zwischen einem zweiten Übergang 34 von der ersten Wärmetauscherstufe 31 zur zweiten Wärmetauscherstufe 32 und der Fortluftöffnung 13 dient der Einstellung der Volumenstrombalance, indem ein Teilvolumen des Abluftstromes AB dem Fortluftstrom FO beigemischt wird. Die Zuluft- und Fortluftklappe 61, 62 sind vorzugsweise unabhängig voneinander stufenlos einstellbar.
Zur Verringerung des Luftdurchsatzes durch bzw. zum Umfahren des zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauschers 3 ist eine die Strömungswege miteinander verbindende erste Bypassklappe 71 zwischen der Abluftöffnung 11 und der Zuftöffnung 12 des Gerätegehäuses 1 und eine die Strömungswege miteinander verbindende zweite Bypassklappe 72 zwischen der Außenluftöffnung 14 und der Fortluftöffnung 13 des Gerätegehäuses 1 vorgesehen, mit denen der durch den zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauscher 3 gebildete Luftwiderstand ausgeschaltet werden kann.
In der schematischen Darstellung der 1 nicht gezeigt ist eine Steuerungs- oder Regelungseinrichtung, 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.
Mit dem in 1 schematisch dargestellten Klimagerät können in Abhängigkeit von der Außenlufttemperatur, der Zulufttemperatur und der Feuchtigkeit der Zuluft folgende thermodynamische Behandlungen des Abluft-Zuluftstromes AB-ZU und des Außenluft-Fortluftstromes AU-FO unter Berücksichtigung des Energieverbrauchs und insbesondere der klimatischen Bedingungen im zu klimatisierenden Raum vorgenommen werden:

- ein Außenluftstrom AU wird über die Außenluftöffnung 14 des Gerätegehäuses 1 angesaugt und als Außenluft-Fortluftstrom AU-FO im Umluftbetrieb über
- - die optional aktivierbare erste Sprühbefeuchtungsstufe 41 zur adiabaten Kühlung des Außenluft-Fortluftstromes AU-FO,
- - die erste Wärmetauscherstufe 31 des zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauschers 3,
- - die optional aktivierbare zweite Sprühbefeuchtungsstufe 42 zur adiabaten Kühlung des Außenluft-Fortluftstromes AU-FO,
- - die zweite Wärmetauscherstufe 32 des zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauschers 3 und
- - den Kondensator 52 der optional aktivierbaren mechanischen Kälteanlage als Fortluftstrom FO über die Fortluftöffnung 13 des Gerätegehäuses 1 abgegeben und
- ein Abluftstrom AB wird über die Abluftöffnung 11 des Gerätegehäuses 1 angesaugt und als Abluft-Zuluftstrom AB-ZU im Umluftbetrieb
- - entgegen der Strömungsrichtung des Außenluft-Fortluftstromes AU-FO durch die erste und zweite Wärmetauscherstufe 31, 32 des Gegenstrom-Wärmetauschers 3,
- - den Verdampfer 51 der optional aktivierbaren mechanischen Kälteanlage,
- - die optional aktivierbare Befeuchtungseinrichtung 8 und
- - das optional aktivierbare Heizregister 9 geführt und als Zuluftstrom ZU über die Zuluftöffnung 12 des Gerätegehäuses 1 an den zu klimatisierenden Raum abgegeben.

Daraus ergeben sich die in den 2 bis 12 dargestellten Betriebszustände zur Rückkühlung des Abluft-Zuluftstromes AB-ZU sowie zum Energieaustausch zwischen dem Abluft-Zuluftstrom AB-ZU und dem Außenluft-Fortluftstrom AU-FO in Abhängigkeit von der Außentemperatur T_AU , der Ablufttemperatur T_AB , Zulufttemperatur Tzu, der sich hieraus ergebenden Fortlufttemperatur T_FO und der Feuchtigkeit der Zuluft. In den schematischen Darstellungen der 2 bis 12 sind die geschlossene Zuluft- und Fortluftklappe 61, 62 sowie geschlossene Bypassklappen 71, 72 durchgestrichen und jeweils aktivierte bzw. bedarfsweise aktivierbare Luftbehandlungsaggregate in dicken Linien dargestellt.
