DE102022101069B3

DE102022101069B3 - Adiabate kühlvorrichtung mit fasergebilde für verdunstungskühlung und verwendung des fasergebildes

Info

Publication number: DE102022101069B3
Application number: DE102022101069.4A
Authority: DE
Inventors: Robert Färber; Thomas Obholzer
Original assignee: Airplus GmbH
Current assignee: Airplus GmbH
Priority date: 2022-01-18
Filing date: 2022-01-18
Publication date: 2023-07-06
Anticipated expiration: 2042-01-19
Also published as: WO2023139061A3; WO2023139061A2

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine adiabate Kühlvorrichtung mit einem Fasergebilde, und eine Verwendung des Fasergebildes bereit. Das Fasergebilde weist mindestens eine poröse Hohlfaser aus einem hydrophoben Kunststoffmaterial auf, wobei die mindestens eine Hohlfaser eine Umfangswand mit mehreren Poren und einen durch die Umfangswand definierten hohlen Faserinnenraum aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, von einer Flüssigkeit, optional Wasser, gefüllt und/oder durchströmt zu werden, und mit den Poren fluidverbunden ist. Die Poren sind so ausgestaltet, dass die Flüssigkeit daran gehindert wird, im flüssigen Zustand über die Poren der Hohlfaser aus dem Faserinnenraum nach außerhalb der Hohlfaser auszutreten, und dass es der Flüssigkeit erlaubt ist, in den Poren an einer Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und dem gasförmigen Medium unter Erzeugung von Verdunstungskälte zu verdunsten und im gasförmigen Zustand über die Poren der Hohlfaser aus dem Faserinnenraum der Hohlfaser nach außerhalb der Hohlfaser auszutreten.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein für Klimatisierungszwecke nutzbares Fasergebilde mit besserer adiabater Kühleigenschaft, besseren hygienischen Eigenschaften, besserer Haltbarkeit und besserer Energieeffizienz sowie dessen Anwendung. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine adiabate Kühlvorrichtung mit dem Fasergebilde und die Verwendung des Fasergebildes.
Hintergrund der Erfindung
Konventionelle adiabate Kühlsysteme nutzen das Prinzip der Verdunstung von Wasser bei gleichzeitiger Um- oder Überströmung durch das abzukühlende gasförmige Medium, Luft, wobei durch den Phasenübergang des Wassers aus dem flüssigen Zustand in den gasförmigen Zustand Verdunstungskälte entsteht und der vorbeiströmenden Luft Wärme entzogen wird. Hierdurch wird die vorbeiströmende Luft abgekühlt. Dieses Kühlprinzip wird beispielsweise in raumlufttechnischen Anlagen in Gebäuden, insbesondere Kühlanlagen oder Kühlwerken, genutzt, um beispielsweise die ins Gebäude einströmende Frischluft direkt oder indirekt über einen Wärmetauscher zu kühlen. Bei der indirekten Kühlung mittels Wärmetauschers wird zum Beispiel die Abluft mit einem adiabaten Kühlsystem gekühlt und wird dann ein Wärmeaustausch zwischen einströmender Frischluft und ausströmender Abluft durchgeführt. Die beschriebene indirekte Kühlung kann auch als „adiabate Vorkühlung“ bezeichnet werden, bei welcher die Kühlluft (zum Beispiel die Abluft) zunächst auf adiabate Weise abgekühlt wird und dann dem Wärmetauscher zugeführt wird, um die einströmende Frischluft mittels der gekühlten Abluft zu kühlen.
Bei konventionellen adiabaten Kühlsysteme werden zur Sicherstellung einer ausreichend großen Verdunstungsfläche großflächige Matten und Vliese (in der Technik auch teils als „(Hydro-)Pads“ oder „(Hydro-)Polster“ bezeichnet) aus hydrophilem Material genutzt, welche mit Wasser gesättigt werden und mit der zu kühlenden Luft über- oder durchströmt werden. Durch den dabei resultierenden Wasser-Luft-Kontakt kommt es zur Verdunstung und Erzeugung von Verdunstungskälte.
Diese konventionellen adiabaten Kühlsysteme haben jedoch zahlreiche Nachteile, insbesondere im Hinblick auf hygienische Eigenschaften, Haltbarkeit, Kühlleistung und Wasserentsorgung.
So gibt es bei den konventionellen mit Wasser gesättigten Matten und Vliesen das Problem, dass es nicht nur zu einer Verdunstung des Wassers kommt, sondern auch sog. Tropfenabrisse auftreten können. Dabei tritt Wasser nicht als Wasserdampf aus den Matten aus, sondern wird in Form von Tröpfchen mit der vorbeiströmenden Luft mitgerissen. Diese Tröpfchen werden als Schwebeteilchen mit der vorbeiströmenden Luft mittransportiert, wodurch es zu Aerosol-Bildung durch das eigentlich zur Verdunstung gedachte Wasser kommt. Aufgrund dieses Phänomens des Tropfenabrisses gibt es bei konventionellen adiabaten Kühlsysteme Probleme hinsichtlich der Verkeimung der vorbeiströmenden Luft, da im Wasser gebundene Keime durch den Tropfenabriss mit in die vorbeiströmende Luft eingebracht werden. Insbesondere Legionellen stellen hier ein erhebliches Problem dar, da durch konventionelle adiabate Kühlsysteme Legionellen aus dem Wasser in die Luft gelangen können und dort von Menschen eingeatmet werden können, was zu gesundheitlichen Beschwerden führen kann.
Im Hinblick auf die Verkeimung mit Legionellen kann es beispielsweise in konventionellen Systemen die Vorgabe geben, eine niedrige maximale Wassertemperatur (zum Beispiel 20 Grad Celsius) für das in den konventionellen Matten genutzte Frischwasser nicht zu überschreiten, um das Legionellenwachstum zu unterbinden. Es kann jedoch insbesondere in klimatisch wärmeren Gegenden, dort gerade im heißen Sommer, schwierig sein, eine solche niedrige maximale Wassertemperatur für das in den konventionellen Matten genutzte Frischwasser einzuhalten und zu garantieren.
Die Verkeimungsproblematik kann auch zu regulatorischen Problemen beim Betrieb solcher konventionellen adiabaten Kühlsysteme führen, da manche Gesetzgeber strenge Keimgrenzwerte in der durch die adiabaten Kühlsysteme gekühlten Luft erlassen haben. Durch solche regulatorischen Vorgaben (beispielsweise in Deutschland im Rahmen der „Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes“) kann gefordert werden, dass eine Freisetzung von mikroorganismenhaltigen Aerosole in die Umgebungsluft vermieden wird, und können periodische mikrobiologische Untersuchungen des in den adiabaten Kühlsysteme genutzten Wassers, der gekühlten Frischluft und/ oder gekühlter Abluft (welche in die Umgebung abgeführt wird) gefordert werden, was zusätzlichen Aufwand und Kosten verursacht. Ein Nichterfüllen der Auflagen oder Nichteinhalten von Grenzwerten kann schließlich zu Bußgeldern und sogar Stilllegung der Kühlanlage führen. Gerade im Hinblick auf die Corona-Pandemie und die Gefahr der Verteilung multiresistenter Keime ist es generell höchst unerwünscht, verkeimte Aerosole über raumlufttechnische Anlagen in Innenräume einzubringen oder der Umwelt zu verteilen.
Ferner neigen die mit Wasser gesättigten Matten und Vliesen in konventionellen adiabaten Kühlsysteme dazu, durch eintretende Fremdsubstanzen (wie zum Beispiel Staub, Pollen, Ruß und dergleichen) oder durch Substanzen und Keime im Wasser selbst (z.B. durch Bildung von Kalkrückständen oder anderen Ablagerungen) zu verschmutzen. In der Praxis hat sich gezeigt, dass die Wasserqualität und die Verkeimung des Wassers schwer zu kontrollieren ist, weshalb häufig die Hersteller von konventionellen Kühlsystem eine regelmäßige Stoßdesinfektion und Reinigung der Matten empfehlen. Auch gibt es das Problem, dass Metallelemente in den konventionellen Matten und Vliesen aufgrund der dauerhaften Wassersättigung korrodieren können. Beide Aspekte verschlechtern die Haltbarkeit der in konventionellen adiabaten Kühlsystemen genutzten Matten und Vliese und erfordern Wartung und Reinigung, was die Betriebszeiten der Anlagen beeinträchtigen. Zur Verringerung der Verschmutzung können in konventionellen Kühlsystemen Filteranlagen genutzt werden, welche jedoch ihrerseits wieder Kosten durch Wartung und Reinigung erfordern. Ferner beeinträchtigen Anhaftungen von Fremdsubstanzen den Wirkungsgrad der konventionellen adiabaten Kühlsysteme, da durch die Anhaftungen weniger Verdunstungsfläche (Wasser-Luft-Kontaktfläche) zur Verfügung steht, wodurch folglich die Kühlleistung abnimmt.
Die mit Wasser gesättigten Matten und Vliesen in konventionellen adiabaten Kühlsysteme sind zudem zwangsläufig vertikal oder weitestgehend schräg mit kleinem Winkel (in der Regel weniger als 10° Grad Neigung zur vertikalen Richtung) angeordnet, so dass Wasser ohne abzutropfen über die Matten abrinnen kann. Hierdurch ergibt sich in konventionellen adiabaten Kühlsysteme ferner das Problem, dass das Wasser nicht gleichmäßig von oben nach unten verteilt wird (üblicherweise befindet sich oben mehr Wasser, unten weniger Wasser). Daher treten immer wieder auch trockene Stellen an den Matten und Vliesen auf, was in nicht genutzter Verdunstungs- und Kühlfläche resultiert.
Bei Matten und Vliesen in konventionellen adiabaten Kühlsysteme muss ferner Wasser im Überschuss aufgebracht werden, um die volle Kühlwirkung zu erzielen (z.B. um trockene Stellen möglichst zu vermeiden). Dadurch entsteht automatisch Abwasser in Form von überschüssigem Wasser, welches über die Matten abläuft und entsorgt werden muss. Folglich gibt es bei den konventionellen adiabaten Kühlsysteme Probleme hinsichtlich hoher Wasserverschwendung und hinsichtlich Kosten und Aufwand für die Abwasserentsorgung.
Somit besteht ein Bedarf nach neuen adiabaten Kühlsystemen, welche die oben aufgezeigten Probleme der bekannten konventionellen Technik ganz oder zumindest teilweise lösen können. Ferner gibt es auch einen generellen ständigen Bedarf nach neuen Kühltechniken, welche energieeffizient, hygienisch, wartungsarm und einfach aufgebaut sind und auf universelle Weise für zahlreiche Anwendungen genutzt werden können.
Ferner offenbart die US 5 218 833 A ein Fasergebilde, deren Verwendung und eine Vorrichtung mit dem Fasergebilde nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Kurze Erläuterung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Probleme in der bekannten Technik ganz oder zumindest teilweise zu lösen und die noch immer bestehenden Bedürfnisse zu befriedigen. Hierzu stellt die vorliegende Erfindung adiabate Kühlvorrichtungen nach den unabhängigen Ansprüchen 1, 8 und 12 bis 15 mit einem Fasergebilde mit besseren adiabaten Kühleigenschaften, besseren hygienischen Eigenschaften, besserer Haltbarkeit und Wartungsfreundlichkeit und besserer Energieeffizienz bereit. Die vorliegende Erfindung stellt ferner Verwendungen des Fasergebildes nach den unabhängigen Ansprüchen 17 und 18 bereit, in welchen oder durch welche die vorgenannten und nachstehend erläuterten Vorteile ganz oder zumindest teilweise erzielt werden können. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Ein in der vorliegenden Erfindung genutztes Fasergebilde ist dazu eingerichtet, von zu kühlendem gasförmigen Medium, optional Luft, um- und/oder durchströmt zu werden, und weist auf: mindestens eine poröse Hohlfaser aus einem hydrophoben Kunststoffmaterial, wobei die mindestens eine Hohlfaser eine Umfangswand mit mehreren Poren und einen durch die Umfangswand definierten hohlen Faserinnenraum aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, von einer Flüssigkeit, optional Wasser, gefüllt und/oder durchströmt zu werden, und mit den Poren fluidverbunden ist, wobei die Poren der mindestens einen Hohlfaser so ausgestaltet sind, dass die Flüssigkeit daran gehindert wird, im flüssigen Zustand über die Poren der Hohlfaser aus dem Faserinnenraum nach außerhalb der Hohlfaser auszutreten, und dass es der Flüssigkeit erlaubt ist, in den Poren an einer Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und dem gasförmigen Medium unter Erzeugung von Verdunstungskälte zu verdunsten und im gasförmigen Zustand über die Poren der Hohlfaser aus dem Faserinnenraum der Hohlfaser nach außerhalb der Hohlfaser auszutreten.
Darunter, dass die Poren so ausgestaltet sind, dass die Flüssigkeit daran gehindert wird, im flüssigen Zustand über die Poren aus dem Faserinnenraum nach außerhalb der Hohlfaser auszutreten, und dass es der Flüssigkeit erlaubt ist, in den Poren an einer Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und dem gasförmigen Medium unter Erzeugung von Verdunstungskälte zu verdunsten und im gasförmigen Zustand über die Poren der Hohlfaser aus dem Faserinnenraum nach außerhalb der Hohlfaser auszutreten, kann beispielsweise verstanden werden, dass bei einem in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebilde ein spontaner Kühleffekt durch Verdunstung auftritt, wenn die mindestens eine Hohlfaser des Fasergebildes mit Wasser als Flüssigkeit (z.B. mit einer Wassertemperatur von 25 °C ± 5 °C und einem Druck von 1 Bar oder weniger) gefüllt wird und das Fasergebilde der Umgebungsluft als gasförmiges Medium (beispielsweise mit einer Lufttemperatur von 25 °C ± 5 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 40% bis 60% unter Atmosphärendruck) ausgesetzt wird, während das (flüssige) Wasser vollständig in der mindestens einen Hohlfaser verbleibt (d.h. die mindestens eine Hohlfaser außen stets trocken bleibt). Eines oder beide der Längsenden des Fasergebildes bzw. deren Hohlfaser(n) können dabei zum Beispiel verschlossen werden. Luft und Wasser können dabei eingangs zum Beispiel auf dieselbe Temperatur eingestellt werden bzw. das Wasser kann zu Beginn/bei Befüllung dieselbe Temperatur haben wie die Umgebungsluft. Unter dem spontanen Kühleffekt kann dabei verstanden werden, dass sich in Reaktion auf das Befüllen mit Wasser und die resultierende Verdunstungskälte die mindestens eine Hohlfaser des in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes und die sie umgebende Umgebungsluft um mindestens 2 Grad Celsius (beispielsweise um mindestens 3 Grad Celsius, zum Beispiel mindestens 5 Grad Celsius, zum Beispiel mindestens 10 Grad Celsius) abkühlt, was beispielsweise anhand einer Wärmebildkamera oder eines Infrarot-Thermometers verifizierbar ist.
Auch kann darunter, dass die Poren so ausgestaltet sind, dass die Flüssigkeit daran gehindert wird, im flüssigen Zustand über die Poren aus dem Faserinnenraum nach außerhalb der Hohlfaser auszutreten, und dass es der Flüssigkeit erlaubt ist, in den Poren an einer Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und dem gasförmigen Medium unter Erzeugung von Verdunstungskälte zu verdunsten und im gasförmigen Zustand über die Poren der Hohlfaser aus dem Faserinnenraum nach außerhalb der Hohlfaser auszutreten, beispielsweise verstanden werden, dass (ebenso) ein Kühleffekt auftritt, wenn die mindestens eine Hohlfaser des Fasergebildes mit Wasser als Flüssigkeit durchströmt wird und das wassergefüllte Fasergebilde durch Umgebungsluft mittels eines konventionellen oder handelsüblichen Gebläses angeströmt wird, während das Wasser aus der mindestens einen Hohlfaser nicht umfangsseitig, d.h. durch die Poren hindurch, austritt (d.h. die mindestens eine Hohlfaser außen trocken bleibt). Auch hier kann der Kühleffekt anhand einer Wärmebildkamera oder eines Infrarot-Thermometers verifiziert werden.
Das in der vorliegenden Erfindung genutzte Fasergebilde nutzt folglich eine oder mehrere hydrophobe Hohlfasern mit Poren, welche einen vollständigen Trockenbetrieb nach außerhalb der Hohlfaser ermöglichen. Mit anderen Worten kann aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Poren der Hohlfaser(n) keine Flüssigkeit (z.B. Wasser in flüssigem Zustand) aus der Hohlfaser austreten, so dass die Hohlfaser auf ihrer Außenseite trocken bleibt (hierin auch „Trockenbetrieb“ oder „Trockenbetrieb nach außerhalb der Hohlfaser“ genannt). Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann somit ein Tropfenabriss wie in der konventionellen Technik verhindert werden, wodurch ein Einbringen von Keimen (insbesondere Legionellen) aus der Flüssigkeit in das zu kühlende gasförmige Medium verhindert werden kann. Auch sind Legionellen wesentlich (z.B. um ca. das 50-fache) größer als die Poren in einer Hohlfaser eines in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes. Die mit den Poren versehene Umfangswand der Hohlfaser eines in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes ist daher auch eine unüberwindbare physikalische Barriere für Mikroorganismen, wie zum Beispiel Bakterien und Viren. Die Problematik der Verkeimung von Wasser in der Anlage und der Emission von keimbelasteten Aerosolen in der konventionellen Technik kann somit vermieden und gelöst werden. Ferner ist es nicht nötig, eine besonders niedrige maximale Temperatur für die Flüssigkeit in der Hohlfaser einzuhalten, um Legionellenbildung zu vermeiden, anders als bei den konventionellen Matten. Denn etwaige Legionellen können aus der Hohlfaser aufgrund des Trockenbetriebs nicht austreten. Somit kann eine erfindungsgemäße Hohlfaser auch mit höherer maximaler Temperatur der Flüssigkeit in der Hohlfaser genutzt werden.
Ferner treten mangels Metallkomponenten und aufgrund des Trockenbetriebs keine Korrosionsprobleme auf und kommt es zu einem deutlich geringeren Verschmutzungsgrads des in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes, da Fremdsubstanzen wesentlich schwerer an dem erfindungsgemäßen Fasergebilde anhaften. Dadurch kann der Wartungs- und Reinigungsaufwand reduziert werden sowie ein höherer Wirkungsgrad der Anlage erreicht werden.
Ferner muss bei einem Fasergebilde Anströmfläche nicht mehr zwangsweise vertikal angeordnet werden, sondern kann beliebig in einer Kühlvorrichtung verbaut werden, z.B. auch waagrecht. Die vorliegende Erfindung erlaubt somit neuartige Anordnungsmöglichkeiten und neue Designfreiheitsgrade für adiabate Kühlsysteme. Da die Hohlfaser beispielsweise eine inhärente Biegsamkeit aufgrund ihrer Fasergestalt aufweisen kann, ist es ferner möglich, die Hohlfaser in einer Vielzahl von Arten zu verarbeiten und eine Vielzahl von Fasergebilden auszubilden, wie hierin nachstehend näher erläutert wird.
Anders als die konventionellen Matten, bei denen trockene Stellen auftreten können, können die Hohlfasern eines Fasergebildes durch Kapillareffekte automatisch immer alle gleich gefüllt werden und können daher alle Hohlfasern eines Fasergebildes gleichmäßig zur Kühlung beitragen, wodurch ein höherer Wirkungsgrad eines adiabaten Kühlsystem mit einem Fasergebilde der vorliegenden Erfindung erzielt werden kann.
Ferner erlaubt es ein Fasergebilde der vorliegenden Erfindung, die erzeugte Abwassermenge erheblich zu reduzieren, da die Flüssigkeit, z.B. Wasser, in gezielten Mengen verwendet werden kann oder auch rückgeführt und erneut zur Kühlung genutzt werden kann. Bei der Rückführung und Wiederverwendung von zum Beispiel Wasser ist eine kritische Grenze für die Wiederverwendung zum Beispiel der Punkt, an welchem es zu einer Kristallbildung der Wasserinhaltsstoffe aufgrund der Verdunstung von Wasser und der entsprechenden Konzentration von Wasserinhaltsstoffen im übriggebliebenen Wasser kommt, z.B. zu Kalkausfällungen. Durch zyklischen Austausch des genutzten Wassers oder kontinuierliches Beimischen frischen Wassers kann diese kritische Grenze vermieden werden. Die vorliegende Erfindung hat folglich die Vorteile eines verringerten Wasserverbrauchs und eines verringerten Abwasseranfalls.
Weiter erlaubt es die vorliegende Erfindung, eine Reinigung und Entkalkung der Fasern im Betrieb durchzuführen und auch eine Druckprüfung und Leckageprüfung für die einzelnen Hohlfasern eines Fasergebildes durchzuführen, was nachstehend noch detaillierter erläutert wird. Die vorliegende Erfindung ist hierdurch vorteilhaft hinsichtlich besserer hygienischer Eigenschaften, besserer Haltbarkeit und besserer Wartungsfreundlichkeit.
In einer beispielhaften Ausgestaltung des in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes kann eine Faserdicke 0,2 mm bis 2,0 mm betragen, beispielsweise ermittelbar anhand Mikroskopie, beispielsweise Lichtmikroskopie oder Rasterelektronenmikroskopie. Optional kann die Faserdicke zumindest oder genau 0,4 mm, 0,5 mm, 0,6mm, 0,7 mm, 0,8 mm, 0,9 mm, 1,0 mm, 1,1 mm, 1,2 mm, 1,3 mm, 1,4 mm, 1,5 mm, 1,6 mm,1,7 mm oder 1,8 mm betragen. Das Fasergebilde kann auch mehrere Hohlfasern mit unterschiedlichen Faserdicken aufweisen, deren Dicke jeweils in obigem Bereich liegt, wobei beispielsweise die Faserdicken unterschiedlicher Hohlfasern zueinander variieren können, zum Beispiel um bis zu ± 1,0 mm (Differenz größter und kleinster Wert). Die Faserdicke kann sich zum Beispiel auf einen Außenumfangsdurchmesser der mindestens einen Hohlfaser des Fasergebildes beziehen, zum Beispiel auf einen in Längsrichtung der Faser maximalen Außenumfangsdurchmesser, sofern dieser entlang der Längsrichtung nicht konstant ist, und/oder auf einen kreisflächenäquivalenten Durchmesser, sofern die von der Faseraußenseite/Faserumrisslinie in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung eingeschlossene Fläche keine Kreisform hat.
In einer beispielhaften Ausgestaltung des in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes kann die Wandstärke der Umfangswand der Hohlfaser 0,01 mm bis 0,1 mm betragen, beispielsweise ermittelbar anhand Mikroskopie, beispielsweise Lichtmikroskopie oder Rasterelektronenmikroskopie. Optional kann die Wandstärke der Umfangswand der Hohlfaser zumindest oder genau 0,03 mm, 0,04 mm, 0,05 mm, 0,06 mm, 0,07 mm oder 0,08 mm betragen. Das Fasergebilde kann auch mehrere Hohlfasern mit unterschiedlichen Wandstärken der Umfangswand aufweisen, deren Wandstärke jeweils in dem angegebenen Bereich liegt, wobei beispielsweise die Wandstärken unterschiedlicher Hohlfasern zueinander variieren können, zum Beispiel um bis zu ± 0,05 mm. Die Wandstärke kann sich zum Beispiel auf eine in Längsrichtung der Faser maximale Wandstärke beziehen, sofern diese entlang der Längsrichtung nicht konstant ist, und/oder auf einen in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der Faser gemessenen Höchstwert der Wandstärke in Umfangsrichtung, sofern die Wandstärke in Umfangsrichtung variiert
Die Faserdicken und die Wandstärken gemäß der beispielhaften Ausgestaltung des in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes können eine Stabilität und eine Flexibilität (Biegsamkeit) der mindestens einen Hohlfaser des Fasergebildes sicherstellen.
In einer beispielhaften Ausgestaltung des in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes kann ein (z.B. mittlerer) Durchmesser der Poren 0,01 µm bis 1,0 µm betragen, beispielsweise ermittelbar anhand Quecksilberporosimetrie. Optional kann ein (z.B. mittlerer) Durchmesser der Poren zumindest oder genau 0,02 µm, 0,03 µm, 0,04 µm, 0,05 µm, 0,06 µm, 0,07 µm, 0,08 µm oder 0,09 µm betragen. Innerhalb einer jeweilige Hohlfaser eines in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes können die Durchmesser der Poren unterschiedlich sein und zueinander variieren. Auch kann sich ein mittlerer Porendurchmesser einer Hohlfaser in einem Fasergebilde von einem mittleren Porendurchmesser einer anderen Hohlfaser in dem Fasergebilde unterscheiden.
In einer beispielhaften Ausgestaltung des in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes kann eine Porosität der mindestens einen Hohlfaser 30% bis 90% betragen, beispielsweise ermittelbar anhand Quecksilberporosimetrie. Optional kann eine Porosität der mindestens einen Hohlfaser zumindest oder genau 40%, 50%, 60%, 70% oder 80%betragen. Eine Porosität einer Hohlfaser in einem Fasergebilde kann sich von einer Porosität einer anderen Hohlfaser in dem Fasergebilde unterscheiden. In einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung des in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes kann die Porosität der mindestens einen Hohlfaser das Verhältnis eines durch die Poren eingenommenen Volumens in der Umfangswand zu einem Gesamtvolumen der Umfangswand angeben.
In einer beispielhaften Ausgestaltung des in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes kann das hydrophobe Kunststoffmaterial aus der Gruppe, welche aus einem Polyethylenmaterial, beispielsweise Hartpolyethylen, kurz HDPE, einem Fluorkunststoffmaterial, beispielsweise Polyvinylidenfluorid, kurz PVDF, einem Polypropylenmaterial, kurz PP, und einer Kombination daraus gebildet ist, ausgewählt sein. Die vorgenannte Gruppe von hydrophoben Materialien kann eine einfache Verarbeitbarkeit und Herstellbarkeit einer Hohlfaser eines in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes bieten. In einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung des in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes kann die Hohlfaser ferner einen oder mehrere Zusatzstoffe zur Erhöhung der UV-Beständigkeit und/oder für antibakterielle Eigenschaften aufweisen. Beispielsweise können die Zusatzstoffe zur Erhöhung der UV-Beständigkeit Lichtschutzmitteln und UV-Absorber, wie zum Beispiel organische UV-Absorber, Radikalfänger und anorganische UV-Absorber, umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann die Hohlfaser (d.h. z.B. ohne Verschluss der Porenstruktur der Hohlfaser) mittels einer vor UV-Licht schützenden Beschichtung beschichtet sein. Ferner kann ein Zusatzstoff zur Erzielung von antibakteriellen Eigenschaften Silber sein, welches als Bestandteil einer Hohlfaser eines in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes darin enthalten sein kann.
In einer beispielhaften Ausgestaltung des in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes kann das Fasergebilde mehrere Hohlfasern aufweisen, welche in Gestalt eines länglichen Faserbündels angeordnet sein können. In einer beispielhaften Ausgestaltung des in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes kann ein erstes Verbindungselement an einem ersten Endabschnitt des Faserbündels vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein zweites Verbindungselement an einem zweiten Endabschnitt des Faserbündels vorgesehen sein, Das eine Verbindungselement oder jedes Verbindungselement kann die einzelnen Hohlfasern des Faserbündels umgeben und kann die einzelnen Hohlfasern des Faserbündels miteinander verbinden und zusammenhalten. Beispielsweise kann mindestens eines von dem ersten und dem zweiten Verbindungselement eine Verbindungshülse aufweisen, welche mittels eines Klebstoffmaterials, zum Beispiel mittels eines Kunstharzes, unter Ausbilden eines Verbindungskörpers mit den Hohlfasern verklebt sein kann.
In einer beispielhaften Ausgestaltung des in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes kann das Fasergebilde mehrere der Hohlfasern aufweisen, welche in Gestalt eines ein- oder mehrlagigen Flächengebildes ausgebildet sein können. Das ein- oder mehrlagige Flächengebilde kann eine Matte, ein Gewebe, ein Geflecht, ein Vlies und dergleichen sein. Das ein- oder mehrlagige Flächengebilde kann vollständig aus hierin beschriebenen Hohlfasern ausgebildet sein oder kann teilweise aus hierin beschriebenen Hohlfasern zusammen mit anderen Fasern oder Fäden ausgebildet sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur adiabaten Kühlung bereitgestellt, welche aufweist: mindestens ein hierin beschriebenes Fasergebilde, und eine Flüssigkeitsversorgungseinrichtung, welche mindestens eine Flüssigkeitsleitung aufweist und mit dem mindestens einen Fasergebilde über die mindestens eine Flüssigkeitsleitung fluidverbunden ist und welche dazu eingerichtet ist, den Faserinnenraum (und z.B. die Poren) der mindestens einen Hohlfaser des mindestens einen Fasergebildes mit einer Flüssigkeit, optional Wasser, zu füllen und/oder zu durchströmen, wobei die Vorrichtung zur adiabaten Kühlung ferner so eingerichtet ist, dass das mindestens eine Fasergebilde durch ein gasförmiges Medium, optional Luft, um- und/oder durchströmbar ist wird, so dass die Flüssigkeit in den Poren der mindestens einen Hohlfaser des mindestens einen Fasergebildes an einer Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und dem gasförmigen Medium verdunstet und im gasförmigen Zustand über die Poren der Hohlfaser aus dem Faserinnenraum der Hohlfaser nach außerhalb der Hohlfaser austritt.
In einer beispielhaften Ausgestaltung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die Flüssigkeitsversorgungseinrichtung das mindestens eine Fasergebilde im freien Gefälle anhand der Schwerkraft, durch hydrostatischen Druck und/oder durch von einer Pumpeneinrichtung erzeugten Druck mit der Flüssigkeit versorgt.
In einer beispielhaften Ausgestaltung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die mindestens eine Flüssigkeitsleitung der Flüssigkeitsversorgungseinrichtung aufweisen: eine Zulaufleitung, welche mit einem von einem ersten Endabschnitt und einem zweiten Endabschnitt des mindestens einen Fasergebildes fluidverbunden ist und dazu eingerichtet ist, dem mindestens einen Fasergebilde die Flüssigkeit über den einen von dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt zuzuführen, und/oder eine Abführleitung, welche mit dem anderen von dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt des mindestens einen Fasergebildes fluidverbunden ist und dazu eingerichtet ist, die Flüssigkeit über den anderen von dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt aus dem mindestens einen Fasergebilde abzuführen.
In einer beispielhaften Ausgestaltung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die Flüssigkeitsversorgungseinrichtung ein erstes Absperrorgan (zum Beispiel ein erstes Absperrventil) aufweisen, welches in der Zulaufleitung stromaufwärts des mindestens einen Fasergebildes vorgesehen ist und dazu eingerichtet ist, eine Flüssigkeitszufuhr an das mindestens einen Fasergebilde der Menge nach zu steuern, zum Beispiel variabel einzustellen und/oder zu unterbrechen. Zusätzlich oder alternativ kann die Flüssigkeitsversorgungseinrichtung ein zweites Absperrorgan (zum Beispiel ein zweites Absperrventil) aufweisen, welches in der Abführleitung stromabwärts des mindestens einen Fasergebildes vorgesehen ist und dazu eingerichtet ist, eine Flüssigkeitsabfuhr aus dem mindestens einen Fasergebilde der Menge nach zu steuern, zum Beispiel variabel einzustellen und/oder zu unterbrechen.
In einer beispielhaften Ausgestaltung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die Flüssigkeitsversorgungseinrichtung ferner eine Pumpeneinrichtung aufweisen, welche mit der Zulaufleitung in Fluidverbindung steht (z.B. in der Zulaufleitung vorgesehen ist) und dazu eingerichtet ist, die Flüssigkeit mit einem vorbestimmten Druck an das mindestens eine Fasergebilde mittels der Zulaufleitung zu fördern.
Gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 1 weist die Vorrichtung zur adiabaten Kühlung eine Spül-und-Reinigungseinrichtung auf, welche mit mindestens einer Flüssigkeitsleitung stromaufwärts des mindestens einen Fasergebildes, optional stromaufwärts der Zulaufleitung, verbunden ist und welche dazu eingerichtet ist, wahlweise eine Spülung der Hohlfaser mit einer Spülflüssigkeit durchzuführen und/oder wahlweise eine Reinigungschemikalie in die mindestens eine Flüssigkeitsleitung stromaufwärts des mindestens einen Fasergebildes einzubringen, um eine in-situ Reinigung des mindestens einen Fasergebildes durchzuführen. Mittels der Spül-und-Reinigungseinrichtung kann die Verdunstungsleistung der Hohlfaser(n) eines Fasergebildes in einer Vorrichtung einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung konstant gehalten werden, indem zum Beispiel eine zyklische chemische Reinigung der Hohlfaser durch Einbringung von oxidativen und/oder enzymatischen und/oder alkalischen und/oder sauren Reinigungschemikalien durchgeführt wird und/oder eine Entkalkung durchgeführt wird. Bei einer Vorrichtung zur adiabaten Kühlung der vorliegenden Erfindung kann die Reinigung oder Entkalkung im laufenden Betrieb („in-situ“), d.h. z.B. ohne Stilllegung und teilweise Zerlegung der Anlage, stattfinden.
In einer beispielhaften Ausgestaltung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die Spül-und-Reinigungseinrichtung eine Spül-Leitung und/oder eine Reinigungsmittelzufuhr-Leitung aufweisen. Die Spül-Leitung und/oder die Reinigungsmittelzufuhr-Leitung kann mit der mindestens einen Flüssigkeitsleitung stromaufwärts des mindestens einen Fasergebildes fluidverbunden sein, um wahlweise der Flüssigkeitsleitung mindestens eine Spülflüssigkeit zuzuführen oder um wahlweise der mindestens einen Flüssigkeitsleitung eine Reinigungschemikalie zuzuführen oder der in der mindestens einen Flüssigkeitsleitung strömenden Flüssigkeit eine Reinigungschemikalie beizumischen. Optional können die Spül-Leitung und die Reinigungsmittelzufuhr-Leitung zu einer Leitung integriert sein.
Gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 8 weist die Vorrichtung eine Steuereinrichtung aufweisen, welche dazu eingerichtet ist: eine Information über den Flüssigkeitsdurchfluss, zum Beispiel über die Durchflussmenge, und/oder eine Information über den Flüssigkeitsdruck in der Flüssigkeitsversorgungseinrichtung stromaufwärts und/oder stromabwärts des mindestens einen Fasergebildes von mindestens einem Sensor der Flüssigkeitsversorgungseinrichtung zu empfangen, und mittels der empfangenen Information über den Flüssigkeitsdurchfluss und/oder der empfangenen Information über den Flüssigkeitsdruck eine Integritätsprüfung des mindestens einen Fasergebildes durchzuführen und zu detektieren, ob eine Leckage der Flüssigkeit im flüssigen Zustand aus dem mindestens einen Fasergebilde auftritt. Hierdurch kann eine Integritäts- und Leckageprüfung der Hohlfasern des Fasergebildes im laufenden Betrieb der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden, was die Gewährleistung des Trockenbetriebs ermöglichen kann.
Für die Integritäts- und Leckageprüfung der Hohlfasern des Fasergebildes im laufenden Betrieb kann es erforderlich sein, die hierin beschriebenen Absperrorgane (z.B. das Absperrorgan in der Abführleitung und ein noch zu beschreibendes Entleerungsabsperrorgan) zum Abführen oder Entleeren des oder der Fasergebilde der Vorrichtung zu schließen. Da bei geschlossenen Absperrorgane flüssiges Wasser nicht anderweitig als durch Verdunstung über die Hohlfasern austreten kann, sinkt der Druck durch die Verdunstung nur langsam. Ein stärkerer Druckabfall als normal zeigt also eine etwaige Leckage an. Beim Durchfluss ist der Sachverhalt gerade umgekehrt. Bei intakter Hohlfaser ist der Durchfluss nur gering, wohingegen ein starker Anstieg eine Leckage anzeigen kann.
In einer beispielhaften Ausgestaltung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann der mindestens eine Sensor mindestens einer von einem Flüssigkeitsdurchflusssensor zur Messung einer Durchflussmenge der Flüssigkeit in einer zugehörigen Flüssigkeitsleitung und einem Flüssigkeitsdrucksensor zur Messung eines Drucks der Flüssigkeit in einer zugehörigen Flüssigkeitsleitung sein.
In einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung einen Flüssigkeitsdurchflusssensor stromaufwärts und/oder einen Flüssigkeitsdurchflusssensor stromabwärts des mindestens einen Fasergebildes aufweisen, wobei der eine oder jeder Flüssigkeitsdurchflusssensor dazu eingerichtet ist, eine Durchflussmenge der Flüssigkeit in einer zugehörigen Flüssigkeitsleitung zu messen. Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet ist, anhand einer gemessenen Durchflussmenge stromaufwärts und/oder stromabwärts des mindestens einen Fasergebildes oder anhand einer Differenz zwischen der gemessenen Durchflussmenge stromaufwärts und der gemessenen Durchflussmenge stromabwärts des mindestens einen Fasergebildes zu ermitteln, ob eine Leckage der Flüssigkeit im flüssigen Zustand aus dem mindestens einen Fasergebilde auftritt.
In einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung einen ersten Drucksensor, welcher stromaufwärts des mindestens einen Fasergebildes vorgesehen ist und dazu eingerichtet ist, einen Flüssigkeitsdruck stromaufwärts des mindestens einen Fasergebildes zu messen, und einen zweiten Drucksensor, welcher stromabwärts des mindestens einen Fasergebildes vorgesehen ist und dazu eingerichtet ist, einen Flüssigkeitsdruck stromabwärts des mindestens einen Fasergebildes zu messen, aufweisen. Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine erste Druckinformation über den Druck stromaufwärts des mindestens einen Fasergebildes von dem ersten Drucksensor zu empfangen, eine zweite Druckinformation über den Druck stromabwärts des mindestens einen Fasergebildes von dem zweiten Drucksensor zu empfangen, und die erste Druckinformation mit der zweiten Druckinformation zu vergleichen, um anhand der Druckdifferenz zu ermitteln, ob eine Leckage der Flüssigkeit im flüssigen Zustand aus dem mindestens einen Fasergebilde auftritt.
Gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 12 ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, ein Leckagedetektionsmittel der Flüssigkeit beizumischen (z.B. mittels der Spül-und-Reinigungseinrichtung), wobei das Leckagedetektionsmittel dazu eingerichtet ist, eine Leckage der Flüssigkeit im flüssigen Zustand aus dem mindestens einen Fasergebilde visuell anzuzeigen. Zusätzlich oder alternativ kann mindestens ein Feuchtigkeitssensor vorgesehen sein, welcher einer oder mehreren Hohlfasern des Fasergebildes zugeordnet ist und dazu eingerichtet ist, das Austreten von Flüssigkeit im flüssigen Zustand aus der ihm zugeordneten Hohlfaser(n) zu detektieren und ein entsprechendes Feuchtigkeitsdetektionssignal auszugeben.
Gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 13 weist die Flüssigkeitsversorgungseinrichtung auf: eine Entleerungsleitung, welche stromabwärts des mindestens einen Fasergebildes fluidverbunden ist, und ein Entleerungsabsperrorgan (z.B. ein Entleerungsabsperrventil), welches in der Entleerungsleitung angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, eine Flüssigkeitsabfuhr aus dem mindestens einen Fasergebilde zu unterbrechen. Die Entleerungsleitung kann mit der Zulaufleitung fluidverbunden sein oder die Entleerungsleitung kann über einen Sammelbehälter mit der Abführleitung verbunden sein.
Gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 14 ist die Vorrichtung derart eingerichtet (oder ausgelegt) sein, dass der Druck der Flüssigkeit innerhalb des mindestens einen Fasergebildes maximal 4 bar, optional weniger als 1 bar, beträgt.
Gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 15 weist einen Strömungskanal auf, in welchem das mindestens eine Fasergebilde angeordnet ist und durch welchen das gasförmige Medium hindurchströmt, während das gasförmige Medium das mindestens eine Fasergebilde umströmt und/oder durchströmt.
In einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung ferner eine Lüftereinrichtung aufweisen, welche dazu eingerichtet ist, das gasförmige Medium dem Strömungskanal zwangsweise zuzuführen und das mindestens eine Fasergebilde zwangsweise zu belüften.
Ferner ist allgemein eine Verwendung eines hierin beschriebenen Fasergebildes als Verdunstungsfläche zur adiabaten Kühlung eines das Fasergebilde um- und/oder durchströmenden gasförmigen Mediums, zum Beispiel durch Verdunstung von Wasser zur Kühlung von Luft, vorgesehen. Die Verwendung des hierin beschriebenen Fasergebildes als Verdunstungsfläche zur adiabaten Kühlung kann in einer hierin beschriebenen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung stattfinden.
Gemäß der erfindungsgemäßen Verwendung nach Anspruch 18 wird ein hierin beschriebenes Fasergebilde in Gestalt eines oder mehrerer Bündel oder in Gestalt eines Flächengebildes als Verdunstungsfläche zur adiabaten Vorkühlung von Kühlluft, welche über einen Wärmetauscher einer Kühlanlage (z.B. einer Rückkühlanlage) geführt wird, verwendet werden, wobei (z.B. über ein oberhalb des Wärmetauschers angebrachtes Gebläse angesaugte) Kühlluft das Fasergebilde durch oder umströmt, durch Verdunstungskühlung abgekühlt wird und dann (z.B. im Inneren der Kühlanlage) auf den Wärmetauscher trifft, wobei die Wärme eines zu kühlenden Mediums im Wärmetauscher durch den Wärmetauscher an die durch das Fasergebilde vorgekühlte Kühlluft übertragen wird, während sich das zu kühlende Medium im Wärmetauscher abkühlt. Die wieder erwärmte Kühlluft kann dann über ein oberhalb des Wärmetauschers angebrachtes Gebläse nach oben ausgeblasen werden. Das abgekühlte Medium im Wärmetauscher kann im Gebäude wiederum zur Kühlung von Räumen oder Geräten genutzt werden.