In 2 ist schematisch die Rückkühlung des aus dem zu klimatisierenden Raum angesaugten Abluftstromes AB bei Außenlufttemperaturen T_AU , die sehr klein gegenüber den zu regelnden Zulufttemperaturen Tzu sind, dargestellt. Der eine Ablufttemperatur T_AB aufweisende warme Abluft-Zuluftstrom AB-ZU wird im Umluftbetrieb in der ersten Wärmetauscherstufe 31 des zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauschers 3 im Gegenstrom mittels des kalten Außenluftstromes AU ohne Aktivierung der ersten adiabatischen Sprühbefeuchtungsstufe 41 zur adiabaten Kühlung auf eine Temperatur Twi heruntergekühlt, wobei der Außenluft-Fortluftstrom AU-FO auf eine Temperatur T_W2 erwärmt wird. Der auf die Temperatur Twi heruntergekühlte Abluft-Zuluftstrom AB-ZU wird in der zweiten Wärmetauscherstufe 32 des zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauschers 3 mittels des auf die Temperatur T_W2 erwärmten Außenluft-Fortluftstromes AU-FO ohne Zuschaltung der zweiten adiabatischen Sprühbefeuchtungsstufe 42 weiter rückgekühlt und ohne Zuschaltung des Verdampfers 51 der mechanischen Kälteanlage als Zuluftstrom ZU mit einer Zulufttemperatur Tzu über die Zuluftöffnung 12 an den zu klimatisierenden Raum abgegeben, während der in der zweiten Wärmetauscherstufe 32 weiter erwärmte Außenluft-Fortluftstrom AU-FO ohne Zuschaltung des Kondensators 52 der mechanischen Kälteanlage als Fortluftstrom FO mit einer Temperatur T_FO über die Fortluftöffnung 13 an den Außenraum abgegeben wird.
Zur Regelung der Zulufttemperatur Tzu wird der über die Fortluftöffnung 13 des Gerätegehäuses 1 abgegebene Fortluftstrom FO, insbesondere durch Veränderung der Fördermenge des Fortluftventilators 22, variiert. Durch die Regelung des Fortluftstromes FO erfolgt bei einem geringen Fortluftstrom FO ein geringer Wärmeübergang vom Abluft-Zuluftstrom AB-ZU zum Außenluft-Fortluftstrom AU-FO, so dass die Zulufttemperatur Tzu erhöht wird, während bei einem starken Fortluftstrom ein großer Wärmeübergang vom Abluft-Zuluftstrom AB-ZU zum Außenluft-Fortluftstrom AU-FO erfolgt, wodurch die Zulufttemperatur Tzu verringert wird.
Bei dieser Betriebsweise ist T_AB > Twi ≥ T_FO > Tzu >> T_AU .
Der in 3 schematisch dargestellte Betrieb des Klimageräts unterscheidet sich gegenüber dem in 2 dargestellten Betrieb dahingehend, dass zur Regelung der Luftfeuchtigkeit im zu klimatisierenden Raum der Verdampfer 51 und der Kondensator 52 der mechanischen Kälteanlage, die Befeuchtungseinrichtung 8 und das Heizregister 9 derart aktiviert werden, dass der Abluft-Zuluftstrom AB-ZU durch den Verdampfer 51 der aktivierten mechanischen Kälteanlage, die aktivierte Befeuchtungseinrichtung 8 und das aktivierte Heizregister 9 und der Abluft-Zuluftstrom AB-ZU durch den Kondensator 52 der aktivierten mechanischen Kälteanlage geführt werden.