Gemäß der erfindungsgemäßen Verwendung nach Anspruch 17 wird ein als Flächengebilde ausgebildetes Fasergebilde als Beschattungseinrichtung oder Verdunkelungseinrichtung mit integrierter Kühlfunktion verwendet wird.
Außerdem kann die vorliegende Offenbarung und Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines hierin beschriebenen Fasergebildes beschreiben, welches aufweisen kann: Bereitstellen eines hydrophoben Hohlfaser-Basismaterials in Granulatform, Extrudieren, unter Aufheizen und Schmelzen, des Hohlfaser-Basismaterials durch eine Hohldüse, um mindestens einen Hohlfaser-Rohling mit einem hohlen Faserinnenraum, welcher dazu eingerichtet ist, von einer Flüssigkeit, optional Wasser, gefüllt oder durchströmt zu werden, zu bilden, Unterziehen des mindestens einen Hohlfaser-Rohlings einer Mehrzahl von thermischen und mechanischen Behandlungen, um mindestens eine Hohlfaser mit mehreren Poren auszubilden, welche mit dem Faserinnenraum fluidverbunden sind und welche so ausgestaltet sind, dass eine Flüssigkeit daran gehindert wird, im flüssigen Zustand über die Poren der Hohlfaser aus dem Faserinnenraum auszutreten, und dass es der Flüssigkeit erlaubt ist, in den Poren an einer Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und einem gasförmigen Medium zu verdunsten und im gasförmigen Zustand über die Poren der Hohlfaser aus dem Faserinnenraum der Hohlfaser nach außerhalb der Hohlfaser auszutreten.
Das Verfahren zur Herstellung kann ferner, vor dem Unterziehen des mindestens einen Hohlfaser-Rohlings einer Mehrzahl von thermischen und mechanischen Behandlungen, einen Schritt einer thermischen Grundstrukturfixierung aufweisen, bei welchem der Hohlfaser-Rohling für eine vorbestimmte Fixierungszeit bei einer vorbestimmten Fixierungstemperatur gelagert wird.
Das Unterziehen des mindestens einen Hohlfaser-Rohlings einer Mehrzahl von thermischen und mechanischen Behandlungen kann ferner aufweisen: einen ersten Dehnungsschritt nach der thermischen Grundstrukturfixierung aufweisen, in welchem der Hohlfaser-Rohling in einem ersten Temperaturbereich von 15°C bis 30°C ausgehend von einer Anfangsausdehnung auf eine Endausdehnung von 1,2 bis 1,7 der Anfangsausdehnung gedehnt wird, und einen zweiten Dehnungsschritt, in welchem der Hohlfaser-Rohling in einem zweiten Temperaturbereich von 30°C bis 60°C mit einem Dehnungsverhältnis von 1 zu 1,5 bis 2,5 für Anfangsausdehnung zu Endausdehnung gedehnt wird.
Das Verfahren zur Herstellung kann ferner, nach dem Unterziehen des mindestens einen Hohlfaser-Rohlings einer Mehrzahl von thermischen und mechanischen Behandlungen, einen Thermofixierungsschritt aufweisen, bei welchem der Hohlfaser-Rohling für eine vorbestimmte Thermofixierungszeit auf einer vorbestimmter Thermofixierungstemperatur gehalten wird. Die vorbestimmte Thermofixierungstemperatur kann zwischen 80°C und 100°C betragen, und die vorbestimmte Thermofixierungszeit kann zwischen 5 und 60 Minuten betragen.
Das Verfahren zur Herstellung kann ferner, nach dem Thermofixierungsschritt, einen Schlussfixierungsschritt aufweisen, in welchem der Hohlfaser-Rohling in einem Trockenschrank einer endgültigen Strukturfixierung bei einer vorbestimmen Schlussfixierungstemperatur für eine vorbestimmen Schlussfixierungszeit unterzogen wird, um eine finale Hohlfaser zu bilden. Die vorbestimmte Schlussfixierungstemperatur kann zwischen 50°C und 90°C betragen, und die vorbestimmte Schlussfixierungszeit kann zwischen 5 und 15 Stunden betragen.
Das Verfahren zur Herstellung kann ferner aufweisen: Zuschneiden der finalen Hohlfaser auf vorbestimmte Längen oder Aufrollen der finalen Hohlfaser als Endlosfaser. Das Verfahren zur Herstellung kann ferner aufweisen: Herstellen von Faserbündeln oder Fasergebilden aus finalen Hohlfasern.
Figurenliste

1 stellt eine perspektivische Teilansicht einer Hohlfaser eines Fasergebildes gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
2 ist eine mittels eines Rasterelektronenmikroskops aufgenommene Darstellung einer Umfangswand einer Hohlfaser eines Fasergebildes gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 stellt eine Querschnittansicht einer Hohlfaser eines Fasergebildes gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, beispielsweise der Hohlfaser von 1.
4 stellt ein als Faserbündel ausgebildetes Fasergebilde gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
5 stellt ein als Faserbündel ausgebildetes Fasergebilde mit Verbindungselementen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
6 stellt ein als gewebtes Flächengebilde ausgebildetes Fasergebilde gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
7 stellt schematisch eine Vorrichtung zur adiabaten Kühlung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
8 stellt schematisch eine Vorrichtung zur adiabaten Kühlung gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
9 stellt schematisch eine Vorrichtung zur adiabaten Kühlung gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
10 stellt schematisch die vertikale Anordnung eines Fasergebildes in einem Strömungskanal einer Vorrichtung zur adiabaten Kühlung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
11 stellt schematisch die waagrechte Anordnung eines Fasergebildes in einem Strömungskanal einer Vorrichtung zur adiabaten Kühlung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
12 stellt ein Anschlusssystem für eine Fluidverbindung zwischen einem Fasergebilde der vorliegenden Erfindung und einer Flüssigkeitsleitung im Querschnitt dar.
13 stellt schematisch die Verwendung eines Fasergebildes gemäß der vorliegenden Erfindung zur adiabaten Vorkühlung dar.

Es ist zu verstehen, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellungsweise von verschiedenen Eigenschaften darstellen, um die Grundprinzipien der Erfindung aufzuzeigen. In den Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder gleichwertige Bestandteile der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Es wird nun im Detail Bezug auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist es klar, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Die Erfindung ist im Gegenteil dazu gedacht, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch diverse Alternativen, Änderungen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Umfang der Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüche definiert, enthalten sein können.
Es ist außerdem zu verstehen, dass, wenn von einem Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekuppelt“ gesprochen wird, es direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekuppelt sein kann oder auch zwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu, wenn von einem Element als mit einem anderen Element „direkt verbunden“ oder „direkt gekuppelt“ gesprochen wird, dann liegen keine zwischenliegenden Elemente vor. Weitere Ausdrücke, welche die Beziehung zwischen Elementen erläutern, wie zum Beispiel „zwischen“, „unmittelbar zwischen“, „benachbart zu“ oder „direkt benachbart zu“ und dergleichen, können auf dieselbe Weise verstanden werden.
Wenn nichts Gegenteiliges erwähnt oder nichts Gegenteiliges aus dem Kontext naheliegend ist, sind die Begriffe, wie „etwa“, „ungefähr“, „im Wesentlichen“, als innerhalb einer normalen Toleranz in der Technik zu verstehen. Mit den Begriffen „etwa“, „ungefähr“, „im Wesentlichen“ kann folglich als ein Bereich innerhalb von 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01 % um den damit spezifizierten Wert verstanden werden.
Unter Bezugnahme auf 1 bis 6 ist ein in der vorliegenden Erfindung genutztes Fasergebilde 10 beschrieben, welches dazu eingerichtet ist, von zu kühlendem gasförmigen Medium, beispielsweise Luft, um- und/oder durchströmt zu werden. Das in der vorliegenden Erfindung genutzte Fasergebilde kann mindestens eine poröse Hohlfaser 12 aus einem hydrophoben Kunststoffmaterial aufweisen. Die mindestens eine Hohlfaser 12 kann eine langgestreckte Gestalt aufweisen und kann biegsam sein. Die mindestens eine Hohlfaser 12 kann eine Umfangswand 14 mit mehreren Poren 16 und einen durch die Umfangswand 14 definierten hohlen Faserinnenraum 18 aufweisen. Der Faserinnenraum 18 kann dazu eingerichtet sein, von einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, gefüllt und/oder durchströmt zu werden. Ferner kann der Faserinnenraum 18 mit den Poren 16 fluidverbunden sein, um es der Flüssigkeit zu erlauben, in die Poren 16 einzuströmen und die Poren 16 zu füllen.
Unter einer Hohlfaser oder Faser im Sinne der vorliegenden Anmeldung kann ein im Verhältnis zu seiner Länge dünnes, biegsames Gebilde verstanden werden. „biegsamen“ (auch „duktilen“) kann verstanden werden, dass die Hohlfaser oder Faser in Längsrichtung keine Druckkräfte, sondern nur Zugkräfte aufnehmen kann und unter Druckbelastung knicken. Ferner kann sich die biegsame Hohlfaser auf leichte Weise biegen lassen, beispielsweise auf eine Rolle aufwickeln lässt und/oder zu Bündeln oder Flächengebilden, wie hierin beschrieben, verarbeiten lässt, ohne sich dabei plastisch zu verformen oder zu brechen, z.B. ohne einem Sprödbruch zu unterliegen, wie es beispielsweise bei harten und spröden Materialien, wie zum Beispiel Keramik oder Glas, der Fall sein kann.
Die Poren 16 der mindestens einen Hohlfaser 12 können erfindungsgemäß so ausgestaltet sein, dass die Flüssigkeit daran gehindert wird, im flüssigen Zustand über die Poren 16 der Hohlfaser 12 aus dem Faserinnenraum 18 nach außerhalb der Hohlfaser 12 auszutreten, und dass es gleichzeitig der Flüssigkeit erlaubt ist, in den Poren 16 an einer Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und dem gasförmigen Medium unter Erzeugung von Verdunstungskälte zu verdunsten und im gasförmigen Zustand über die Poren 16 der Hohlfaser 12 aus dem Faserinnenraum 18 der Hohlfaser 12 nach außerhalb der Hohlfaser 12 auszutreten.
Mit anderen Worten sind die Poren 16 der mindestens einen porösen Hohlfaser 12 in dem in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebilde 10 so ausgestaltet, dass die Flüssigkeit im flüssigen Zustand in den Poren 16 der Hohlfaser 12 verbleibt und nur im gasförmigen Zustand aus den Poren 16 der Hohlfaser 12 austreten kann, wodurch beim Übergang der Flüssigkeit in den gasförmigen Zustand (d.h. Verdunstung der Flüssigkeit an der Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und dem gasförmigen Medium) Verdunstungskälte erzeugt wird. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Hohlfaser 12 und ihrer Poren 16 kann das weiter unten beschriebene Funktionsprinzip basierend auf adiabatischer Kühlung durch das flüssigkeitsgefüllte Fasergebilde 10 erreicht werden.
Wie in 1 gezeigt, kann die Hohlfaser 12 zumindest im Wesentlichen zylinderförmig oder schlauchförmig ausgebildet sein und mit mehreren Poren 16 versehen sein. Die Gestalt der Hohlfaser 12 ist aber nicht hierauf beschränkt und kann auch andere Gestalten umfassen. Zum Beispiel kann die Hohlfaser 12 im Querschnitt betrachtet oval, dreieckig, viereckig, beispielsweise quadratisch, fünfeckig, sechseckig und dergleichen sein. Ferner können die Porosität und der Porendurchmesser PD variieren, was später detaillierter beschrieben wird, und 1 stellt lediglich eine schematische, nicht einschränkende Darstellung einer Hohlfaser 12 dar. Bezugnehmend auf 2 kann die Umfangswand 14 der Hohlfaser 12 beispielsweise auch als eine netzartig dreidimensionale Struktur mit mehreren Netzlagen ausgebildet sein, zum Beispiel aufgrund einer entsprechend hohen Porosität der der Hohlfaser 12. 2 stellt die dreidimensionale Netzstruktur einer solchen Umfangswand 14 einer Hohlfaser 12 anhand einer Rasterelektronenmikroskop-aufnahme dar. Sowohl 1 als auch 2 stellen lediglich beispielhafte Ausgestaltungen der Hohlfaser 12 dar und sind nicht als einschränkend zu verstehen. Es versteht sich, dass zahlreiche Variationen und Abwandlungen der Hohlfaser 12 im Lichte der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung möglich sind.
Das in der vorliegenden Erfindung genutzte Fasergebilde 10 kann auf zahlreiche Arten ausgestaltet sein, und die mindestens eine Hohlfaser kann auf zahlreiche Arten im Fasergebilde 10 angeordnet sein. Bezugnehmend auf 3 und 4 kann ein beispielhaftes Fasergebilde 10 mehrere der porösen Hohlfaser 12 aufweisen, welche in Gestalt eines länglichen Faserbündels 20 angeordnet sind. Mit anderen Worten kann das Fasergebilde 10 als bündelartiges Fasergebilde ausgebildet sein. Zum Zusammenhalten des Faserbündels 20 kann mindestens eines von einem ersten Verbindungselement 30 an einem erstem Endabschnitt 24 des Faserbündels 20 und einem zweiten Verbindungselement 32 an einem zweiten Endabschnitt 26 des Faserbündels 20 vorgesehen sein. Das mindestens eine Verbindungselement 30, 32 kann die einzelnen Hohlfasern 12 des Faserbündels 20 umgeben und die einzelnen Hohlfasern des Faserbündels 20 miteinander verbinden und zusammenhalten. Mindestens eines von dem ersten und dem zweiten Verbindungselement 30, 32 kann eine Verbindungshülse (wird später näher beschrieben), mit welcher die Hohlfasern durch Verkleben mittels eines Klebstoffmaterials, zum Beispiel mittels eines Kunstharzes, beispielsweise Epoxidharz, verbunden sind, aufweisen. Wie in 4 gezeigt, ist beispielsweise das erste Verbindungselement 30 an dem ersten Endabschnitt 24 in Längsrichtung des Faserbündels 20 vorgesehen und ist das zweite Verbindungselement 32 an dem zweiten Endabschnitt 26 in Längsrichtung des Faserbündels 20 vorgesehen. Auch wenn in 5 dargestellt ist, dass die Hohlfasern von dem Verbindungselement vor- oder überstehen, so ist dies rein beispielhaft. Die Hohlfasern des Fasergebildes auch so abgeschnitten sein, dass diese nicht von dem Verbindungselement vor- oder überstehen.
Bezugnehmend auf 6 kann das in der vorliegenden Erfindung genutzte Fasergebilde 10 mehrere der porösen Hohlfaser 12 aufweisen, welche in Gestalt eines Flächengebildes 40 (z.B. ähnlich einem textilen Flächengebilde) ausgebildet sind. Das aus den porösen Hohlfasern 12 gebildete Flächengebilde 40 kann ein- oder mehrlagig ausgestaltet sein. Beispielsweise kann das aus den porösen Hohlfasern 12 gebildete Flächengebilde 40 eine Matte, ein Gewebe (wie in 6 gezeigt), ein Geflecht, ein Vlies oder dergleichen sein. Wie in 6 gezeigt, kann ein gewebeartiges Flächengebilde 40 eine erste Mehrzahl 42 von erfindungsgemäßen Hohlfasern und eine zweite Mehrzahl 44 von erfindungsgemäßen Hohlfasern aufweisen, wobei sich die erste Mehrzahl 42 von erfindungsgemäßen Hohlfasern in einer ersten Richtung erstreckt und sich die zweite Mehrzahl 44 von erfindungsgemäßen Hohlfasern in einer von der ersten Richtung unterschiedlichen zweiten Richtung erstreckt. Auch wenn das gewebeartige Flächengebilde 40 in 6 aus Veranschaulichungsgründen aus eher unregelmäßig zueinander angeordneten Hohlfaser mit verhältnismäßig großer Maschenweite gebildet ist, ist es zu verstehen, dass ein gewebeartige Flächengebilde 40 aus erfindungsgemäßen Hohlfasern auch regelmäßig (z.B. mit senkrecht zueinander stehenden Fasern) und engmaschig ausgebildet werden sein.
Außerdem kann das gewebeartige Flächengebilde 40 Verbindungselemente 50 an Endabschnitten der Hohlfasern, welche auf die gleiche Weise wie die Verbindungselemente 30, 32 in 4 ausgestaltet sind, aufweisen, um die Endabschnitte von zusammengehörigen (z.B. in die gleiche Richtung verlaufenden) Hohlfasern in dem gewebeartige Flächengebilde 40 an beiden Endabschnitten miteinander zu verbinden und zusammenhalten.
Wie nachfolgend noch unter Bezugnahme auf 12 beschrieben wird, sind die vorstehend genannten Verbindungselemente zudem dazu geeignet, eine Fluidverbindung zwischen dem Fasergebilde 10 und Flüssigkeitsleitungen zu ermöglichen.
Wie oben erläutert, ist das in der vorliegenden Erfindung genutzte Fasergebilde 10 aus einem hydrophoben Kunststoffmaterial ausgebildet. Als hydrophobe Materialen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Materialien mit allgemein hydrophoben Eigenschaften anzusehen, was zum Beispiel auch sogenannte superhydrophobe Materialien einbezieht. Dabei ist zu verstehen, dass der Begriff „hydrophob“ (oder auch „wasserabweisend“ genannt) auch ein Material mit geringer bis sehr geringer Benetzbarkeit einschließt. Zum Beispiel kann darunter verstanden werden, dass ein Kontaktwinkel zwischen einem Tropfen der zum Befüllen der Hohlfaser verwendeten Flüssigkeit (z.B. Wasser) und der Oberfläche des hydrophoben Materials zumindest im Wesentlichen 90 Grad (wobei „zumindest im Wesentlichen“ hier zum Beispiel +/- 10 Grad oder zum Beispiel +/- 5 Grad bedeuten kann) oder mehr als 90 Grad, beispielsweise bis zu theoretisch idealen 180 Grad beträgt. Ferner ist zu verstehen, dass es bei der aus hydrophobem Material ausgebildeten Hohlfaser im Sinne der vorliegenden Erfindung ausreichend sein kann, dass die mit der zum Befüllen der Hohlfaser verwendeten Flüssigkeit (z.B. Wasser) in Kontakt kommende Oberfläche der Hohlfaser hydrophobe Eigenschaften aufweist. Somit können auch Verbundmaterialen aus einem Kernmaterial und mit einer nach außen hin exponierten Oberflächenschicht mit hydrophoben Eigenschaften als „hydrophobe Materialien“ im Sinne der vorliegenden Erfindung geeignet sein. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann sich ein hydrophobes Kunststoffmaterial auf ein Material beziehen, welches zum Beispiel aus der Gruppe, welche aus einem Polyethylenmaterial, beispielsweise Hartpolyethylen, kurz HDPE, einem Fluorkunststoffmaterial, beispielsweise Polyvinylidenfluorid, kurz PVDF, einem Polypropylenmaterial, kurz PP, und einer Kombination aus diesen gebildet ist, ausgewählt ist. Die vorliegende Erfindung ist ferner nicht auf die oben genannte Gruppe von Materialien beschränkt und der Fachmann versteht, dass ein beliebiges hydrophobes Material verwendet werden kann, solange aus dem beliebigen hydrophoben Material eine poröse Hohlfaser mit den erfindungsgemäßen Eigenschaften hergestellt werden kann.
Eine Hohlfaser des in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes kann ferner einen oder mehrere Zusatzstoffe aufweisen, um dem Fasergebilde weitere gewünschte positive Eigenschaften zu verleihen. So kann die mindestens eine Hohlfaser des Fasergebildes beispielsweise einen Zusatzstoff zur Erhöhung der UV-Beständigkeit enthalten, beispielsweise bekannten Lichtschutzmitteln und UV-Absorber, wie zum Beispiel organische UV-Absorber, Radikalfänger (beispielhaft seien hier sog. HALS - Englisch „Hindered Amine Light Stabilizers“ - genannt) und anorganische UV-Absorber (beispielhaft seien hier Titandioxid oder Zinkoxid genannt). Zusätzlich oder alternativ kann die Hohlfaser (d.h. z.B. ohne Verschluss der Porenstruktur der Hohlfaser) mittels einer vor UV-Licht schützenden Beschichtung (z.B. eine Beschichtung aus einem der vorgenannten Lichtschutzmittel, UV-Absorber und einer Kombination daraus) beschichtet sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine Hohlfaser des in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes beispielsweise ein Material mit antibakterieller Wirkung, zum Beispiel Silber, enthalten, was der Hohlfaser antibakterielle Eigenschaften verleihen kann.
In zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das in der vorliegenden Erfindung genutzte Fasergebilde ferner eine oder mehrere der nachfolgend genannten Eigenschaften aufweisen, ist jedoch nicht auf diese beschränkt. Der Fachmann auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung wird verstehen, dass je nach Anwendung auch andere Eigenschaften oder andere Kombinationen von Eigenschaften vorgesehen werden können.
Bezugnehmend insbesondere auf 3 kann die mindestens eine Hohlfaser 12 des in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes 10 eine Faserdicke FD von 0,2 mm bis 2,0 mm. Beispielsweise kann die Faserdicke zumindest im Wesentlichen 0,4 mm, 0,5 mm, 0,6mm, 0,7 mm, 0,8 mm, 0,9 mm, 1,0 mm, 1,1 mm, 1,2 mm, 1,3 mm, 1,4 mm, 1,5 mm, 1,6 mm,1,7 mm oder 1,8 mm, betragen. Die Faserdicke FD kann sich hierbei zum Beispiel auf einen Außenumfangsdurchmesser der mindestens einen Hohlfaser des Fasergebildes beziehen. Das Fasergebilde 10 kann auch mehrere Hohlfasern 12 mit unterschiedlichen Faserdicken aufweisen, beispielsweise können die Faserdicken unterschiedlicher Hohlfasern 12 zueinander um von zumindest im Wesentlichen 0 mm bis ± 1,0 mm variieren.
Ferner kann eine Wandstärke WS der Umfangswand 14 einer Hohlfaser 12 des Fasergebildes 10 von 0,01 mm bis 0,1 mm betragen. Beispielsweise kann die Wandstärke WS der Umfangswand 14 der Hohlfaser 12 zumindest im Wesentlichen 0,03 mm, 0,04 mm, 0,05 mm, 0,06 mm, 0,07 mm oder 0,08 mm betragen. Das Fasergebilde 10 kann auch mehrere Hohlfasern 12 mit unterschiedlichen Wandstärken WS der Umfangswand 14 aufweisen, beispielsweise können die Wandstärken WS unterschiedlicher Hohlfasern 12 zueinander um von zumindest im Wesentlichen 0 mm bis ± 0,05 mm variieren.
Die vorstehend angegebenen Wertebereiche für die Faserdicke FD und die Wandstärke WS der mindestens einen Hohlfaser sind vorteilhaft bei der Erzielung einer stabilen, zugleich aber flexiblen (d.h. biegsamen) Hohlfaser, sind jedoch nicht als einschränkend zu verstehen. So können die Faserdicke FD und die Wandstärke WS der mindestens einen Hohlfaser auch andere Werte aufweisen, sofern dies für die jeweilige Anwendung oder Verwendung erforderlich und/oder vorteilhaft(er) ist.
Zudem können die Poren 16 in der Umfangswand 14 der mindestens einen Hohlfaser des in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes einen Porendurchmesser PD von 0,01 µm bis 1,0 µm, beispielsweise zumindest im Wesentlichen 0,02 µ, aufweisen (siehe 3). Beispielsweise kann ein Durchmesser der Poren zumindest im Wesentlichen 0,02 µm, 0,03 µm, 0,04 µm, 0,05 µm, 0,06 µm, 0,07 µm, 0,08 µm oder 0,09 µm betragen. Innerhalb einer jeweilige Hohlfaser eines in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes können die Durchmesser der Poren unterschiedlich sein und zueinander variieren. Auch kann sich ein durchschnittlicher Porendurchmesser einer Hohlfaser in einem Fasergebilde von einem durchschnittlichen Porendurchmesser einer anderen Hohlfaser in dem Fasergebilde unterscheiden.
Die Porosität der mindestens einen Hohlfaser 12 kann 30% bis 90% betragen. Beispielsweise kann eine Porosität der mindestens einen Hohlfaser 12 zumindest im Wesentlichen 40%, 50%, 60%, 70% oder 80% betragen. Eine durchschnittliche Porosität einer Hohlfaser 12 in einem Fasergebilde 10 kann sich von einer durchschnittlichen Porosität einer anderen Hohlfaser 12 in dem Fasergebilde 10 unterscheiden. Die Porosität der Hohlfaser kann das Verhältnis eines durch die Poren 16 eingenommenen Volumens in der Umfangswand 14 zu einem Gesamtvolumen der Umfangswand 14 angeben.
Die vorstehend beschriebenen physikalischen Eigenschaften und Materialeigenschaften können auf individuelle Weise für einzelne Hohlfasern eines erfindungsgemäßen Fasergebildes gelten, können aber zumindest im Wesentlichen identisch für alle Hohlfasern eines erfindungsgemäßen Fasergebildes gelten. In einer beispielhaften Ausführungsform des Fasergebildes 10 (z.B. mit mindestens einer Hohlfaser nach 1) kann beispielsweise die Faserdicke der Hohlfaser(n) 0,4 mm betragen, kann die Wandstärke der Umfangswand der Hohlfaser(n) 0,05 mm betragen, kann der Durchmesser der Poren in der Umfangswand der Hohlfaser(n) 0,02 µm betragen und kann die Porosität der Umfangswand der Hohlfaser(n) 50% betragen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese beispielhafte Ausführungsform beschränkt und weitere beispielhafte Ausführungsformen auch andere Werte, insbesondere innerhalb der oben erläuterten Wertebereiche, aufweisen.
Die vorstehend erläuterten Parameter können ferner durch den Fachmann durch eine Vielzahl von dem Fachmann bekannten Methoden ermittelt und verifiziert werden. Nachfolgend werden beispielhafte Methoden und Techniken zur Ermittlung und Verifizierung der vorstehend erläuterten Parameter beschrieben, wobei der Fachmann auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung versteht, dass diese beispielhaften Methoden und Techniken als nicht einschränkend anzusehen sind, und der Fachmann kann geeignete weitere Methoden und Techniken zur Bestimmung der vorstehend erläuterten Parameter ermitteln und anwenden.
So können die Faserdicke FD und die Wandstärke WS einer in der vorliegenden Erfindung genutzten Hohlfaser anhand einer Rastermikroskop-Aufnahme eines Querschnitts der Hohlfaser gemessen und verifiziert werden. Dabei können eine repräsentative Faserdicke FD und die Wandstärke WS einer Hohlfaser durch Mittelwertbildung von mehreren Messstellen ermittelt werden. Beispielsweise kann eine einzelne Hohlfaser an mehreren Stellen, zum Beispiel zehn Stellen, geschnitten werden und der resultierende Querschnitt an diesen zehn Stellen mit einem Mikroskop, beispielsweise einem Lichtmikroskop oder Rasterelektronenmikroskop, untersucht werden. An diesen zehn Stellen können unter dem Mikroskop zehn Messwerte für Faserdicke FD und Wandstärke WS ermittelt werden, aus denen dann ein jeweiliger Mittelwert durch Summation der Messwerte und Division durch den Wert 10 erlangt werden kann. Die resultierenden Mittelwerte können dann als für diese Hohlfaser repräsentative Faserdicke FD und Wandstärke WS angesehen werden. Es versteht sich, dass andere Arten der Mittelwertbildung sowie mehr Messstellen und Messwerte verwendet werden können.
Der Porendurchmesser PD und die Porosität einer Hohlfaser gemäß vorliegenden Erfindung kann beispielsweise durch dem Fachmann geläufige Standard-Messverfahren, wie zum Beispiel Quecksilberporosimetrie, gemessen und verifiziert werden. Bei der Quecksilberporosimetrie wird Quecksilber als eine nicht benetzende Flüssigkeit in die Poren der Hohlfaser gedrückt (intrudiert), wobei zuerst die großen Poren und bei höheren Drücken die kleineren Poren gefüllt werden. Die Abhängigkeit von Druck und Porengröße wird dabei durch die Washburn-Gleichung beschrieben und aus sogenannten Intrusionskurven erfolgt die Berechnung der Porengrößenverteilung. Das Porenvolumen kann dabei anhand der intrudierten Menge von Quecksilber ermittelt werden, während die Porengrößenverteilung über die Druckabhängigkeit der gefüllten Porengröße ermittelt werden kann. Der (z.B. dreidimensionale) Aufbau der Porenstruktur selbst kann beispielsweise anhand von Rasterelektonenmikroskop und entsprechender Vorbehandlung der Faser (z.B. Goldsputtern) betrachtet und beurteilt werden.
Nachfolgend wird das allgemeine Funktionsprinzip der vorliegenden Erfindung und näher erläutert und werden Versuchsbeispiel zur Demonstration des allgemeinen Funktionsprinzips der vorliegenden Erfindung erläutert.
Dem durch die vorliegende Erfindung erzielten Kühleffekt liegt das allgemeine Funktionsprinzip zugrunde, dass die poröse(n) Hohlfaser(n) 12 aus hydrophobem Material zunächst innen mit Flüssigkeit (z.B. Wasser) gefüllt wird (werden). Die erfindungsgemäß ausgestalteten Poren 16 in Verbindung mit den hydrophoben Eigenschaften des Materials und der Oberflächenspannung der Flüssigkeit führen dann dazu, dass es zu keinem direkten Wasserdurchtritt durch die Poren 16 kommen kann. Durch die Porosität der erfindungsgemäßen Hohlfaser 12 ist die innenliegende Flüssigkeit immer in direkten Kontakt mit dem außen befindlichen gasförmigen Medium (z.B. Luft). Die Umfangswand 14 der Hohlfaser 12 ist dabei vergleichbar mit einem Netz, welches die Flüssigkeit innen einsperrt, während die Flüssigkeit an der Phasengrenze zum gasförmigen Medium spontan verdunsten kann und im gasförmigen Zustand durch die Poren 16 der Hohlfaser 12 durchtreten kann. Die Verdunstung erfolgt spontan aufgrund der Porenstruktur und gefördert durch Konvektion, was wiederum zur Abkühlung der umströmten Hohlfaser 12 und dem vorbeiströmenden gasförmigen Medium führt (Verdunstungskälte, adiabate Kühlung). Dieser Effekt kann beispielsweise durch Zwangsbelüftung (z.B. durch Anströmen des mit Flüssigkeit gefüllten Fasergebildes 10 mit einem Gebläse oder einem Lüfter) weiter verstärkt werden, insbesondere kann dadurch die Verdunstungsleistung erhöht werden (Verbesserung des Konzentrationsgradienten), was zu einer Wirkungsgradverbesserung des Kühleffekts führt.
Auch wenn hierin als beispielhafte Flüssigkeit Wasser und als beispielhaftes gasförmiges Medium Luft genannt werden, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt und können auch andere Flüssigkeiten und gasförmige Medien genutzt werden, solange Verdunstungskälte durch Phasenübergang der Flüssigkeit bei Kontakt mit dem gasförmigen Medium an der Phasengrenze zwischen Flüssigkeit und gasförmigen Medium erzeugt werden kann und dabei die Flüssigkeit in den Poren 16 der Hohlfaser 12 des Fasergebildes 10 verbleibt (d.h. ohne im flüssigen Zustand nach außerhalb der Hohlfaser 12 des Fasergebildes 10 auszutreten).
Die Kühleigenschaften des in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes 10 unter Verwendung von Verdunstungskälte können unter einer Vielzahl von Betriebsbedingungen erzielt werden. Rein beispielhaft können Standard-Betriebsbedingungen, unter denen Fasergebilde 10 effektiv eingesetzt werden können, die nachfolgenden Betriebs- und Umgebungsbedingungen umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt.
Eine Temperatur der Flüssigkeit, mit welcher die Hohlfaser(n) 12 des in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes 10 im Betrieb gefüllt ist, kann im Bereich von 10 °C bis 40 °C liegen, beispielsweise zumindest im Wesentlichen 25 °C ± 5 °C betragen, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Der Druck der Flüssigkeit, mit welcher die Hohlfaser(n) 12 des Fasergebildes 10 im Betrieb gefüllt ist, kann maximal 4 bar betragen, beträgt beispielsweise bevorzugt gleich oder weniger als 1 bar, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Bei höheren Flüssigkeitsdrücken als 4 bar hat sich gezeigt, dass die Gefahr von Flüssigkeitsaustritt in flüssigem Zustand besteht, da die Oberflächenspannung der Flüssigkeit (z.B. des Wassers) überwunden wird und die Flüssigkeit dann doch in flüssigem Zustand (und nicht nur gasförmig) durch die Poren 16 austritt. Diese Eigenschaft eignet sich allerdings auch für einen Dichtigkeitstest der Hohlfaser 12, indem die Hohlfaser 12 nach ihrer Herstellung mit einer Flüssigkeit mit bis zu 4 bar gefüllt wird und dabei an der Außenseite trocken bleiben muss. Tritt bereits bei unter 4 bar Flüssigkeit aus, so wird die Hohlfaser 12 als qualitativ unzureichend angesehen und ausgesondert. Dieser Dichtigkeitstest kann an einzelnen Hohlfasern oder an Fasergebilden (z.B. Faserbündeln, Flächengebilden oder dergleichen) im Rahmen der Herstellung (z.B. als Endkontrolle) vorgenommen werden. Ferner kann mit diesem Dichtigkeitstest zusätzlich ein Nachweis für einen keimfreien Trockenbetrieb geführt werden, was beispielsweise durch regulatorische Anforderungen durch den Gesetzgeber gefordert werden kann.
Ferner kann die Temperatur des zu kühlenden gasförmigen Mediums, welches das Fasergebilde 10 im Betrieb um- und/oder durchströmt, im Bereich von 10 °C bis 50 °C liegen, beispielsweise zumindest im Wesentlichen 25 °C ± 5 °C betragen, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Die Anströmgeschwindigkeit, mit welcher das zu kühlende gasförmige Medium, das Fasergebilde 10 im Betrieb anströmt, kann im Bereich von durch konventionelle Gebläse und Lüfter erreichbaren Strömungsgeschwindigkeiten liegen, beispielsweise im Bereich von 0,2 m/Sekunde bis 2 m/Sekunde (z.B. insbesondere typischerweise 1 m/Sekunde bis 1,5 m/Sekunde) liegen, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Der Druck des zu kühlenden gasförmigen Mediums kann beispielsweise dem (je nach Höhenlage) umliegenden Atmosphärendruck entsprechen und ist auf keinen bestimmten Druck beschränkt. Die relative Feuchtigkeit des zu kühlenden gasförmigen Mediums kann variieren und kann beispielsweise von den Umgebungsbedingungen (z.B. Wetterlage, Temperatur) abhängig sein, beispielsweise kann die relative Feuchtigkeit im Bereich zwischen 0% bis 80% liegen, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Im Fall von Wasser als Flüssigkeit und Luft als gasförmiges Medium kann beispielsweise die Grenze des adiabaten Kühleffekts der vorliegenden Erfindung bei mit Wasserdampf vollgesättigter Luft erreicht werden.
Der Kühleffekt eines in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes 10 kann auf zahlreiche Weisen demonstriert und verifiziert werden. So kann der Kühleffekt eines Fasergebildes 10 im Allgemeinen zum Beispiel dadurch demonstriert und verifiziert werden, dass die mindestens eine Hohlfaser 12 des erfindungsgemäßen Fasergebildes 10 mit Wasser als Flüssigkeit gefüllt wird (z.B. mit einer Wassertemperatur von 25 °C ± 5 °C und einem Druck von 1 Bar oder weniger). Das Fasergebilde 10 wird dann der Umgebungsluft als gasförmiges Medium mit einer Lufttemperatur, welche vergleichbar (z.B. ± 2 °C) mit der Wassertemperatur ist, ausgesetzt (beispielsweise Umgebungsluft mit einer Lufttemperatur von 25 °C ± 5 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 40% bis 60% unter Atmosphärendruck). Dabei verbleibt das Wasser vollständig in der mindestens einen Hohlfaser (d.h. die mindestens eine Hohlfaser bleibt außen stets trocken), während ein spontaner Kühleffekt auftritt. Eines oder beide der Längsenden des Fasergebildes bzw. deren Hohlfaser(n) können dabei zum Beispiel verschlossen werden. Luft und Wasser können dabei eingangs zum Beispiel auf dieselbe Temperatur eingestellt werden bzw. das Wasser kann zu Beginn/bei Befüllung dieselbe Temperatur haben wie die Umgebungsluft. Unter dem spontanen Kühleffekt kann verstanden werden, dass sich in Reaktion auf das Befüllen mit Wasser und die resultierende Verdunstungskälte die mindestens eine Hohlfaser des erfindungsgemäßen Fasergebildes und die sie umgebende Umgebungsluft um mindestens 2 Grad Celsius (beispielsweise um mindestens 3 Grad Celsius, zum Beispiel um mindestens 5 Grad Celsius, zum Beispiel um mindestens 10 Grad Celsius) abkühlt, insbesondere auf unterhalb der Wassertemperatur abkühlt, wenn die Wassertemperatur niedriger als die Umgebungstemperatur ist. Die Abkühlung des Fasergebildes 10 und der Umgebungsluft kann beispielsweise anhand einer Wärmebildkamera oder eines Infrarot-Thermometers verifiziert werden.
Auch kann der Kühleffekt eines in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes 10 zum Beispiel dadurch demonstriert und verifiziert werden, dass ebenso ein Kühleffekt auftritt, wenn die mindestens eine Hohlfaser des erfindungsgemäßen Fasergebildes mit Wasser als Flüssigkeit durchströmt wird und das wassergefüllte Fasergebilde durch Umgebungsluft mittels eines konventionellen oder handelsüblichen Gebläses angeströmt wird. Auch dabei tritt ein der oben beschriebene spontane Kühleffekt auf, während das Wasser in der mindestens einen Hohlfaser verbleibt (d.h. die mindestens eine Hohlfaser außen trocken bleibt).
In einem beispielhaften Versuchsbeispiel wurde ein Fasergebilde 10 in Form von vier vertikal angeordneten Bündeln der erfindungsgemäßen Hohlfasern 12 mit insgesamt ungefähr 6 m² Faserfläche und einer Anströmfläche von 60 cm x 30 cm verwendet. Das zu kühlende gasförmige Medium war Luft, und die die Umgebungstemperatur der Luft und die relative Luftfeuchtigkeit betrugen 28,2 °C und ungefähr 40%. Die eingesetzte Flüssigkeit war Wasser und die Wassertemperatur lag bei 26,4 °C. Nach der Füllung der Hohlfasern 12 mit Wasser kühlten diese spontan durch reine Konvektion auf ungefähr 18,6 bis 20,3 °C ab (gemessen mittels Wärmebildkamera und Infrarot-Thermometer). Die gemessene Verdunstungsmenge bei den ungefähr 6 m² Faserfläche des Versuchsaufbaus lag bei ungefähr 300 ml Wasser pro Stunde. Als Vergleichsbeispiel wurden unter den gleichen Umgebungsbedingungen parallel dazu nicht mit Wasser gefüllte Hohlfasern 12 beobachtet, wobei Temperaturmessungen an diese unbefüllten Hohlfasern 12 ergaben, dass diese auf der Umgebungstemperatur von 28,2 °C verblieben. Es konnte festgestellt werden, dass während des gesamten Versuchs die mit Wasser gefüllten Hohlfasern 12 an ihrer Außenseite trocken blieben. Ein Austritt von flüssigem Wasser aus den gefüllten Hohlfasern 12 konnte zu keinem Zeitpunkt festgestellt werden.
Aufgrund der oben beschriebenen Dichtigkeit und des Trockenbetriebs des Fasergebildes 10 kann das Fasergebilde 10 - anders als die konventionellen mit Wasser gesättigten Matten und Vliese - im Betrieb auf zahlreiche Weisen angeordnet werden. So muss das in der vorliegenden Erfindung genutzte Fasergebilde 10 nicht zwangsläufig mit seiner Längsrichtung (z.B. der Längsrichtungen seiner Hohlfasern) vertikal entlang der Schwerkraftrichtung angeordnet werden, sondern kann auch eine schräge oder waagrechte (d.h. zur Schwerkraftrichtung im Wesentlichen senkrechte) Anordnung einnehmen.
Mit anderen Worten kann die mindestens eine Hohlfaser 12 des Fasergebildes 10 - je nach Anwendungsfall und Anwendungsumgebung - zumindest im Wesentlichen vertikal entlang der Schwerkraftrichtung verlaufend, zumindest im Wesentlichen schräg zur Schwerkraftrichtung verlaufend oder zumindest im Wesentlichen waagrecht verlaufend angeordnet werden, ohne dass dabei die Funktionsweise und der resultierende Kühleffekt des Fasergebildes 10 beeinträchtigt wird. Im Gegensatz zu konventionellen mit Wasser gesättigten Matten und Vliese, welche im Wesentlichen zwangsläufig vertikal angeordnet sind, damit das genutzte Wasser abfließen kann, bietet die vorliegende Erfindung somit neuartige Anordnungsmöglichkeiten und neue Designfreiheitsgrade für adiabate Kühlsysteme.
Nachfolgend werden beispielhafte Anwendungen und Verwendungen eines Fasergebildes 10 näher beschrieben.
Das Fasergebilde 10 kann - in unterschiedlichen Anordnungen der Hohlfasern 12 - für zahlreiche adiabate Kühlanwendungen eingesetzt werden. So kann ein Fasergebilde 10 mit einer oder mehreren hydrophobe Hohlfasern als Verdunstungsfläche zur adiabaten Kühlung eines das Fasergebilde um- und/oder durchströmenden gasförmigen Mediums verwendet werden. Das Fasergebilde 10 mit einer oder mehreren hydrophobe Hohlfasern kann dabei auf zahlreiche beispielhafte Weisen, welche hierin beschrieben sind, ausgestaltet sein. Ferner kann das Fasergebilde 10 beispielsweise in einer hierin beschriebenen Vorrichtung zur adiabaten Kühlung zur Anwendung kommen.