4 zeigt schematisch eine Betriebsweise des Klimageräts, in der bei im Wesentlichen übereinstimmenden klimatischen Bedingungen wie in 2 durch geregelte Öffnung der Zuluftklappe 61 ein Teil des Außenluft-Fortluftstromes AU-FO zur Frischluftregelung dem Zuluftstrom ZU und zur Volumenstrombalance ein Teil des Abluft-Zuluftstromes AB-ZU durch geregelte Öffnung der Fortluftklappe 62 dem Fortluftstrom FO beigemischt wird.
Bei dem in 5 schematisch dargestellten Betrieb des Klimageräts ist die Außenlufttemperatur T_AU kleiner als die zu regelnde Zulufttemperatur Tzu aber größer als die Außenlufttemperatur T_AU bei der Betriebsweise gemäß 2. Der über die Außenluftöffnung 14 dem Klimagerät mit der Außenlufttemperatur T_AU zugeführte Außenluftstrom AU kühlt in der ersten Wärmetauscherstufe 31 den mit einer Temperatur T_AB warmen Abluftstrom AB auf eine Temperatur Twi herunter und wird dabei als Außenluft-Fortluftstrom AU-FO auf eine Temperatur T_W3 erwärmt. Der erwärmte Außenluft-Fortluftstrom AU-FO wird durch geregelte Zuschaltung der zweiten Sprühbefeuchtungsstufe 42 adiabat beispielsweise auf die Außenlufttemperatur T_AU rückgekühlt und kühlt in der zweiten Wärmetauscherstufe 32 des zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauschers 3 den auf die Temperatur Twi herunter gekühlten Abluft-Zuluftstrom AB-ZU weiter herunter, der als Zuluftstrom ZU mit einer Zulufttemperatur Tzu über die Zuluftöffnung 12 an den zu klimatisierenden Raum abgegeben wird. Der Außenluft-Fortluftstrom AU-FO wird nach der adiabaten Kühlung und Abkühlung des Abluft-Zuluftstrom AB-ZU in der zweiten Wärmetauscherstufe 32 des zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauschers 3 als erwärmter Fortluftstrom FO mit einer Fortlufttemperatur T_FO über die Fortluftöffnung 13 an den Außenraum abgegeben.
Bei dieser Betriebsweise gilt T_AB > T_W1 ≈ T_W3 ≈ T_FO > T_W2 ≈ T_AU ≈ T_ZU .
Der in 6 schematisch dargestellte Betrieb des Klimageräts unterscheidet sich gegenüber dem in 5 dargestellten Betrieb dahingehend, dass zur Regelung der Luftfeuchtigkeit im zu klimatisierenden Raum der Verdampfer 51 und der Kondensator 52 der mechanischen Kälteanlage, die Befeuchtungseinrichtung 8 und das Heizregister 9 bedarfsweise aktiviert werden, wobei der Abluft-Zuluftstrom AB-ZU durch den Verdampfer 51 der aktivierten mechanischen Kälteanlage, die aktivierte Befeuchtungseinrichtung 8 und das aktivierte Heizregister 9 und der Abluft-Zuluftstrom AB-ZU durch den Kondensator 52 der aktivierten mechanischen Kälteanlage geführt werden.
Bei dem in 7 schematisch dargestellten Betrieb des Klimageräts ist die Außenlufttemperatur T_AU kleiner als die zu regelnde Zulufttemperatur Tzu aber größer als die Außenlufttemperatur T_AU bei der Betriebsweise gemäß 2. Bei dieser Betriebsweise wird auf eine adiabate Kühlung des Außenluftstromes AU in der ersten und zweiten adiabatischen Sprühbefeuchtungsstufe 41, 42 verzichtet und stattdessen die mechanische Kälteanlage durch Einschaltung des Verdampfer 51 und Kondensator 52 aktiviert. Zusätzlich wird durch geregelte Öffnung der Zuluftklappe 61 ein Teil des Außenluft-Fortluftstromes AU-FO zur Frischluftregelung des zu klimatisierenden Raumes dem Zuluftstrom ZU und zur Volumenstrombalance ein Teil des Abluft-Zuluftstromes AB-ZU durch geregelte Öffnung der Fortluftklappe 62 dem Fortluftstrom FO beigemischt.