Ein beispielhafter, aber nicht einschränkender Anwendungsbereich eines Fasergebildes 10 liegt beispielsweise in raumlufttechnischen Anlagen für Gebäude. So kann ein Fasergebilde 10 in Gestalt eines oder mehrerer Bündel oder in Gestalt eines Flächengebildes in einer zentralen Gebäudeklimatisierungsanlage, insbesondere in Rückkühlanlagen, Rückkühlwerken und hybriden Rückkühlwerken, an Stelle der bisher üblichen mit Wasser gesättigten Matten und Vliese in konventionellen Kühlsystemen verwendet werden.
Zusätzlich oder alternativ kann das Fasergebilde 10 in Gestalt eines oder mehrerer Bündel oder in Gestalt eines Flächengebildes als Verdunstungsfläche zur adiabaten Vorkühlung von Kühlluft 402, welche über einen Wärmetauscher 400 einer Gebäudeklimatisierungsanlage (z.B. einer Rückkühlanlage) geführt wird, verwendet werden. Eine beispielhafte schematische Anordnung, in welcher ein Fasergebilde 10 in Gestalt eines oder mehrerer Bündel oder in Gestalt eines Flächengebildes als Verdunstungsfläche genutzt wird, ist beispielsweise in 13 gezeigt. Dabei kann über ein oberhalb des Wärmetauschers 400 angebrachtes Gebläse 410 angesaugte Kühlluft 402 das Fasergebilde 10 durch oder umströmen. Die Kühlluft kann durch Verdunstungskühlung am Fasergebilde 10 abgekühlt werden (Vorkühlung) und kann als vorgekühlte Kühlluft 403 dann im Inneren der Kühlanlage auf den Wärmetauscher 400 treffen und diesen beispielsweise durchströmen (siehe gestrichelten Pfeil). Die Wärme eines zu kühlenden Mediums 405 im Wärmetauscher 400 kann durch den Wärmetauscher an die vorgekühlte Kühlluft 403 übertragen werden, während sich das zu kühlende Medium 405 im Wärmetauscher 400 abkühlt. Die wieder erwärmte Kühlluft 404 kann dann über das oberhalb des Wärmetauschers angebrachte Gebläse 410 nach oben ausgeblasen werden. Das abgekühlte Medium 405 im Wärmetauscher 400 kann im Gebäude wiederum zur Kühlung von Räumen oder Geräten genutzt werden.
Ferner kann ein Fasergebilde 10 in Gestalt eines oder mehrerer Bündel oder in Gestalt eines Flächengebildes auch für die individuelle Einzelraumklimatisierung verwendet werden. Beispielsweise kann ein Fasergebilde 10 in Gestalt eines oder mehrerer Bündel oder in Gestalt eines Flächengebildes in einem portablen Klimagerät, welches beispielsweise nach dem Prinzip einer noch zu beschreibenden Vorrichtung (z.B. einer Vorrichtung nach 7) funktionieren kann, verwendet werden. Das portable Klimagerät kann ferner ein eigenes Gebläse aufweisen oder so ausgestaltet sein, dass das Fasergebilde nach außen exponiert ist und durch einen handelsüblichen Ventilator angeblasen werden kann. Hierdurch kann der durch einen Ventilator erzeugte Kühleffekt weiter verbessert werden und auf energieeffiziente Weise eine effektive Einzelraumkühlung erzielt werden. Ein weiterer beispielhafter, aber nicht einschränkender Anwendungsbereich eines Fasergebildes 10 liegt ferner in der Kühlung von Fahrzeuginnenräumen, beispielsweise auf Schiffen (z.B. Kreuzfahrtschiffen, Containerschiffen, etc.), wozu das Fasergebilde 10 in Gestalt eines oder mehrerer Bündel oder in Gestalt eines Flächengebildes auf ähnliche Weise wie in Gebäudeklimatisierungsanlagen verwendet werden kann.
Aufgrund des durch das Funktionsprinzip der vorliegenden Erfindung bedingten Trockenbetriebs und der sich durch die vorliegende Erfindung ergebenden Designfreiheitsgrade ergeben sich für das in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebilde 10 ferner weitere Anwendungsgebiete. So kann ein als Flächengebilde ausgebildetes Fasergebilde als Beschattungseinrichtung oder Verdunkelungseinrichtung mit integrierter Kühlfunktion verwendet werden. Beispielsweise können die porösen Hohlfasern zu einem textilen Flächengebilde ähnlich einem konventionellen Vorhang unter Beibehaltung ihrer Fähigkeit, von Wasser durchströmt zu werden, verwebt werden.
Eine beispielhafte, aber nicht einschränkende Anwendung des in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes in einer Vorrichtung 100 zur adiabaten Kühlung der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 7 bis 11 näher beschrieben.
Eine Vorrichtung 100 zur adiabaten Kühlung gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise für die oben geschilderten Anwendungen verwendet werden, beispielsweise im Bereich der zentralen Klimatisierung (z.B. mittels Rückkühlanlagen und dergleichen) oder der Einzelraumklimatisierung in Gebäuden sowie in Fahrzeuge, wie zum Beispiel Schiffen.
Nachfolgend wird zunächst die Vorrichtung 100 gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung allgemein unter Bezugnahme auf die 7 bis 11 beschrieben. Ferner werden die in den 7 bis 11 gezeigten bestimmten Ausführungsformen (Vorrichtungen 100a bis 100c) im Detail näher beschrieben.
Die Vorrichtung 100 gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann hierzu mindestens ein Fasergebilde 10, wie hierin beschrieben, aufweisen. Ferner kann die Vorrichtung 100 eine Flüssigkeitsversorgungseinrichtung 110 aufweisen, welche mit dem mindestens einen Fasergebilde 10 über (noch zu beschreibende) Flüssigkeitsleitungen fluidverbunden ist und welche dazu eingerichtet ist, den Faserinnenraum 14 und die Poren 16 der mindestens einen Hohlfaser 12 des mindestens einen Fasergebildes 10 mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, zu füllen.
Die Vorrichtung 100 kann ferner so eingerichtet sein, dass das mindestens eine Fasergebilde 10 durch ein gasförmiges Medium, vorzugsweise Luft, um- und/oder durchströmt wird. Wie in 10 und 11 dargestellt, kann die Vorrichtung 100 beispielsweise einen Strömungskanal 200, in welchem das mindestens eine Fasergebilde 10 angeordnet ist und durch welchen das gasförmige Medium hindurchströmt aufweisen. In dem Strömungskanal 200 kann das gasförmige Medium das mindestens eine Fasergebilde 10 umströmen (z.B. einzelne Hohlfasern eines als Bündel oder Flächengebilde ausgebildeten Fasergebildes 10) und/oder durchströmen (z.B. das als Bündel oder Flächengebilde ausgebildete Fasergebildes 10 insgesamt). Wie in 10 und 11 schematisch dargestellt, kann das mindestens eine Fasergebilde 10 in dem Strömungskanal 200 vertikal entlang der Schwerkraftrichtung (siehe 10) oder waagrecht angeordnet sein (siehe 11). In einer weiteren Ausgestaltung (nicht dargestellt) kann das Fasergebilde 10 in dem Strömungskanal 200 auch schräg zur Schwerkraftrichtung angeordnet sein. Ferner kann die Vorrichtung 100 eine Lüftereinrichtung 210 aufweisen (siehe erneut 10 und 11), welche dazu eingerichtet ist, das gasförmige Medium dem Strömungskanal 200 zwangsweise zuzuführen und das mindestens eine Fasergebilde 10 zwangsweise zu belüften. Bei der Lüftereinrichtung 210 kann es sich um ein dem Fachmann in der Technik wohlbekanntes Gebläse oder einen Ventilator handeln.
Durch die Anordnung der Fasergebilde 10 in der Strömung des gasförmigen Mediums kommt die Flüssigkeit in den Poren 16 der mindestens einen Hohlfaser 12 des mindestens einen Fasergebildes 10 an einer Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und dem gasförmigen Medium in Kontakt mit dem gasförmigen Mediums. Hierdurch findet eine spontane Verdunstung statt, wobei Verdunstungskälte erzeugt wird. Mit anderen Worten entzieht die verdunstende Flüssigkeit beim Phasenübergang vom flüssigen Zustand in den gasförmigen Zustand der Umgebung, hier der Hohlfaser und dem umliegenden gasförmigen Medium, Wärme und kühlt somit die Hohlfaser und das umliegende gasförmige Medium ab. Wie hierin beschrieben tritt dabei keine Flüssigkeit im flüssigen Zustand aus den Hohlfasern 12 des Fasergebildes 10 statt. Die adiabatische Kühlung mittels des in der Strömung des gasförmigen Mediums angeordneten Fasergebildes 10 erfolgt somit auf nach außen hin trockene Weise (d.h. im Trockenbetrieb).
In zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Flüssigkeitsversorgungseinrichtung 110 im Allgemeinen eine Flüssigkeitsquelle 112 sowie eine Mehrzahl von Flüssigkeitsleitungen zur Zufuhr und Abfuhr der Flüssigkeit zum und vom mindestens einen Fasergebilde 10 aufweisen. Die Mehrzahl von Flüssigkeitsleitungen kann beispielsweise mindestens eine Zulaufleitung zum Zuführen der Flüssigkeit zum mindestens einen Fasergebilde 10 im Betrieb, mindestens eine Abführleitung zum Abführen der Flüssigkeit vom mindestens einen Fasergebilde 10 im Betrieb und/oder mindestens eine Entleerungsleitung zum Entleeren der Flüssigkeit aus dem mindestens einen Fasergebilde 10 aufweisen. Die Flüssigkeitsquelle 112 kann ein Flüssigkeitstank (z.B. ein per Hand nachfüllbarer Tank, ein Regenwasserauffangtank, ein Pufferspeicher, etc.), ein Anschluss an eine lokale Trinkwasserversorgung, ein Anschluss an eine Meerwasserentsalzungsanlage (z.B. auf Schiffen) oder dergleichen sein oder aufweisen.
Das mindestens eine Fasergebilde 10 kann anhand der Flüssigkeitsquelle 112 und der Mehrzahl von Flüssigkeitsleitungen im freien Gefälle anhand der Schwerkraft, durch hydrostatischen Druck und/oder durch von einer Pumpeneinrichtung 130 erzeugten Druck mit der Flüssigkeit versorgt. Beispielsweise kann die Flüssigkeitsversorgungseinrichtung 110 die Pumpeneinrichtung 130 aufweisen, welche mit einer oder mehreren Flüssigkeitsleitungen fluidverbunden ist und dazu eingerichtet ist, die Flüssigkeit mit einem vorbestimmten Druck an das mindestens eine Fasergebilde 10 über die eine oder die mehreren Flüssigkeitsleitungen zu fördern. Die Flüssigkeitspumpen, welche als die Pumpeneinrichtung 130 verwendet werden können, sind dem Fachmann in der Technik hinlänglich bekannt.
In zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung 100 ferner eine Spül-und-Reinigungseinrichtung 140, welche mit mindestens einer Flüssigkeitsleitung stromaufwärts des Fasergebildes 10 verbunden ist. Die Spül-und-Reinigungseinrichtung 140 kann dazu eingerichtet sein, wahlweise eine Spülung der mindestens einen Hohlfaser 12 des Fasergebildes 10 unter Verwendung einer Spülflüssigkeit durchzuführen und/oder wahlweise eine Reinigungschemikalie in die mindestens eine Flüssigkeitsleitung stromaufwärts des mindestens einen Fasergebildes 10 einzubringen, um eine in-situ Reinigung des mindestens einen Fasergebildes 10 durchzuführen. Beispielsweise kann die Spül-und-Reinigungseinrichtung 140 dazu eingerichtet sein, eine zyklische Spülung und/oder Reinigung der mindestens einen Hohlfaser 12 des Fasergebildes 10 durchgeführt werden. Beispielsweise kann zunächst eine Spülung der mindestens einen Hohlfaser 12 des Fasergebildes 10 unter Verwendung der Spülflüssigkeit durchgeführt werden, gefolgt von einer chemischen Reinigung der mindestens einen Hohlfaser 12 des Fasergebildes 10 über Einbringung der Reinigungschemikalie das Fasergebilde 10, gefolgt von einer erneuten Spülung mit der Spülflüssigkeit, um die Reinigungschemikalie wieder aus dem Fasergebilde 10 zu entfernen. Je nach Auswahl der Reinigungschemikalie kann eine Reinigung zur Aufrechterhaltung von zumindest im Wesentlichen keimfreien, hygienischen Zuständen innerhalb der mindestens einen Hohlfaser 12 des Fasergebildes 10, eine Entkalkung und Entfernung von mineralischen oder kristallinen Rückständen in der mindestens einen Hohlfaser 12 des Fasergebildes 10, eine Kombination aus Reinigung und Entkalkung und dergleichen durchgeführt werden. Die Spülflüssigkeit kann beispielsweise Wasser sein, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Die Reinigungschemikalie kann eine Reinigungschemikalie sein, welche aus der Gruppe, welche aus einer oder mehreren oxidativen Reinigungschemikalien, einer oder mehreren enzymatischen Reinigungschemikalien, einer oder mehreren alkalischen Reinigungschemikalien und einer oder mehreren sauren Reinigungschemikalien oder einer Kombination (z.B. oxydativ-alkalisch) aus diesen gebildet ist, ausgewählt ist. Eine beispielhafte umweltfreundliche Reinigungschemikalie zur Reinigung und Entkalkung ist zum Beispiel Zitronensäure, wobei die Reinigungschemikalie(n) nicht darauf beschränkt sind. Dadurch ist es möglich, die Verdunstungs- und Kühlleistung des Fasergebildes 10 und somit der Vorrichtung 100 aufrecht zu erhalten und die Kühleffizienz hoch zu halten.
Die Spül-und-Reinigungseinrichtung 140 kann zum Beispiel mindestens eine von einer Spül-Leitung und einer Reinigungsmittelzufuhr-Leitung aufweisen. Die Spül-Leitung und/oder die Reinigungsmittelzufuhr-Leitung kann mit mindestens einer Flüssigkeitsleitung stromaufwärts des mindestens einen Fasergebildes 10 (z.B. einer Zulaufleitung) fluidverbunden sei. Über die Spül-Leitung kann der damit verbundenen Flüssigkeitsleitung wahlweise die Spülflüssigkeit zugeführt werden. Über die Reinigungsmittelzufuhr-Leitung kann der mindestens einer Flüssigkeitsleitung stromaufwärts des mindestens einen Fasergebildes 10 wahlweise eine Reinigungschemikalie (z.B. eine Reinigungsflüssigkeit) zugeführt werden und/oder kann der in der mindestens einen Flüssigkeitsleitung strömenden Flüssigkeit eine Reinigungschemikalie beigemischt werden. In zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen können die Spül-Leitung und die Reinigungsmittelzufuhr-Leitung zu einer einzigen Leitung (eine kombinierte Spül-und-Reinigungsleitung 142) integriert sein. Mit anderen Worten kann dieselbe Leitung sowohl als die Spül-Leitung als auch als die Reinigungsmittelzufuhr-Leitung genutzt werden. Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die kombinierte Spül-und-Reinigungsleitung 142 weiter beschrieben.
Zur Steuerung zahlreicher Betriebsvorgänge und -abläufe kann die Vorrichtung 100 ferner eine Steuereinrichtung 150 aufweisen. Die Steuereinrichtung 150 der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise mindestens einen Prozessor, welcher dazu eingerichtet ist, Daten und Softwareprogramme zu verarbeiten, um die hierin beschriebenen Vorgänge, Betriebsabläufe und Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zu implementieren, und mindestens einen Speicher, welcher dazu eingerichtet ist, die Daten und Softwareprogramme zu speichern und an den Prozessor bereitzustellen, aufweisen.
Die Steuereinrichtung 150 kann ferner dazu eingerichtet sein, zahlreiche Steuerungs- und Überwachungsfunktionen umzusetzen. So kann die Steuereinrichtung 150 dazu eingerichtet sein, im laufenden Kühlbetrieb eine Druckprüfung durchzuführen, um eine Integrität des mindestens einen Fasergebildes 10 der Vorrichtung 100 zu überprüfen, und eine Leckage der Flüssigkeit im flüssigen Zustand aus dem mindestens einen Fasergebilde 10 zu detektieren. Die Steuereinrichtung 150 kann beispielsweise in eine vorhandene Gebäudeleittechnik eingebunden werden und über die Gebäudeleittechnik kommunikativ mit einem Intranet oder dem Internet verbunden werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuereinrichtung 150 über ein an daran angeschlossenes Fernwartungsmodul, welches beispielsweise mit einem Netzwerk und/oder dem Internet verbunden sein kann, verbunden sein, so dass Daten mit einem Server eines Betreibers oder Herstellers der Kühlvorrichtung ausgetauscht werden können, wobei die aktuellen Betriebszustände aus der Ferne ausgelesen werden können und/oder die Kühlvorrichtung gesteuert werden kann. Die Steuereinrichtung 150 kann auch mit anderen Geräten und Sensoren einer Gebäudeklimatisierungstechnik in einem Gebäude verbunden sein, so dass ein Datenaustausch möglich ist und der Betrieb der adiabaten Kühlung entsprechend der notwendigen Kühlleistung geregelt wird.
Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 150 mit mindestens einem Sensor drahtgebunden oder drahtlos verbunden sein, um Informationen von dem mindestens einen Sensor zu empfangen. Der mindestens eine Sensor kann beispielsweise ein Flüssigkeitsdurchflusssensor zur Messung einer Durchflussmenge (z.B. in Milliliter pro Stunde oder Liter pro Stunde und dergleichen) der Flüssigkeit in einer zugehörigen Flüssigkeitsleitung und/oder ein Flüssigkeitsdrucksensor zur Messung eines Drucks der Flüssigkeit in einer zugehörigen Flüssigkeitsleitung sein. Die durch die Steuereinrichtung 150 empfangenen Informationen können eine Information über den Flüssigkeitsdurchfluss, zum Beispiel über die Durchflussmenge, in den Flüssigkeitsleitungen der Flüssigkeitsversorgungseinrichtung 110 stromaufwärts und/oder stromabwärts des mindestens einen Fasergebildes 10 und/oder eine Information über den Flüssigkeitsdruck in den Flüssigkeitsleitungen der Flüssigkeitsversorgungseinrichtung 110 stromaufwärts und/oder stromabwärts des mindestens einen Fasergebilde 10 aufweisen.
Anhand der empfangenen Informationen kann die Steuereinrichtung 150 eine Integritätsprüfung des mindestens einen Fasergebildes 10 durchführen. Ferner kann die Steuereinrichtung 150 detektieren, ob eine Leckage der Flüssigkeit im flüssigen Zustand aus dem mindestens einen Fasergebilde auftritt.
Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 150 eine gemessene Durchflussmenge der Flüssigkeit oder eine Durchflussmengendifferenz zwischen einer Stelle stromaufwärts und einer Stelle stromabwärts des mindestens einen Fasergebildes 10 mit einer Solldurchflussmenge oder Solldurchflussmengendifferenz vergleichen. Die Steuereinrichtung 150 kann dann das Durchflussmengenvergleichsergebnis (z.B. eine Differenz zwischen gemessener Durchflussmenge oder Durchflussmengendifferenz und Solldurchflussmenge oder Solldurchflussmengendifferenz) mit einem Durchflussmengenschwellenwert vergleichen, um ein Durchflussmengenvergleichsergebnis zu erhalten. Die Steuereinrichtung 150 kann ermitteln, dass eine Leckage der Flüssigkeit im flüssigen Zustand aus dem mindestens einen Fasergebildes 10 auftritt und eine Integrität des mindestens einen Fasergebildes 10 beeinträchtigt ist, wenn der Durchflussmengenschwellenwert durch das Durchflussmengenvergleichsergebnis überschritten wird. Die Solldurchflussmenge oder Solldurchflussmengendifferenz kann durch die Steuereinrichtung 150 anhand von im Voraus erstellten Durchflussmengenkennfeldern ermittelt werden, welche durch Experimente im Voraus erstellt werden und Solldurchflussmengen oder Solldurchflussmengendifferenzen für die Vorrichtung 100 unter zahlreichen Umgebungsbedingungen (z.B. Temperatur und relative Feuchtigkeit des zu kühlenden gasförmigen Mediums, Flüssigkeitstemperatur, etc.) enthalten.
Zusätzlich oder alternativ kann die die Steuereinrichtung 150 einen gemessenen Druck der Flüssigkeit oder eine Druckdifferenz zwischen einer Stelle stromaufwärts und einer Stelle stromabwärts des mindestens einen Fasergebildes 10 mit einem Solldruck oder einer Solldruckdifferenz vergleichen. Die Steuereinrichtung 150 kann dann das Druckvergleichsergebnis (z.B. eine Differenz zwischen gemessenem Druck oder Druckdifferenz und Solldruck oder Solldruckdifferenz) mit einem Druckschwellenwert vergleichen, um ein Druckvergleichsergebnis zu erhalten. Die Steuereinrichtung 150 kann ermitteln, das eine Leckage der Flüssigkeit im flüssigen Zustand aus dem mindestens einen Fasergebildes 10 auftritt und eine Integrität des mindestens einen Fasergebildes 10 beeinträchtigt ist, wenn der Druckschwellenwert durch das Druckvergleichsergebnis überschritten wird. Der Solldruck oder die Solldruckdifferenz kann durch die Steuereinrichtung 150 anhand von im Voraus erstellten Druckkennfeldern ermittelt werden, welche durch Experimente im Voraus erstellt werden und Solldruck oder Solldruckdifferenz für die Vorrichtung 100 unter zahlreichen Umgebungsbedingungen (z.B. Temperatur und relative Feuchtigkeit des zu kühlenden gasförmigen Mediums, Flüssigkeitstemperatur, etc.) enthalten.
Für die Integritäts- und Leckageprüfung der Hohlfasern des Fasergebildes kann es erforderlich sein, die hierin beschriebenen Absperrorgane (z.B. ein später beschriebenes Absperrorgan in der Abführleitung und ein später beschriebenes Entleerungsabsperrorgan) zum Abführen oder Entleeren des oder der Fasergebilde der Vorrichtung zu schließen. Da bei geschlossenen Absperrorgane flüssiges Wasser nicht anderweitig als durch Verdunstung über die Hohlfasern austreten kann, sinkt der Druck durch die Verdunstung nur langsam. Ein stärkerer Druckabfall als normal zeigt also eine etwaige Leckage an. Beim Durchfluss ist der Sachverhalt gerade umgekehrt. Bei intakter Hohlfaser ist der Durchfluss nur gering, wohingegen ein starker Anstieg eine Leckage anzeigen kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die die Steuereinrichtung 150 somit eine Integritätsprüfung und Dichtigkeitsprüfung des mindestens einen Fasergebildes 10 im laufenden Betrieb durchführen und die Integrität und Dichtigkeit des mindestens einen Fasergebildes 10 im laufenden Betrieb überwachen. Hierdurch können die Kühlleistung und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung 100 überwacht und gewährleistet werden. Ferner kann dies zum Nachweis des Trockenbetriebs gegenüber Aufsichtsbehörden vorteilhaft sein, um dadurch das Erfüllen von Hygienevorschriften und Grenzwerten zu belegen und auch im laufenden Betrieb zu gewährleisten. Mit anderen Worten kann eine Probenentnahme wie bei den konventionellen Kühlsystemen mit mit Wasser gesättigten Matten und Vliesen nicht erforderlich sein und kann eine Unterbrechung des Kühlbetriebs oder Abschaltung der Anlage zur Probenentnahme vermieden werden.
Ferner kann die Steuereinrichtung 150 dazu eingerichtet sein, den Betrieb von der Lüftereinrichtung 210, der Pumpeneinrichtung 130 und/oder nachfolgend erläuterten Ventilen in der Vorrichtung 100 zu steuern.
Zusätzlich oder alternativ zu der oben beschriebenen und durch die Steuereinrichtung 150 ausgeführten Integritätsprüfung und Dichtigkeitsprüfung kann ein Leckagedetektionsmittel der Flüssigkeit beigemischt werden. Beispielsweise kann das Leckagedetektionsmittel der Flüssigkeit mittels der Flüssigkeitsquelle 112 und/oder mittels der Spül-und-Reinigungseinrichtung 140 beigemischt werden. Das Leckagedetektionsmittel kann dazu eingerichtet sein, eine Leckage der Flüssigkeit visuell anzuzeigen. Beispielsweise kann ein visuell erkennbares Leckagedetektionsmittel einen für das menschliche Auge erkennbaren Farbstoff, einen fluoreszierenden Farbstoff (z.B. unter UV-Licht und/oder unter Schwarzlicht sichtbaren Farbstoff) oder dergleichen umfassen. In weiteren Beispielen können auch Mischungen aus verschiedenen visuellen Leckagedetektionsmitteln verwendet werden. Durch Beimischen des Leckagedetektionsmittels zu der Flüssigkeit kann eine Integritätsprüfung und Dichtigkeitsprüfung auch ohne die Nutzung einer Steuereinrichtung 150 durchgeführt werden, beispielsweise am Ende eines Herstellungsprozesses der Hohlfaser 12 eines Fasergebildes 10 im Rahmen einer Qualitäts- und Endkontrolle oder beispielsweise während Wartungsarbeiten an adiabatischen Kühlvorrichtungen, welche ein oder mehrere Fasergebilde 10 verwenden. Ferner kann ein Leckagedetektionsmittel der Flüssigkeit auch als Reaktion auf die Detektion einer Leckage durch die Steuereinrichtung 150 zugeführt werden, um das tatsächliche Vorliegen der durch die Steuereinrichtung detektierten Leckage zu verifizieren und um die betroffenen Hohlfasern 12 eines oder mehrerer Fasergebilde 10 durch einen Austritt des Leckagedetektionsmittel zu identifizieren.
Zusätzlich oder alternativ kann mindestens ein Feuchtigkeitssensor (nicht dargestellt) vorgesehen sein, welcher einer oder mehreren Hohlfasern 12 des Fasergebildes 10 zugeordnet ist und dazu eingerichtet ist, das Austreten von Flüssigkeit im flüssigen Zustand aus der ihm zugeordneten Hohlfaser(n) 12 zu detektieren und ein entsprechendes Feuchtigkeitsdetektionssignal auszugeben. Der Feuchtigkeitssensor kann das Feuchtigkeitsdetektionssignal an die Steuereinrichtung 150 übertragen, um der Steuereinrichtung 150 ein detektiertes Austreten der Feuchtigkeit aus den dem Feuchtigkeitssensor zugeordneten Hohlfaser(n) 12 mitzuteilen. Der Feuchtigkeitssensor kann beispielsweise ein dem Fachmann bekannter Feuchtesensor basierend auf Mikrowellenabsorption, der Messung der elektrischen Leitfähigkeit und/oder kapazitiven Messmethoden sein.
Nachfolgend werden bestimmte beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für Vorrichtung zur adiabaten Kühlung unter Bezugnahme auf 7 bis 11 beschrieben. Es ist zu verstehen, dass die vorstehend allgemein beschriebenen Komponenten der Vorrichtung 100 in den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden können. So kann jede der vorstehend beschriebenen Komponenten der Vorrichtung 100 in den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen hinzugefügt, kombiniert oder weggelassen sein.
In den nachfolgenden 7 bis 11 sind Vorrichtungen zur adiabaten Kühlung gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt, wobei der Strömungskanal 200 und die Lüftereinrichtung 210 zur besseren Veranschaulichung und besseren Verständlichkeit in den 7 bis 9 nicht dargestellt sind.
7 stellt schematisch eine Vorrichtung 100a zur adiabaten Kühlung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Bezugnehmend auf 7 wird eine Vorrichtung 100a zur adiabaten Kühlung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Vorrichtung 100a weist die Flüssigkeitsversorgungseinrichtung 110 mit der Flüssigkeitsquelle 112, einer Zulaufleitung 114 und einer Entleerungsleitung 118 auf. Ferner weist die Vorrichtung 100a eine Mehrzahl von Fasergebilden 10 auf, welche als Faserbündel, die jeweils aus einer Mehrzahl von porösen Hohlfasern ausgebildet sind, ausgebildet sind. Auch wenn in 7 die Fasergebilde 10 vertikal angeordnet und dargestellt sind (vergleiche mit 10), versteht es sich, dass die Fasergebilde 10 auch schräg oder zumindest im Wesentlichen waagrecht angeordnet sein können (vergleiche mit 11). Die Fasergebilde 10 sind in einem Strömungskanal (nicht in 7 dargestellt) angeordnet und können von gasförmigen Medium (z.B. Luft) umgeben sein oder angeströmt werden. Die Zulaufleitung 114 ist mit ersten Endabschnitten 24 der Fasergebilde 10 verbunden, um den Fasergebilden 10 eine Flüssigkeit (z.B. Wasser) zuzuführen und die porösen Hohlfasern der Fasergebilde 10 mit der Flüssigkeit zu befüllen. Den ersten Endabschnitten 24 gegenüberliegende zweite Endabschnitte 26 der Fasergebilde 10 können durch eine Halterung 113 gehalten werden und können offene Enden aufweisen. Wie in 7 dargestellt, kann die Halterung 113 in vertikaler Richtung oberhalb der Zulaufleitung 114 angeordnet sein, um die Hohlfasern 12 des Fasergebildes 10 vertikal anzuordnen. Die Zulaufleitung 114 verbindet die Flüssigkeitsquelle 112 fluidisch mit den ersten Endabschnitten der Fasergebilde 10.
In der Zulaufleitung 114 ist ein erstes Absperrorgan (z.B. erstes Absperrventil) 115 stromaufwärts der Fasergebilde 10 angeordnet. Ferner ist zwischen dem ersten Absperrorgan 115 und den Fasergebilden 10 ein Sensor 120 angeordnet. Der Sensor 120 kann ein Flüssigkeitsdurchflusssensor, ein Flüssigkeitsdrucksensor oder eine Kombination daraus sein. Ferner können zusätzliche Sensoren für Druck und/oder Durchflussmenge in der Zulaufleitung 114 installiert sein. Der Sensor 120 ist zum Informationsaustausch mit der Steuereinrichtung 150 auf drahtgebundene oder drahtlose Weise mit einer Steuereinrichtung 150 der Vorrichtung 100a verbunden. Die Steuereinrichtung 150 kann durch den Informationsaustausch mit dem Sensor 120 Informationen über Durchfluss und/oder Druck der Flüssigkeit in der Zulaufleitung 114 empfangen und kann anhand der empfangenen Informationen eine zuvor beschriebene Integritätsprüfung und Dichtigkeitsprüfung der Fasergebilde 10 in der Vorrichtung 100a durchführen. Die Steuereinrichtung 150 kann ferner den Betrieb der Absperrorgane in der Vorrichtung 100a steuern (z.B. über elektrische Signale oder auf pneumatische, hydraulische oder mechanische Weise oder über eine Kombination daraus). Zusätzlich oder alternativ können die Absperrorgane in der Vorrichtung 100a per Hand steuerbar oder betätigbar sein.
Die Entleerungsleitung 118 ist auf einer Seite über ein Entleerungsabsperrorgan (z.B. ein Entleerungsabsperrventil) 119 mit der mit der Zulaufleitung 114 fluidverbunden. Die Entleerungsleitung 118 ist auf der anderen Seite mit einer Flüssigkeitsabflusseinrichtung 240 verbunden, über welche die gebrauchte Flüssigkeit aus den Fasergebilden 10 abgelassen und entsorgt werden kann. Die Flüssigkeitsabflusseinrichtung 240 kann beispielsweise ein Entsorgungstank, ein öffentliches Schmutzwasserkanalsystem oder dergleichen sein.
Eine Spül-und-Reinigungseinrichtung 140 kann über eine kombinierte Spül-und-Reinigungsleitung 142 stromaufwärts des ersten Absperrorgans 115 mit der Zulaufleitung 114 fluidverbunden sein. Wie oben beschrieben, kann die Spül-und-Reinigungseinrichtung 140 wahlweise eine Spülflüssigkeit oder eine Reinigungschemikalie über die kombinierte Spül-und-Reinigungsleitung 142 in die Zulaufleitung 114 einbringen. Optional kann ein Spülungsabsperrorgan (z.B. ein Spülungsabsperrventil) 144 (optional und daher gestrichelt dargestellt) stromaufwärts der Einmündung der Spül-und-Reinigungsleitung 142 in die Zulaufleitung 114 in der Zulaufleitung 114 vorgesehen sein. Über das optionale Spülungsabsperrorgan 144 kann die Flüssigkeitszufuhr von der Flüssigkeitsquelle 112 abgesperrt werden und kann eine Spülung der Fasergebilde 10 ausschließlich mittels der Spülflüssigkeit durch die Spül-und-Reinigungseinrichtung 140 durchgeführt werden. Alternativ kann, falls eine Spülung der Fasergebilde 10 ausschließlich mittels der Spülflüssigkeit durch die Spül-und-Reinigungseinrichtung 140 erzielt werden soll, eine Absperrung der Flüssigkeitszufuhr an die Zulaufleitung 114 in der Flüssigkeitsquelle 112 umgesetzt werden.
In der Vorrichtung 100a der beispielhaften Ausführungsform von 7 kann die Zufuhr der Flüssigkeit und das Befüllen der Fasergebilde 10 zumindest im Wesentlichen unter Verwendung von hydrostatischem Druck bewirkt werden. Hierzu kann die Flüssigkeitsquelle 112 oberhalb der Fasergebilde 10 angeordnet sein. Beispielsweise kann die Flüssigkeitsquelle 112 so oberhalb der Fasergebilde 10 angeordnet sein, dass die Fasergebilde 10 durch den hydrostatischen Druck der Flüssigkeit zumindest im Wesentlichen vollständig oder zumindest teilweise (z.B. bis zu 80% - 100% ihrer Länge ausgehend von Fluidverbindungsstelle der Fasergebilde 10 mit der Zulaufleitung 114) befüllt werden. Ferner können in den porösen Hohlfasern der Fasergebilde 10 Kapillareffekte auftreten, welche das Füllen der Fasergebilde 10 mit Flüssigkeit zusätzlich unterstützen.
Verschiedene Betriebsmodi der Vorrichtung 100a von 7 können wie folgt durchgeführt werden.
Im normalen Kühlbetrieb sind das erste Absperrorgan115 (und das optionale Spülungsabsperrorgan 144) geöffnet und wird Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle 112 über die Zulaufleitung 114 an die Fasergebilde 10 zugeführt und werden die Fasergebilde 10 mit der Flüssigkeit unter Verwendung von hydrostatischem Druck (und optional unterstützt durch Kapillareffekte) befüllt. Wenn die von gasförmigen Medium umgebenen oder angeströmten Fasergebilde 10 mit der Flüssigkeit gefüllt werden, kommt es zu einer spontanen Verdunstung der Flüssigkeit und daraus resultierend zu einer Abkühlung der Fasergebilde 10 und des gasförmigen Mediums, wie vorstehend beschrieben wurde.
Zum Entleeren der Fasergebilde 10 (beispielsweise um diese anschließend einer Spülung und/oder Reinigung zu unterziehen) kann das erste Absperrorgan115 geschlossen werden und anschließend das Entleerungsabsperrorgan119 geöffnet werden. Die gebrauchte Flüssigkeit kann dann über die Entleerungsleitung 118 an die Flüssigkeitsabflusseinrichtung 240 abgeleitet werden und entsorgt werden.
Für eine Spülung und/oder Reinigung kann das Entleerungsabsperrorgan 119 zunächst geschlossen gehalten bleiben, wobei von der Spül-und-Reinigungseinrichtung 140 über die Spül-und-Reinigungsleitung 142 und die Zulaufleitung 114 wahlweise die Spülflüssigkeit oder die Reinigungschemikalie in die Fasergebilde 10 eingebracht werden kann. Die wahlweise Zugabe von Spülflüssigkeit oder der Reinigungschemikalie kann von der Spül-und-Reinigungseinrichtung 140 über die Spül-und-Reinigungsleitung 142 während des laufenden Betriebs erfolgen, beispielsweise zyklisch in vorgegebenen Abständen, um einen zumindest im Wesentlichen keimfreien, hygienischen Zustand in den Fasergebilden 10 aufrechtzuerhalten, Verschmutzung (wie z.B. kristallisierte Salze, Verkalkungen, etc.) periodisch zu entfernen und die Kühlleistung konstant auf hohem Niveau zu halten. Anschließend kann die Spülflüssigkeit oder die Reinigungschemikalie durch Öffnen des Entleerungsabsperrorgan 119 aus den Fasergebilden 10 abgelassen werden. Gegebenenfalls sind ein oder mehrere Nachspülungen nötig, um die Reinigungschemikalie aus den Hohlfasern zumindest im Wesentlichen vollständig zu entfernen, bevor ein normaler Kühlbetrieb fortgesetzt werden kann. In einer optionalen Ausgestaltung kann das Spülungsabsperrorgabs144 vorhanden sein und für eine Spülung oder Reinigung zunächst geschlossen werden. Dann können die Fasergebilde 10 wie vorstehend beschrieben durch Öffnen des Entleerungsabsperrorgans 119 entleert werden, bevor von der Spül-und-Reinigungseinrichtung 140 wahlweise die Spülflüssigkeit oder die Reinigungschemikalie in die Fasergebilde 10 eingebracht werden kann.
8 stellt schematisch eine Vorrichtung 100b zur adiabaten Kühlung gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Bezugnehmend auf 8 wird eine Vorrichtung 100b zur adiabaten Kühlung gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Vorrichtung 100b weist die Flüssigkeitsversorgungseinrichtung 110 mit der Flüssigkeitsquelle 112, einer Zulaufleitung 114, einer Abführleitung 116 und einer Entleerungsleitung 118 auf. Ferner weist die Vorrichtung 100b eine Mehrzahl von Fasergebilden 10 auf, welche als Faserbündel ausgebildet sind. Die Fasergebilde 10 der Vorrichtung 100b in 8 können denen der Vorrichtung 100a in 7 entsprechen, weshalb eine detaillierte wiederholte Beschreibung weggelassen wird. Die Zulaufleitung 114 ist in der Vorrichtung 100b mit ersten Endabschnitten 24 der Fasergebilde 10 verbunden, um den Fasergebilden 10 über die ersten Endabschnitte 24 eine Flüssigkeit (z.B. Wasser) zuzuführen. Die Zulaufleitung 114 verbindet die Flüssigkeitsquelle 112 fluidisch mit den ersten Endabschnitten der Fasergebilde 10. Den ersten Endabschnitten 24 gegenüberliegende zweite Endabschnitten 26 der Fasergebilde 10 sind in der Vorrichtung 100b mit der Abführleitung 116 fluidverbunden, so dass die Flüssigkeit über die zweiten Endabschnitte 26 aus den Fasergebilden 10 abgeführt werden kann. In der Vorrichtung 100b sind die Fasergebilde 10 vertikal angeordnet (vergleiche mit 10), wobei der erste Endabschnitt 24 jeder Hohlfaser der Fasergebilde 10 ein unterer Endabschnitt sein kann und der zweite Endabschnitt 26 jeder Hohlfaser der Fasergebilde 10 ein oberer Endabschnitt, welcher oberhalb des unteren Endabschnitts angeordnet ist, sein kann.
In der Vorrichtung 100b kann die Flüssigkeit im normalen Kühlbetrieb in Richtung des Pfeils A in 8 durch die Fasergebilde 10 strömen. Somit kann in der Vorrichtung 100b die Flüssigkeit im normalen Kühlbetrieb in vertikaler Richtung entgegen der Schwerkraftrichtung durch die Fasergebilde 10 mittels der Pumpeneinrichtung 130 gefördert werden und strömen. In der Vorrichtung 100b von 8 kann die Zufuhr der Flüssigkeit an die Fasergebilde 10 durch von der Pumpeneinrichtung 130 erzeugten Druck bewirkt werden. Die Pumpeneinrichtung 130 kann dabei einen für die Fasergebilde 10 geeigneten Flüssigkeitsdruck bereitstellen, beispielsweise einen Druck bis maximal 4 bar. Aufgrund der Fluidverbindung der Fasergebilde 10 mit sowohl der Zulaufleitung 114 als auch der Abführleitung 116 werden in der Vorrichtung 100b die Fasergebilde 10 im Kühlbetrieb durch die mittels der Pumpeneinrichtung 130 geförderten Flüssigkeit kontinuierlich durchströmt.
In der Zulaufleitung 114 ist ein erstes Absperrorgan 115 stromaufwärts der Fasergebilde 10 angeordnet. Ferner ist zwischen dem ersten Absperrorgan 115 und den Fasergebilden 10 ein erster Sensor 120a angeordnet. Zudem kann in der Zulaufleitung 114 zwischen dem ersten erster Sensor 120a und der Flüssigkeitsquelle 112 eine Pumpeneinrichtung 130 dazu vorgesehen sein, die Flüssigkeit mit einem vorbestimmten Druck über die Zulaufleitung 114 an die Fasergebilde 10 zu fördern. Ferner ist in der Abführleitung 116 stromabwärts der Fasergebilde 10 ein zweites Absperrorgan (z.B. zweites Absperrventil) 117 angeordnet. Ferner ist zwischen dem erstes Absperrorgan 115 und den Fasergebilden 10 ein zweiter Sensor 120b angeordnet.
Der erste und der zweite Sensor 120a und 120b können ein Flüssigkeitsdurchflusssensor, ein Flüssigkeitsdrucksensor oder eine Kombination daraus sein. Ferner können zusätzliche Sensoren für Druck und/oder Durchflussmenge in der Zulaufleitung 114 installiert sein. Der erste und der zweite Sensor 120a und 120b sind zum Informationsaustausch mit der Steuereinrichtung 150 auf drahtgebundene oder drahtlose Weise mit einer Steuereinrichtung 150 der Vorrichtung 100b verbunden. Die Steuereinrichtung 150 kann durch den Informationsaustausch mit dem ersten und dem zweiten Sensor 120a und 120b Informationen über Durchfluss und/oder Druck der Flüssigkeit in der Zulaufleitung 114 empfangen und kann anhand der empfangenen Informationen eine zuvor beschriebene Integritätsprüfung und Dichtigkeitsprüfung der Fasergebilde 10 in der Vorrichtung 100b durchführen. Die Steuereinrichtung 150 kann ferner den Betrieb der Absperrorgane und der Pumpeneinrichtung 130 in der Vorrichtung 100b steuern. Zusätzlich oder alternativ können die Absperrorgane in der Vorrichtung 100b per Hand steuerbar oder betätigbar sein.