Der über die Außenluftöffnung 14 dem Klimagerät mit der Außenlufttemperatur T_AU zugeführte Außenluftstrom AU kühlt in der ersten Wärmetauscherstufe 31 den mit einer Temperatur T_AB warmen Abluftstrom AB auf eine Temperatur Twi herunter und wird dabei als Außenluft-Fortluftstrom AU-FO auf eine Temperatur T_W3 erwärmt, die angenähert gleich der Temperatur Twi ist. Ein Teil des auf die Temperatur T_W3 erwärmten Außenluft-Fortluftstromes AU-FO wird durch die geregelte Öffnung der Zuluftklappe 61 dem Zuluftstrom ZU beigemischt und der verbleibende Teil des Außenluft-Fortluftstromes AU-FO im Gegenstrom an dem auf die Temperatur Twi heruntergekühlten Abluft-Zuluftstrom AB-ZU wegen der im Wesentlichen gleichen Temperatur T_W3 ohne Wärmeaufnahme aus dem Abluft-Zuluftstrom AB-ZU mit dieser Temperatur T_W3 durch den Kondensator 52 geleitet, wo er erwärmt und als warmer Fortluftstrom FO über die Fortluftöffnung 13 an den Außenraum abgegeben wird.
Der in der ersten Wärmetauscherstufe 31 auf die Temperatur Twi heruntergekühlte Abluft-Zuluftstrom AB-ZU wird durch den Verdampfer 51 der mechanische Kälteanlage geleitet und dort auf die Zulufttemperatur Tzu heruntergekühlt und über die Zuluftöffnung 12 an den zu klimatisierenden Raum abgegeben.
Bei dieser Betriebsweise ist T_AB ≈ T_FO > T_W1 ≈ T_W3 > T_AU ≈ T_ZU
Bei Außenlufttemperaturen T_AU , die größer oder gleich den zu regelnden Zulufttemperaturen Tzu sind, wird entsprechend der schematischen Darstellung der 8 der über die Außenluftöffnung 14 angesaugte Außenluft-Fortluftstrom AU-FO durch geregelte Zuschaltung der ersten Sprühbefeuchtungsstufe 41 adiabat gekühlt, bevor er in der ersten Wärmetauscherstufe 31 thermische Energie aus dem die Zulufttemperatur Tzu aufweisenden Abluft-Zuluftstrom AB-ZU aufnimmt, der dadurch auf die Temperatur Twi heruntergekühlt wird. Der auf die Temperatur T_W3 erwärmte Außenluft-Fortluftstrom AU-FO wird durch geregelte Zuschaltung der zweiten Sprühbefeuchtungsstufe 42 erneut adiabat gekühlt und kühlt in der zweiten Wärmetauscherstufe 32 den auf die Temperatur Twi gekühlten Abluft-Zuluftstrom AB-ZU weiter auf die Zulufttemperatur Tzu herunter und wird über die Fortluftöffnung 13 als erwärmter Fortluftstrom FO an den Außenraum abgegeben, während der heruntergekühlte Zuluftstrom ZU über die Zuluftöffnung 12 an den zu klimatisierenden Raum abgegeben wird.
Der in 9 schematisch dargestellte Betrieb des Klimagerätes unterscheidet sich von dem in 8 dargestellten Betrieb dahingehend, dass zur Regelung der Luftfeuchtigkeit im zu klimatisierenden Raum der Verdampfer 51 und der Kondensator 52 der mechanischen Kälteanlage, die Befeuchtungseinrichtung 8 und das Heizregister 9 bedarfsweise aktiviert werden, wobei der Abluft-Zuluftstrom AB-ZU durch den Verdampfer 51 der aktivierten mechanischen Kälteanlage, die aktivierte Befeuchtungseinrichtung 8 und das aktivierte Heizregister 9 und der Abluft-Zuluftstrom AB-ZU durch den Kondensator 52 der aktivierten mechanischen Kälteanlage geführt werden.