In einer beispielhaften Ausgestaltung können der erste und der zweite Sensor 120a und 120b jeweils ein erster Drucksensor 120a, welcher dazu eingerichtet ist, einen Flüssigkeitsdruck stromaufwärts der Fasergebilde 10 zu messen, und ein zweiter Drucksensor 120b, welcher dazu eingerichtet ist, einen Flüssigkeitsdruck stromabwärts der Fasergebilde 10 zu messen, sein. Die Steuereinrichtung 150 kann in diesem Fall dazu eingerichtet sein, eine erste Druckinformation über den Druck stromaufwärts der Fasergebilde 10 von dem ersten Drucksensor 120a zu empfangen, eine zweite Druckinformation über den Druck stromabwärts der Fasergebilde 10 von dem zweiten Drucksensor 120b zu empfangen, und die erste Druckinformation mit der zweiten Druckinformation zu vergleichen, um anhand der Druckdifferenz zu ermitteln, ob eine Leckage der Flüssigkeit im flüssigen Zustand aus den Fasergebilden 10 auftritt.
Die Entleerungsleitung 118 ist auf einer Seite über ein Entleerungsabsperrorgan119 mit der mit der Zulaufleitung 114 fluidverbunden. Die Entleerungsleitung 118 ist auf der anderen Seite mit der Abführleitung 116 an einer Stelle stromabwärts des zweiten Absperrorgan117 verbunden und mündet an dieser Stelle in die Abführleitung 116 ein. Die Abführleitung 116 ist weiter stromabwärts wiederum mit der Flüssigkeitsabflusseinrichtung 240 verbunden, wodurch das im Betrieb durch die Fasergebilde 10 geströmte Flüssigkeit (z.B. gebrauchtes Wasser) abgelassen und entsorgt werden kann.
Optional kann eine Rückführleitung 122 von der Abführleitung 116 zwischen dem zweiten Sensor 120b und dem zweiten Absperrorgan 117 abzweigen. Die Rückführleitung 122 kann die Abführleitung 116 mit der Flüssigkeitsquelle 112 fluidverbinden. In der Rückführleitung 122 kann ein Rückführabsperrorgan (z.B. ein Rückführabsperrventil) 123 vorgesehen sein, welches dazu eingerichtet ist, die Rückführleitung 122 wahlweise zu öffnen und zu verschließen, um wahlweise die Abführleitung 116 über die Rückführleitung 122 mit der Flüssigkeitsquelle 112 zu verbinden. Über die Rückführleitung 122 kann aus den Fasergebilden 10 ausströmende Flüssigkeit teilweise oder vollständig zur Flüssigkeitsquelle 112 für eine Wiederverwendung im Kühlbetrieb zurückgeführt werden, wodurch sich der Flüssigkeitsverbrauch verringern lässt. Bei der Rückführung und Wiederverwendung von zum Beispiel Wasser als eingesetzte Flüssigkeit ist zu beachten, dass eine kritische Grenze für die Wiederverwendung zum Beispiel der Punkt ist, an welchem es zu einer Kristallbildung der Wasserinhaltsstoffe aufgrund der Verdunstung von Wasser und der entsprechenden Konzentration von Wasserinhaltsstoffen im übriggebliebenen Wasser kommt, z.B. zu Kalkausfällungen. Durch zyklischen Austausch des genutzten Wassers oder kontinuierliches Beimischen frischen Wassers kann diese kritische Grenze vermieden werden.
Eine Spül-und-Reinigungseinrichtung 140 kann über eine kombinierte Spül-und-Reinigungsleitung 142 stromaufwärts des ersten Absperrorgans 115 mit der Zulaufleitung 114 fluidverbunden sein. Ferner kann ein optionales Spülungsabsperrorgan 144 (optional und daher gestrichelt dargestellt) stromaufwärts der Einmündung der Spül-und-Reinigungsleitung 142 in die Zulaufleitung 114 in der Zulaufleitung 114 vorgesehen sein. Die Anordnung und Funktionsweise der Spül-und-Reinigungseinrichtung 140, und des Spülungsabsperrorgans144 in der Vorrichtung 100b der 8 sind vergleichbar mit der Anordnung dieser Komponenten in der Vorrichtung 100a der 7, weshalb eine detaillierte Beschreibung weggelassen wird.
Wie die Fachleute in der Technik verstehen werden, können Betriebsmodi der Vorrichtung 100b in 8 auf ähnliche Weise wie bei der Vorrichtung 100a in 7 durch unterschiedliches Öffnen/Schließen der Absperrorgane umgesetzt werden, weshalb eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen wird und nur einzelne Besonderheiten der Vorrichtung 100b in 8 hervorgehoben werden. So kann der normale Kühlbetrieb beispielsweise durch Öffnen des ersten Absperrorgans115 und des zweiten Absperrorgans117 umgesetzt werden. Ferner kann optional ein Kühlbetrieb unter teilweiser Rückführung der gebrauchten Flüssigkeiten durch teilweises Öffnen des Rückführabsperrorgans123 umgesetzt werden oder kann ein Kreislauf-Kühlbetrieb unter vollständiger Rückführung der gebrauchten Flüssigkeiten durch vollständiges Öffnen des Rückführabsperrorgans123 und vollständiges Schließen des zweiten Absperrorgans117 umgesetzt werden. Bei einer Spülung und/oder Reinigung können das zweiten Absperrorgan 117 und das Rückführabsperrorgans123 geschlossen sein.
9 stellt schematisch eine Vorrichtung zur adiabaten Kühlung gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Bezugnehmend auf 9 wird eine weitere Vorrichtung 100c zur adiabaten Kühlung gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Vorrichtung 100cweist die Flüssigkeitsversorgungseinrichtung 110 mit der Flüssigkeitsquelle 112, einer Zulaufleitung 114, einer Abführleitung 116, einer Entleerungsleitung 118 und einem Sammelbehälter 160 auf. Ferner weist die Vorrichtung 100c eine Mehrzahl von Fasergebilden 10 auf, welche als Faserbündel ausgebildet sind. Die Fasergebilde 10 der Vorrichtung 100c in 9 können denen der Vorrichtungen 100a und b in 7 und 8 entsprechen, weshalb eine detaillierte wiederholte Beschreibung weggelassen wird. Die Zulaufleitung 114 ist in der Vorrichtung 100c mit zweiten Endabschnitten, d.h. oberen Endabschnitten, 26 der Fasergebilde 10 verbunden, um den Fasergebilden 10 über die zweiten Endabschnitte 26 die Flüssigkeit (z.B. Wasser) zuzuführen. Die Zulaufleitung 114 verbindet die Flüssigkeitsquelle 112 fluidisch mit den zweiten Endabschnitten 26 der Fasergebilde 10. Den zweiten Endabschnitten 26 gegenüberliegende erste Endabschnitte, d.h. untere Endabschnitte, 24 der Fasergebilde 10 sind in der Vorrichtung 100c mit der Abführleitung 116 fluidverbunden, so dass die Flüssigkeit über die ersten Endabschnitte 26 aus den Fasergebilden 10 abgeführt werden kann.
In der Vorrichtung 100c kann die Flüssigkeit im normalen Kühlbetrieb in Richtung des Pfeils B in 9 durch die Fasergebilde 10 strömen. Somit kann in der Vorrichtung 100c die Flüssigkeit im normalen Kühlbetrieb in vertikaler Richtung in Richtung der Schwerkraftrichtung durch die Fasergebilde 10 strömen. Hierzu können die Flüssigkeitsquelle 112 und die Zulaufleitung 114 oberhalb der Fasergebilde 10 angeordnet sein. Folglich kann in der Vorrichtung 100c die Flüssigkeit den Fasergebilden 10 im freien Gefälle anhand der Schwerkraft zugeführt werden. Mit anderen Worten kann in der Vorrichtung 100c auf eine Pumpeneinrichtung 130 verzichtet werden.
Wie die Vorrichtung 100b in 8 weist die Vorrichtung 100c in 9 auch ein erstes Absperrorgan115 und einen ersten Sensor 120a in der Zulaufleitung 114, eine Spül-und-Reinigungseinrichtung 140 mit einer Spül-und-Reinigungsleitung 142, ein optionales Spülungsabsperrorgan 144 in der Zulaufleitung 114, ein zweites Absperrorgan117 und einen zweiten Sensor 120b in der Abführleitung 116 sowie eine Steuereinrichtung 150 auf. Die Anordnung, Eigenschaften und Funktionsweise dieser Komponenten in der Vorrichtung 100c in 9 entspricht denen der Komponenten in der Vorrichtung 100b in 8, weshalb für Details auf die obige Erläuterung der Vorrichtung 100b in 8 verwiesen wird und eine wiederholte Beschreibung weggelassen wird.
Anders als die vorherige Ausführungsform in 8 weist die Vorrichtung 100c in 9 einen Sammelbehälter 160 auf, in welchen im normalen Kühlbetrieb die aus den Fasergebilde 10 über die Abführleitung 116 abgeführte Flüssigkeit einströmt und gesammelt wird. Eine Entleerungsleitung (auch Sammelbehälter-Entleerungsleitung) 118' ist in der Vorrichtung 100c einerseits mit dem Sammelbehälter 160 und andererseits mit der Flüssigkeitsabflusseinrichtung 240 verbunden, um die Flüssigkeit aus dem Sammelbehälter 160 ablassen und entsorgen zu können. Die Entleerungsleitung 118' weist ein Entleerungsabsperrorgan (auch Sammelbehälter-Entleerungsabsperrorgan - z.B. in Gestalt eines Ventils) 119' auf, welches die Entleerungsleitung 118' öffnet oder verschließt.
Optional kann die Vorrichtung 100c in 9 eine Rückführleitung (auch Sammelbehälter-Rückführleitung) 122' und eine Rückführungspumpe 124, welche entlang der Rückführleitung 122' installiert ist, aufweisen. Die Rückführleitung 122' kann mit dem Sammelbehälter 160 und mit der Flüssigkeitsquelle 112 fluidverbunden sein, um gesammelte Flüssigkeit aus dem Sammelbehälter 160 zur Flüssigkeitsquelle 112 zurückzuführen. Hierzu kann die Rückführungspumpe 124 in der Rückführleitung 122' dazu eingerichtet sein, die Flüssigkeit aus dem Sammelbehälter 160 zu pumpen und in Richtung zur Flüssigkeitsquelle 112 zu fördern.
Wie die Fachleute in der Technik verstehen werden, können Betriebsmodi der Vorrichtung 100c in 9 auf ähnliche Weise wie bei den Vorrichtungen 100a und 100b in 7 und 8 durch unterschiedliches Öffnen/Schließen der Absperrorgane umgesetzt werden, weshalb eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen wird.
10 und 11 stellen schematisch die vertikale und waagrechte Anordnung eines Fasergebildes in einem Strömungskanal einer Vorrichtung zur adiabaten Kühlung gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. In 10 und 11 stellt ein Pfeil C die Luftstromrichtung innerhalb des Strömungskanals 200 dar.
Bezugnehmend auf 10 ist eine vertikale Anordnung mindestens eines in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes 10 innerhalb eines Strömungskanals 200 dargestellt. Das mindestens eine Fasergebilde 10 kann in dem Strömungskanal vertikal mit der Längsrichtung der Hohlfasern 12 des Fasergebildes 10 zumindest im Wesentlichen entlang der Schwerkraftrichtung verlaufend angeordnet sein. Eine solche Anordnung kann beispielsweise vorliegen, wenn konventionelle Matten oder Vliesen in bestehenden adiabaten Kühlsystemen durch mindestens ein Fasergebilde 10 ersetzt werden. Es versteht sich jedoch, dass auch neue adiabate Kühlsysteme, welche ein oder mehrere Fasergebilde 10 verwenden können, eine vertikale Anordnung nach 10 für das Fasergebilde 10 vorsehen können.
Bezugnehmend auf 11 ist eine waagrechte Anordnung mindestens eines in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes 10 innerhalb eines Strömungskanals 200 dargestellt. Das mindestens eine Fasergebilde 10 kann in dem Strömungskanal waagrecht mit der Längsrichtung der Hohlfasern 12 des Fasergebildes 10 zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Schwerkraftrichtung verlaufend angeordnet sein. Im Gegensatz zu den konventionelle Matten oder Vliesen ist es dem Fasergebilde 10 möglich, eine solche waagrechte Anordnung ohne Funktionseinbußen einzunehmen. Die vorliegende Erfindung erlaubt somit neue Anordnungsmöglichkeiten und neue Designfreiheitsgrade für adiabate Kühlsysteme.
Unter Bezugnahme auf 10 und 11 kann eine Lüftereinrichtung 210 in dem Strömungskanal 200 vorgesehen sein, um das gasförmige Medium in dem Strömungskanal 200 zwangsweise zu fördern, so dass das gasförmige Medium das mindestens eine Fasergebilde 10 um und/oder durchströmt.
12 stellt ein Anschlusssystem 300 für eine Fluidverbindung zwischen einem in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebilde 10 und einer Flüssigkeitsleitung im Querschnitt dar. Das in 12 dargestellte Anschlusssystem 300 kann für eine beliebige Flüssigkeitsleitung verwendet werden, beispielsweise für die Zulaufleitung 114 oder die Abführleitung 116. Rein exemplarisch ist in 12 eine Fluidverbindung zwischen einem Fasergebilde 10 und der Zulaufleitung 114 dargestellt, jedoch kann das gleiche Anschlusssystem 300 auch auf die Abführleitung 116 angewendet werden. Ferner ist in 12 das Anschlusssystem 300 in Bezug auf ein Fasergebilde 10 als Faserbündel 20 mit dem ersten Verbindungselement 30 dargestellt, jedoch ist das in 12 dargestellte Anschlusssystem 300 nicht hierauf beschränkt und kann auch mit anderen Fasergebilden und Verbindungselementen zusammenwirken.
Bezugnehmend auf 12 ist eine Zulaufleitung 114 mit dem Anschlusssystem 300 dargestellt. Die Zulaufleitung 114 weist, als Bestandteil des Anschlusssystems 300, einen Anschlussstutzen 310 auf, welcher von der Zulaufleitung 114 aus nach außen hin vorsteht und in Richtung zum Zentrum der Zulaufleitung 114 hin konisch zulaufend ausgebildet ist. In 12 ist der Anschlussstutzen 310 durch die beiden Stutzenabschnitte 310a und 310b im Querschnitt dargestellt. Die konische Gestalt des Anschlussstutzens 310 kann das Einbringen des ersten Verbindungselements 30 des Fasergebildes 10 in den Anschlussstutzens 310 erleichtern. Das Fasergebilde 10 ist an seinem ersten Endabschnitt 26 mit dem ersten Verbindungselement 30 versehen, welches einen Verbindungskörper (z.B. einen Harzkörper) 30a und eine Verbindungshülse 30b aufweist. Das Verbindungselement 30 ist in seiner Gestalt als eine Art länglicher Quader ausgebildet, wie in 5 schematisch dargestellt, und der Anschlussstutzen 310 kann in dazu passender Gestalt ausgebildet sein, um das Verbindungselement 30 darin aufzunehmen. Beispielsweise kann der Anschlussstutzen 310 entlang der Längsrichtung der Zulaufleitung längs verlaufend und in der Draufsicht betrachtet mit einer länglichen, zumindest im Wesentlichen rechteckige Öffnung ins Innere der Zulaufleitung 114 ausgebildet sein.
Die Verbindungshülse 30b umgibt den Verbindungskörper30a und erstreckt sich um den Außenumfang des Verbindungskörpers30a herum. In dem Verbindungskörper30a sind die Hohlfasern 12 des Fasergebildes 10 eingebettet bzw. vergossen, und die Hohlfasern 12 verlaufen durch den Verbindungskörper30a hindurch in das Innere 114a der Zulaufleitung 114, wie in 12 dargestellt. Offene Enden der Hohlfasern 12 sind dadurch im Inneren 114a der Zulaufleitung 114 angeordnet, wodurch eine Fluidverbindung zwischen den Hohlfasern 12 des Fasergebildes 10 und der Zulaufleitung 114 ausgebildet wird.
Zur fluiddichten Abdichtung ist zwischen der Verbindungshülse 30b und dem Anschlussstutzen 310 ein Dichtungselement 320 angeordnet. Das Dichtungselement 320 kann um die Verbindungshülse 30b umlaufend ausgebildet sein. Das Dichtungselement 320 kann keilförmig ausgebildet sein, um zu der konischen Gestalt des Anschlussstutzens 310 und der Gestalt der Verbindungshülse 30b zu passen. Abdeckelemente 330a und 330b können an dem Anschlussstutzen 310 (z.B. mittels einer lösbaren Klemmverbindung, Rastverbindung, Schraubverbindung oder dergleichen) angebracht sein. Beispielsweise können die Abdeckelemente 330a und 330b an den Stutzenabschnitten 310a und 310b angebracht sein. Die Abdeckelemente 330a und 330b können ein Lösen des Verbindungselements 30 und des Dichtungselement 320 aus dem Anschlussstutzen 310 (z.B. auf formschlüssige Weise) verhindern.
Durch das in 12 veranschaulichte Anschlusssystem 300 kann eine abgedichtete Fluidverbindung auf einfache Weise zwischen den Hohlfasern 12 eines in der vorliegenden Erfindung genutzten Fasergebildes 10 und einer Flüssigkeitsleitung (in 12 der Zulaufleitung 114) hergestellt werden.
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung eines Fasergebildes 10 im Detail beschrieben.
Das Verfahren zur Herstellung eines Fasergebildes 10 kann gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zunächst die Herstellung der Hohlfaser 12 und dann die Verarbeitung der Hohlfaser zu einem Fasergebilde umfassen.
Beispielsweise kann das Verfahren zur Herstellung eines Fasergebildes 10 einen Schritt des Bereitstellens eines hydrophoben Hohlfaser-Basismaterials in Granulatform aufweisen. Beispielsweise kann es sich bei dem Hohlfaser-Basismaterial um Kunststoffgranulat (zum Beispiel HDPE, PVDF, PP und dergleichen) handeln. Optional können Zusatzstoffe für erhöhte UV-Beständigkeit und/oder Zusatzstoffe mit antibakterieller Wirkung dem Granulat beigemischt werden.
Das bereitgestellte Hohlfaser-Basismaterials in Granulatform wird einer Extrudervorrichtung zugeführt. Das Herstellungsverfahren weist dann einen Schritt des Aufheizens und Schmelzens des Hohlfaser-Basismaterials in einem Temperaturbereich von 100 °C bis 160°C und des Extrudierens des Hohlfaser-Basismaterials durch eine Hohldüse, um mindestens einen Hohlfaser-Rohling mit einem hohlen Faserinnenraum 18 zu bilden, auf. Die Hohldüse kann so eingerichtet sein, dass sie dem Hohlfaser-Rohling eine gewünschte Querschnittsgestalt verleiht.
Es folgt ein Schritt des Kühlens des Abziehens des aus der Hohldüse austretenden Hohlfaser-Rohlings von der Hohldüse, des Kühlens des abgezogenen Hohlfaser-Rohlings mittels Luft und des Aufwickelns des Hohlfaser-Rohlings als Endlos-Hohlfaser auf eine Rolle. Das Abziehen des Hohlfaser-Rohlings von der Hohldüse kann mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 50 bis 200 m/Minute durchgeführt werden.
Anschließend erfolgt ein Schritt der thermischen Grundstrukturfixierung, bei welchem der extrudierte und aufgewickelte Hohlfaser-Rohling der in einem Heizofen für eine vorbestimmte Fixierungszeit bei einer vorbestimmten Fixierungstemperatur gelagert wird. Die vorbestimmte Fixierungszeit kann 5 bis 20 Stunden betragen, und die vorbestimmte Fixierungstemperatur kann 100 °C bis 130 °C betragen.
Der Hohlfaser-Rohling mit fixierter Grundstruktur wird anschließend einer Mehrzahl von mechanischen und thermischen Behandlungsschritten zum Erzeugen der Poren 16 in der Umfangswand 14 der Hohlfaser 12 unterzogen. Die Mehrzahl von mechanischen und thermischen Behandlungsschritten kann die folgenden Schritte aufweisen, ist jedoch weder auf die nachfolgenden Schritte noch auf die präsentierte Reihenfolge beschränkt. Der Fachmann in der Technik wird verstehen, dass die nachfolgenden Schritte auf andere Weise durchgeführt werden können oder um weitere Schritte ergänzt werden können, um zu einer Hohlfaser 12 für ein in der vorliegenden Erfindung genutztes Fasergebilde zu gelangen.