10 zeigt schematisch eine Betriebsweise des Klimageräts, in der bei im Wesentlichen übereinstimmenden klimatischen Bedingungen wie in den 8 und 9 zur Frischluftregelung durch geregelte Öffnung der Zuluftklappe 61 ein Teil des Außenluft-Fortluftstromes AU-FO dem Zuluftstrom ZU und zur Volumenstrombalance ein Teil des Abluft-Zuluftstromes AB-ZU durch geregelte Öffnung der Fortluftklappe 62 dem Fortluftstrom FO beigemischt wird. Die Rückkühlung des Abluft-Zuluftstromes AB-ZU erfolgt ohne Aktivierung der adiabaten Kühlung mittels des Verdampfers 51 der mechanischen Kälteanlage bei entsprechender Einbindung des Kondensators 52 der mechanischen Kälteanlage, der die Wärme an den über die Fortluftöffnung 13 geleiteten Fortluftstrom FO abgibt.
Bei sehr hohen Außenlufttemperaturen T_AU wird gemäß 11 sowohl die adiabate als auch die mechanische Kühlung aktiviert. Dabei wird der über die Außenluftöffnung 14 zugeführte Außenluft-Fortluftstrom AU-FO durch geregelte Zuschaltung der ersten Sprühbefeuchtungsstufe 41 adiabat gekühlt und nimmt in der ersten Wärmetauscherstufe 31 thermische Energie aus dem Abluft-Zuluftstrom AB-ZU auf. Der erwärmte Außenluft-Fortluftstrom AU-FO wird durch geregelte Zuschaltung der zweiten Sprühbefeuchtungsstufe 42 erneut adiabat gekühlt und kühlt in der zweiten Wärmetauscherstufe 32 den gekühlten Abluft-Zuluftstrom AB-ZU weiter herunter bevor dieser den Verdampfer 51 der mechanische Kälteanlage durchströmt und dort weiter heruntergekühlt als Zuluftstrom ZU über die Zuluftöffnung 12 an den zu klimatisierenden Raum abgegeben wird. Der in der zweiten Wärmetauscherstufe 32 erneut erwärmte Außenluft-Fortluftstrom AU-FO durchströmt den Kondensator 52 der mechanischen Kälteanlage, wird dort weiter erwärmt und als warmer Fortluftstrom FO an den Außenraum abgegeben.
Zur Reduktion des Druckverlustes bei geringer Rückkühlwirkung können gemäß 12 der Abluft-Zuluftstrom AB-ZU durch Öffnen der ersten Bypassklappe 71 und der Außenluft-Fortluftstrom AU-FO durch Öffnung der zweiten Bypassklappe 72 am zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauscher 3 vorbeigeleitet und der Abluft-Zuluftstrom AB-ZU durch Aktivierung der mechanischen Kälteanlage 51, 52 rückgekühlt werden.
Bezugszeichenliste

1: Gerätegehäuse
3: Gegenstrom-Wärmetauscher
8: Befeuchtungseinrichtung
9: Heizregister
11: Abluftöffnung
12: Zuluftöffnung
13: Fortluftöffnung
14: Außenluftöffnung
15: Abluftfilter
16: Außenluftfilter
21: Zuluftventilator
22: Fortluftventilator
31: erste Wärmetauscherstufe
32: zweite Wärmetauscherstufe
33: erster Übergang
34: zweiter Übergang
41: erste Sprühbefeuchtungsstufe
42: zweite Sprühbefeuchtungsstufe
51: Verdampfer
52: Kondensator
61: Zuluftklappe
62: Fortluftklappe
71, 72: Bypassklappen
AB: Abluftstrom
AU: Außenluftstrom
FO: Fortluftstrom
ZU: Zuluftstrom
AB-ZU: Abluft-Zuluftstrom
AU-FO: Außenluft-Fortluftstrom AU-ZU Außenluft-Zuluftstrom
AB-FO: Abluft-Fortluftstrom
T_AU: Außenlufttemperatur
T_ZU: Zulufttemperatur
T_FO: Fortlufttemperatur
T_AB: Ablufttemperatur
T_W1 - T_W3: Wärmetauscher-Temperaturen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004049621 A1 [0005]
DD 131792 [0006]
DE 4441066 A1 [0007]
DE 10255530 B3 [0008]

Claims

Klimagerät mit - einem Gerätegehäuse (1) mit einer Abluftöffnung (11), Zuluftöffnung (12), Fortluftöffnung (13) und Außenluftöffnung (14) zur Führung eines Außenluftstromes (AU), Abluftstromes (AB), Fortluftstromes (FO) und Zuluftstromes (ZU), - Aggregaten (21, 22, 3, 41, 42, 51, 52, 8, 9) zur Luftstromerzeugung und thermodynamischen Luftbehandlung mit - einem Zuluft- und Fortluftventilator (21, 22) zur Erzeugung der Luftströme, - einer mechanischen Kälteanlage mit einem Verdampfer (51) und einem Kondensator (52), - einer Befeuchtungseinrichtung (8), - einer Einrichtung zur adiabaten Kühlung (41, 42) mindestens eines Teils der Luftströme, - einer Einrichtung zur Übertragung thermischer Energie (3) zwischen den Strömungswegen, - Klappen (61, 62; 71, 72) zur Steuerung der Luftströme und - einer Einrichtung zur Regelung der Feuchte und Temperatur des Zuluftstromes, gekennzeichnet durch einen zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauscher (3) zur Übertragung thermischer Energie zwischen einem Außenluft-Fortluftstrom (AU-FO) und einem Abluft-Zuluftstrom (AB-ZU) im Umluftbetrieb und eine zweistufige adiabatische Sprühbefeuchtungseinrichtung (41, 42) im Strömungsweg des Außenluft-Fortluftstromes (AU-FO).
Klimagerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Sprühbefeuchtungsstufe (41) vor dem Eintritt des Außenluft-Fortluftstromes (AU-FO) in eine erste Wärmetauscherstufe (31) des zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauschers (3) und eine zweite Sprühbefeuchtungsstufe (42) im Bereich eines ersten Übergangs (33) des Außenluft-Fortluftstromes (AU-FO) von der ersten Wärmetauscherstufe (31) zu einer zweiten Wärmetauscherstufe (32) des zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauschers (3).
Klimagerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Sprühbefeuchtungsstufe (42) in Strömungsrichtung des Außenluft-Fortluftstromes (AU-FO) oberhalb der Öffnung der zweiten Wärmetauscherstufe (32) des zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauschers (3) angeordnet ist.
Klimagerät nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abluftöffnung (11) und Zuluftöffnung (12) einerseits und die Fortluftöffnung (13) und Außenluftöffnung (14) andererseits jeweils auf einer Seite des Gerätegehäuses (1) angeordnet sind.
Klimagerät nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abluftöffnung (11) des Gerätegehäuses (1) oberhalb von dessen Zuluftöffnung (12) angeordnet ist, wobei zwischen dem zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauscher (3) und der Zuluftöffnung (12) der Verdampfer (51) der mechanischen Kälteanlage, die Befeuchtungseinrichtung (8), und ein Zuluftventilator (21) angeordnet sind.
Klimagerät nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Zuluftklappe (61) zwischen dem ersten Übergang (33) von der ersten Wärmetauscherstufe (31) zur zweiten Wärmetauscherstufe (32) und der Zuluftöffnung (12) zur Beimischung eines Außenluft-Teilstromes (AU) in den Zuluftstrom (ZU) und eine Fortluftklappe (62) zwischen einem zweiten Übergang (34) von der ersten Wärmetauscherstufe (31) zur zweiten Wärmetauscherstufe (32) und der Fortluftöffnung (13) zur Volumenstrombalance durch Beimischung eines Abluft-Teilstromes (AB) in den Fortluftstrom (FO).
Klimagerät nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch - eine die Strömungswege miteinander verbindende erste Bypassklappe (71) zwischen der Abluftöffnung (11) und der Zuftöffnung (12) des Gerätegehäuses (1) und - eine die Strömungswege miteinander verbindende zweite Bypassklappe (72) zwischen der Außenluftöffnung (14) und der Fortluftöffnung (13) des Gerätegehäuses (1).
Klimagerät nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauscher (3) und der Fortluftöffnung (13) ein Fortluftventilator (22) und der Kondensator (52) der mechanischen Kälteanlage angeordnet sind.
Klimagerät nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch in den Strömungswegen angeordnete, direkt angetriebene und stufenlos steuer- oder regelbare Zuluft- und Fortluftventilatoren (21, 22).
Klimagerät nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem von der Außenluftöffnung (14) zur Zuluftöffnung (12) gerichteten Strömungsweg als weiteres Aggregat zur thermodynamischen Luftbehandlung ein Heizregister (9), vorzugsweise unmittelbar vor der Zuluftöffnung (12), angeordnet ist.
Klimagerät nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuluftöffnung (12) des Gerätegehäuses (1) in den Zwischenraum eines elektrische und elektronische Geräte insbesondere einer Rechenanlage aufnehmenden Doppelbodens mündet.
Verfahren zum Betrieb eines Klimagerätes nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - ein Außenluftstrom (AU) über die Außenluftöffnung (14) des Gerätegehäuses (1) angesaugt und als Außenluft-Fortluftstrom (AU-FO) im Umluftbetrieb über - die optional aktivierbare erste Sprühbefeuchtungsstufe (41) zur adiabaten Kühlung des Außenluft-Fortluftstromes (AU-FO), - die erste Wärmetauscherstufe (31) des zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauschers (3), - die optional aktivierbare zweite Sprühbefeuchtungsstufe (42) zur adiabaten Kühlung des Außenluft-Fortluftstromes (AU-FO), - die zweite Wärmetauscherstufe (32) des zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauschers (3) und - den Kondensator (52) der optional aktivierbaren mechanischen Kälteanlage als Fortluftstrom (FO) über die Fortluftöffnung (13) des Gerätegehäuses (1) abgegeben wird und - ein Abluftstrom (AB) über die Abluftöffnung (11) des Gerätegehäuses (1) angesaugt und als Abluft-Zuluftstrom (AB-ZU) im Umluftbetrieb - entgegen der Strömungsrichtung des Außenluft-Fortluftstromes (AU-FO) durch die erste und zweite Wärmetauscherstufe (31, 32) des Gegenstrom-Wärmetauschers (3), - den Verdampfer (51) der optional aktivierbaren mechanischen Kälteanlage, - die optional aktivierbare Befeuchtungseinrichtung (8) und - das optional aktivierbare Heizregister (9) geführt und als Zuluftstrom (ZU) über die Zuluftöffnung (12) des Gerätegehäuses (1) an den zu klimatisierenden Raum abgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Rückkühlung des aus dem zu klimatisierenden Raum angesaugten Abluftstromes (AB) bei Außenlufttemperaturen (T_AU), die sehr klein gegenüber den zu regelnden Zulufttemperaturen (Tzu) sind, der Außenluftstrom (AU) ohne adiabatische Sprühbefeuchtung zur adiabaten Kühlung und ohne Zuschaltung der mechanischen Kälteanlage (51, 52) und der Abluftstrom (AB) in der ersten und zweiten Wärmetauscherstufe (31, 32) des zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauschers (3) im Gegenstrom thermische Energie austauschen und einerseits als Fortluftstrom (FO) über die Fortluftöffnung (13) des Gerätegehäuses (1) und andererseits als Zuluftstrom (ZU) über die Zuluftöffnung (12) des Gerätegehäuses (1) abgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung der Zulufttemperatur (Tzu) der über die Fortluftöffnung (13) des Gerätegehäuses (1) abgegebene Fortluftstrom (FO), insbesondere durch Veränderung der Fördermenge des Fortluftventilators (22), variiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung der Luftfeuchtigkeit im zu klimatisierenden Raum die mechanische Kälteanlage (51, 52), die Befeuchtungseinrichtung (8) und das Heizregister (9) derart aktiviert werden, dass der Abluft-Zuluftstrom (AB-ZU) durch den Verdampfer (51) der aktivierten mechanischen Kälteanlage (51, 52), die aktivierte Befeuchtungseinrichtung (8) und das aktivierte Heizregister (9) und der Außenluft-Fortluftstrom (AU-FO) durch den Kondensator (52) der aktivierten mechanischen Kälteanlage (51, 52) geführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei Außenlufttemperaturen (T_AU), die kleiner als die zu regelnden Zulufttemperaturen (Tzu) sind, der über die Außenluftöffnung (14) zugeführte Außenluft-Fortluftstrom (AU-FO) in der ersten Wärmetauscherstufe (31) thermische Energie aus dem Abluft-Zuluftstrom (AB-ZU) aufnimmt, der erwärmte Außenluft-Fortluftstrom (AU-FO) durch geregelte Zuschaltung der zweiten Sprühbefeuchtungsstufe (42) adiabat gekühlt wird, und dass der gekühlte Abluft-Zuluftstrom (AB-ZU) durch Abgabe thermischer Energie an den adiabat gekühlten Außenluft-Fortluftstrom (AU-FO) in der zweiten Wärmetauscherstufe (32) weiter rückgekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei Außenlufttemperaturen (T_AU), die größer oder gleich den zu regelnden Zulufttemperaturen (Tzu) sind, der über die Außenluftöffnung (14) zugeführte Außenluft-Fortluftstrom (AU-FO) durch geregelte Zuschaltung der ersten Sprühbefeuchtungsstufe (41) adiabat gekühlt wird, der adiabat gekühlte Außenluft-Fortluftstrom (AU-FO) in der ersten Wärmetauscherstufe (31) thermische Energie aus dem Abluft-Zuluftstrom (AB-ZU) aufnimmt, der erwärmte Außenluft-Fortluftstrom (AU-FO) durch geregelte Zuschaltung der zweiten Sprühbefeuchtungsstufe (42) adiabat gekühlt wird und der gekühlte Abluft-Zuluftstrom (AB-ZU) durch Abgabe thermischer Energie an den mittels der zweiten Sprühbefeuchtungsstufe (42) adiabat gekühlten Außenluft-Fortluftstrom (AU-FO) in der zweiten Wärmetauscherstufe (32) weiter rückgekühlt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 12 bis 17, gekennzeichnet durch eine Feuchteregelung des Zuluftstromes (ZU) durch Aktivierung der Befeuchtungseinrichtung (8) und/oder der mechanischen Kälteanlage (51, 52) und/oder des Heizregisters (9).
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass durch geregelte Öffnung der Zuluftklappe (61) ein Teil des Außenluft-Fortluftstromes (AU-FO) dem Zuluftstrom (ZU) und zur Volumenstrombalance ein Teil des Abluft-Zuluftstromes (AB-ZU) durch geregelte Öffnung der Fortluftklappe (62) dem Fortluftstrom (FO) beigemischt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Kälteanlage (52, 52) bedarfsweise mit stufenlos oder abgestuft veränderbarer Kälteleistung zugeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Abluft-Zuluftstrom (AB-ZU) durch Öffnung der ersten Bypassklappe (71) und der Außenluft-Fortluftstrom (AU-FO) durch Öffnung der zweiten Bypassklappe (72) am zweistufigen Gegenstrom-Wärmetauscher (3) vorbeigeleitet werden und der Abluft-Zuluftstrom (AB-ZU) durch Aktivierung der mechanischen Kälteanlage rückgekühlt wird.