In einer beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Fasergebildes 10 können die mechanischen und thermischen Behandlungsschritte einen ersten Dehnungsschritt aufweisen, in welchem der Hohlfaser-Rohling nach der thermischen Grundstrukturfixierung in einem ersten Temperaturbereich von 15°C bis 30°C ausgehend von einer Anfangsausdehnung (z.B. repräsentiert als der Wert 1) auf eine Endausdehnung von 1,2 bis 1,7 der Anfangsausdehnung gedehnt werden kann. Mit anderen Worten kann in dem ersten Dehnungsschritt der Hohlfaser-Rohling nach der thermischen Grundstrukturfixierung in einem ersten Temperaturbereich von 15°C bis 30°C mit einem Dehnungsverhältnis von 1 zu 1,2 bis 1,7 für Anfangsausdehnung zu Endausdehnung gedehnt werden. Zum Durchführen des Dehnungsschritts kann der Hohlfaser-Rohling abgewickelt werden und in einer entsprechenden Dehnungsvorrichtung in ganzer Länge oder abschnittsweise eingespannt werden und der Dehnung unterzogen werden.
Die mechanischen und thermischen Behandlungsschritte das Verfahren zur Herstellung eines Fasergebildes 10 können ferner einen zweiten Dehnungsschritt nach dem ersten Dehnungsschritt aufweisen. In dem zweiten Dehnungsschritt kann der Hohlfaser-Rohling nach dem ersten Dehnungsschritt in einem zweiten Temperaturbereich von 30°C bis 60°C erneut gedehnt werden mit einem Dehnungsverhältnis von 1 zu 1,5 bis 2,5 für Anfangsausdehnung zu Endausdehnung (z.B. Dehnung vor dem ersten Dehnungsschritt zu Dehnung nach dem zweiten Dehnungsschritt).
Im Anschluss an die mechanischen und thermischen Behandlungsschritte kann das Verfahren zur Herstellung eines Fasergebildes 10 einen Thermofixierungsschritt aufweisen, bei welchem der gedehnte Hohlfaser-Rohling für eine vorbestimmte Thermofixierungszeit auf einer vorbestimmten Thermofixierungstemperatur gehalten wird, um die Dehnung (z.B. zumindest temporär) zu konservieren. Die vorbestimmte Thermofixierungstemperatur kann zwischen 80°C und 100°C betragen, und die vorbestimmte Thermofixierungszeit kann zwischen 5 und 60 Minuten betragen.
Das Verfahren zur Herstellung eines Fasergebildes 10 kann ferner im Anschluss einen Schlussfixierungsschritt aufweisen, in welchem der thermofixierte Hohlfaser-Rohling in einem Trockenschrank einer endgültigen Strukturfixierung bei einer vorbestimmen Schlussfixierungstemperatur für eine vorbestimmen Schlussfixierungszeit unterzogen wird. Die vorbestimmte Schlussfixierungstemperatur kann zwischen 50°C und 90°C betragen, und die vorbestimmte Schlussfixierungszeit kann zwischen 5 und 15 Stunden betragen. Der Hohlfaser-Rohling nach dem Schlussfixierungsschritt bildet dann die finale Hohlfaser, welche einer Hohlfaser 12 mit den hierin beschriebenen Eigenschaften entspricht.
Die finale Hohlfaser kann dann auf gewünschte Längen zugeschnitten oder als Endlosfaser aufgerollt werden. Die geschnittenen Hohlfasern oder die als Endlosfasern aufgerollten Hohlfasern können zum Beispiel zu Faserbündeln oder zu Flächengebilden weiterverarbeitet werden.
Im Falle der Herstellung von Faserbündeln aus den finalen (und z.B. auf die gewünschte Länge geschnittenen) Hohlfasern kann ferner ein Schritt des Herstellens von Verbindungselementen (siehe 3) an Endabschnitten der Hohlfasern aufweisen. Hierzu können die Hohlfasern eines Faserbündels in eine Verbindungshülse angeordnet werden und unter Ausbilden eines Verbindungskörpermittels eines Klebstoffmaterials, beispielsweise mittels eines Kunstharzes, wie zum Beispiel Epoxidharz, sowohl miteinander als auch mit der Verbindungshülse verklebt werden. Im Falle von zähflüssigem Kunstharz kann das Harz mittels einer Zentrifuge in die Verbindungshülse und zwischen die Hohlfasern des Faserbündels eingeschleudert. Anschließend wird das Kunstharz ausgehärtet. Abschließend kann das hergestellte Faserbündel noch einer Integritäts- und Druckprüfung unterzogen werden, indem das Faserbündel mit beispielsweise bis zu 4 Bar mit Flüssigkeit gefüllt wird, um zu sehen, ob es zu einer Flüssigkeitsleckage kommt. Anschließend kann das Faserbündel bei Raumtemperatur getrocknet werden. Auch wenn in dieser Anmeldung (z.B. 5 oder 11) dargestellt ist, dass die Hohlfasern von dem Verbindungselement vor- oder überstehen, so ist dies rein beispielhaft. Die Hohlfasern des Fasergebildes können nach dem Verkleben mit der Verbindungshülse des Verbindungselements auch abgeschnitten werden, so dass diese nicht von dem Verbindungselement vor- oder überstehen.
In ähnlicher Weise können Fasergebilde als Flächengebilde aus Hohlfasern, welche gemäß dem vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellt wurden, gefertigt werden. Beispielsweise können zugeschnittene Hohlfasern ein- oder mehrlagig als Matten angeordnet und mit Verbindungselementen (ähnlich wie in 4) an den Endabschnitten der Hohlfasern fixiert werden. Ferner können die Hohlfasern als Kett- und/oder Schussfäden bei der Herstellung von Geweben oder anderen textilen Flächengebilden verwendet werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Probleme in der bekannten Technik ganz oder zumindest teilweise zu lösen und die noch immer bestehenden Bedürfnisse befriedigen. Hierzu stellt die vorliegende Erfindung Kühlvorrichtungen mit einem Fasergebilde mit besseren adiabaten Kühleigenschaften, besseren hygienischen Eigenschaften, besserer Haltbarkeit und Wartungsfreundlichkeit und besserer Energieeffizienz sowie dessen Anwendung und Herstellung bereit. Die vorliegende Erfindung stellt ferner Verwendungen des Fasergebildes bereit.
Zur Erleichterung der Erklärung und genauen Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe „ober...“, „unter...“, „inner...“, „äußer...“, „hoch“, „runter“, „aufwärts“, „abwärts“, „vorder...“, „hinter...“, „vorne“, „hinten“ „nach innen / einwärts“, „nach außen / auswärts“, „innerhalb, „außerhalb“, „innen“, „außen“, „nach vorne / vorwärts“ und „nach hinten / rückwärts“ dazu verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf deren Positionen, wie sie in den Zeichnungen gezeigt sind, zu beschreiben.
Die vorhergehenden Beschreibungen von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienten dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird.

Claims

Vorrichtung (100) zur adiabaten Kühlung, aufweisend: mindestens ein Fasergebilde (10), welches dazu eingerichtet ist, von zu kühlendem gasförmigen Medium, optional Luft, um- und/oder durchströmt zu werden, und welches aufweist: mindestens eine poröse Hohlfaser (12) aus einem hydrophoben Kunststoffmaterial, wobei die mindestens eine Hohlfaser (12) eine Umfangswand (14) mit mehreren Poren (16) und einen durch die Umfangswand (14) definierten hohlen Faserinnenraum (18) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, von einer Flüssigkeit, optional Wasser, gefüllt und/oder durchströmt zu werden, und mit den Poren (16) fluidverbunden ist, wobei die Poren (16) der mindestens einen Hohlfaser (12) so ausgestaltet sind, dass die Flüssigkeit daran gehindert wird, im flüssigen Zustand über die Poren (16) der Hohlfaser (12) aus dem Faserinnenraum (18) nach außerhalb der Hohlfaser (12) auszutreten, und dass es der Flüssigkeit erlaubt ist, in den Poren (16) an einer Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und dem gasförmigen Medium unter Erzeugung von Verdunstungskälte zu verdunsten und im gasförmigen Zustand über die Poren (16) der Hohlfaser (12) aus dem Faserinnenraum (18) der Hohlfaser (12) nach außerhalb der Hohlfaser (12) auszutreten, und eine Flüssigkeitsversorgungseinrichtung (110), welche mindestens eine Flüssigkeitsleitung aufweist und mit dem mindestens einen Fasergebilde (10) über die mindestens eine Flüssigkeitsleitung fluidverbunden ist und welche dazu eingerichtet ist, zumindest den Faserinnenraum (18) der mindestens einen Hohlfaser (12) des mindestens einen Fasergebildes (10) mit einer Flüssigkeit, optional Wasser, zu füllen und/oder zu durchströmen, wobei die Vorrichtung (100) zur adiabaten Kühlung ferner so eingerichtet ist, dass das mindestens eine Fasergebilde (10) von dem gasförmigen Medium, optional Luft, um- und/oder durchströmbar ist, so dass die Flüssigkeit in den Poren der mindestens einen Hohlfaser (12) des mindestens einen Fasergebildes (10) an einer Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und dem gasförmigen Medium verdunstet und im gasförmigen Zustand über die Poren (16) der Hohlfaser (12) aus dem Faserinnenraum (18) der Hohlfaser (12) nach außerhalb der Hohlfaser (12) austritt, gekennzeichnet dadurch, dass die Vorrichtung eine Spül-und-Reinigungseinrichtung (140) aufweist, welche mit mindestens einer Flüssigkeitsleitung stromaufwärts des mindestens einen Fasergebildes (10) verbunden ist und welche dazu eingerichtet ist, wahlweise eine Spülung der Hohlfaser (12) mit einer Spülflüssigkeit durchzuführen und/oder wahlweise eine Reinigungschemikalie in die mindestens eine Flüssigkeitsleitung stromaufwärts des mindestens einen Fasergebildes (10) einzubringen, um eine in-situ Reinigung des mindestens einen Fasergebildes (10) durchzuführen.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeitsversorgungseinrichtung (110) das mindestens eine Fasergebilde (10) im freien Gefälle anhand der Schwerkraft, durch hydrostatischen Druck und/oder durch von einer Pumpeneinrichtung (130) erzeugten Druck mit der Flüssigkeit versorgt.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine Flüssigkeitsleitung der Flüssigkeitsversorgungseinrichtung (110) aufweist: eine Zulaufleitung (114), welche mit einem von einem ersten Endabschnitt (24) und einem zweiten Endabschnitt (26) des mindestens einen Fasergebildes (10) fluidverbunden ist und dazu eingerichtet ist, dem mindestens einen Fasergebilde (10) die Flüssigkeit über den einen von dem ersten Endabschnitt (24) und dem zweiten Endabschnitt (26) zuzuführen.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 3, wobei die mindestens eine Flüssigkeitsleitung der Flüssigkeitsversorgungseinrichtung (110) ferner aufweist: eine Abführleitung (116), welche mit dem anderen von dem ersten Endabschnitt (24) und dem zweiten Endabschnitt (26) des mindestens einen Fasergebildes (10) fluidverbunden ist und dazu eingerichtet ist, die Flüssigkeit über den anderen von dem ersten Endabschnitt (24) und dem zweiten Endabschnitt (26) aus dem mindestens einen Fasergebilde (10) abzuführen.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 4, wobei die Flüssigkeitsversorgungseinrichtung (110) aufweist mindestens eines von: einem ersten Absperrorgan (115), welches in der Zulaufleitung (114) stromaufwärts des mindestens einen Fasergebildes (10) vorgesehen ist und dazu eingerichtet ist, eine Flüssigkeitszufuhr an das mindestens einen Fasergebilde (10) der Menge nach zu steuern, zum Beispiel variabel einzustellen und/oder zu unterbrechen, und einem zweiten Absperrorgan (117), welches in der Abführleitung (116) stromabwärts des mindestens einen Fasergebildes (10) vorgesehen ist und dazu eingerichtet ist, eine Flüssigkeitsabfuhr aus dem mindestens einen Fasergebilde (10) der Menge nach zu steuern, zum Beispiel variabel einzustellen und/oder zu unterbrechen.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Flüssigkeitsversorgungseinrichtung (110) ferner aufweist: eine Pumpeneinrichtung (130), welche mit Zulaufleitung in Fluidverbindung steht und dazu eingerichtet ist, die Flüssigkeit mit einem vorbestimmten Druck an das mindestens eine Fasergebilde (10) mittels der Zulaufleitung zu fördern.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Spül-und-Reinigungseinrichtung (140) eine Spül-Leitung und/oder eine Reinigungsmittelzufuhr-Leitung aufweist, wobei die Spül-Leitung und/oder die Reinigungsmittelzufuhr-Leitung mit der mindestens einen Flüssigkeitsleitung stromaufwärts des mindestens einen Fasergebildes (10) fluidverbunden ist, um wahlweise der Flüssigkeitsleitung mindestens eine Spülflüssigkeit zuzuführen oder um wahlweise der mindestens einen Flüssigkeitsleitung eine Reinigungschemikalie zuzuführen oder der in der mindestens einen Flüssigkeitsleitung strömenden Flüssigkeit eine Reinigungschemikalie beizumischen, wobei optional die Spül-Leitung und die Reinigungsmittelzufuhr-Leitung zu einer Leitung (142) integriert sind.
Vorrichtung (100) zur adiabaten Kühlung, aufweisend: mindestens ein Fasergebilde (10), welches dazu eingerichtet ist, von zu kühlendem gasförmigen Medium, optional Luft, um- und/oder durchströmt zu werden, und welches aufweist: mindestens eine poröse Hohlfaser (12) aus einem hydrophoben Kunststoffmaterial, wobei die mindestens eine Hohlfaser (12) eine Umfangswand (14) mit mehreren Poren (16) und einen durch die Umfangswand (14) definierten hohlen Faserinnenraum (18) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, von einer Flüssigkeit, optional Wasser, gefüllt und/oder durchströmt zu werden, und mit den Poren (16) fluidverbunden ist, wobei die Poren (16) der mindestens einen Hohlfaser (12) so ausgestaltet sind, dass die Flüssigkeit daran gehindert wird, im flüssigen Zustand über die Poren (16) der Hohlfaser (12) aus dem Faserinnenraum (18) nach außerhalb der Hohlfaser (12) auszutreten, und dass es der Flüssigkeit erlaubt ist, in den Poren (16) an einer Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und dem gasförmigen Medium unter Erzeugung von Verdunstungskälte zu verdunsten und im gasförmigen Zustand über die Poren (16) der Hohlfaser (12) aus dem Faserinnenraum (18) der Hohlfaser (12) nach außerhalb der Hohlfaser (12) auszutreten, und eine Flüssigkeitsversorgungseinrichtung (110), welche mindestens eine Flüssigkeitsleitung aufweist und mit dem mindestens einen Fasergebilde (10) über die mindestens eine Flüssigkeitsleitung fluidverbunden ist und welche dazu eingerichtet ist, zumindest den Faserinnenraum (18) der mindestens einen Hohlfaser (12) des mindestens einen Fasergebildes (10) mit einer Flüssigkeit, optional Wasser, zu füllen und/oder zu durchströmen, wobei die Vorrichtung (100) zur adiabaten Kühlung ferner so eingerichtet ist, dass das mindestens eine Fasergebilde (10) von dem gasförmigen Medium, optional Luft, um- und/oder durchströmbar ist, so dass die Flüssigkeit in den Poren (16) der mindestens einen Hohlfaser (12) des mindestens einen Fasergebildes (10) an einer Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und dem gasförmigen Medium verdunstet und im gasförmigen Zustand über die Poren (16) der Hohlfaser (12) aus dem Faserinnenraum (18) der Hohlfaser (12) nach außerhalb der Hohlfaser (12) austritt, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (150), welche dazu eingerichtet ist: eine Information über den Flüssigkeitsdurchfluss, zum Beispiel über die Durchflussmenge, und/oder eine Information über den Flüssigkeitsdruck in der Flüssigkeitsversorgungseinrichtung (110) stromaufwärts und/oder stromabwärts des mindestens einen Fasergebildes (10) von mindestens einem Sensor (120) der Flüssigkeitsversorgungseinrichtung (110) zu empfangen, und mittels der empfangenen Information über den Flüssigkeitsdurchfluss und/oder der empfangenen Information über den Flüssigkeitsdruck eine Integritätsprüfung des mindestens einen Fasergebildes (10) durchzuführen und zu detektieren, ob eine Leckage der Flüssigkeit im flüssigen Zustand aus dem mindestens einen Fasergebilde (10) auftritt.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 8, wobei der mindestens eine Sensor (120) mindestens einer von einem Flüssigkeitsdurchflusssensor zur Messung einer Durchflussmenge der Flüssigkeit in einer zugehörigen Flüssigkeitsleitung und einem Flüssigkeitsdrucksensor zur Messung eines Drucks der Flüssigkeit in einer zugehörigen Flüssigkeitsleitung ist.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Vorrichtung einen Flüssigkeitsdurchflusssensor (120)a stromaufwärts und/oder einen Flüssigkeitsdurchflusssensor (120b) stromabwärts des mindestens einen Fasergebildes (10) aufweist, wobei der eine oder jeder Flüssigkeitsdurchflusssensor (120a, 120b) dazu eingerichtet ist, eine Durchflussmenge der Flüssigkeit in einer zugehörigen Flüssigkeitsleitung zu messen, wobei die Steuereinrichtung (150) dazu eingerichtet ist, anhand einer gemessenen Durchflussmenge stromaufwärts und/oder stromabwärts des mindestens einen Fasergebildes (10) oder anhand einer Differenz zwischen der gemessenen Durchflussmenge stromaufwärts und der gemessenen Durchflussmenge stromabwärts des mindestens einen Fasergebildes (10) zu ermitteln, ob eine Leckage der Flüssigkeit im flüssigen Zustand aus dem mindestens einen Fasergebilde (10) auftritt.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 8 oder 9, die Vorrichtung aufweisend: einen ersten Drucksensor (120a), welcher stromaufwärts des mindestens einen Fasergebildes (10) vorgesehen ist und dazu eingerichtet ist, einen Flüssigkeitsdruck stromaufwärts des mindestens einen Fasergebildes (10) zu messen, und einen zweiten Drucksensor (120a), welcher stromabwärts des mindestens einen Fasergebildes (10) vorgesehen ist und dazu eingerichtet ist, einen Flüssigkeitsdruck stromabwärts des mindestens einen Fasergebildes (10) zu messen, und wobei die Steuereinrichtung (150) dazu eingerichtet ist, eine erste Druckinformation über den Druck stromaufwärts des mindestens einen Fasergebildes (10) von dem ersten Drucksensor (120a) zu empfangen, eine zweite Druckinformation über den Druck stromabwärts des mindestens einen Fasergebildes (10) von dem zweiten Drucksensor (120b) zu empfangen, und die erste Druckinformation mit der zweiten Druckinformation zu vergleichen, um anhand der Druckdifferenz zu ermitteln, ob eine Leckage der Flüssigkeit im flüssigen Zustand aus dem mindestens einen Fasergebilde (10) auftritt.
Vorrichtung (100) zur adiabaten Kühlung, aufweisend: mindestens ein Fasergebilde (10), welches dazu eingerichtet ist, von zu kühlendem gasförmigen Medium, optional Luft, um- und/oder durchströmt zu werden, und welches aufweist: mindestens eine poröse Hohlfaser (12) aus einem hydrophoben Kunststoffmaterial, wobei die mindestens eine Hohlfaser (12) eine Umfangswand (14) mit mehreren Poren (16) und einen durch die Umfangswand (14) definierten hohlen Faserinnenraum (18) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, von einer Flüssigkeit, optional Wasser, gefüllt und/oder durchströmt zu werden, und mit den Poren (16) fluidverbunden ist, wobei die Poren (16) der mindestens einen Hohlfaser (12) so ausgestaltet sind, dass die Flüssigkeit daran gehindert wird, im flüssigen Zustand über die Poren (16) der Hohlfaser (12) aus dem Faserinnenraum (18) nach außerhalb der Hohlfaser (12) auszutreten, und dass es der Flüssigkeit erlaubt ist, in den Poren (16) an einer Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und dem gasförmigen Medium unter Erzeugung von Verdunstungskälte zu verdunsten und im gasförmigen Zustand über die Poren (16) der Hohlfaser (12) aus dem Faserinnenraum (18) der Hohlfaser (12) nach außerhalb der Hohlfaser (12) auszutreten, und eine Flüssigkeitsversorgungseinrichtung (110), welche mindestens eine Flüssigkeitsleitung aufweist und mit dem mindestens einen Fasergebilde (10) über die mindestens eine Flüssigkeitsleitung fluidverbunden ist und welche dazu eingerichtet ist, zumindest den Faserinnenraum (18) der mindestens einen Hohlfaser (12) des mindestens einen Fasergebildes (10) mit einer Flüssigkeit, optional Wasser, zu füllen und/oder zu durchströmen, wobei die Vorrichtung (100) zur adiabaten Kühlung ferner so eingerichtet ist, dass das mindestens eine Fasergebilde (10) von dem gasförmigen Medium, optional Luft, um- und/oder durchströmbar ist, so dass die Flüssigkeit in den Poren (16) der mindestens einen Hohlfaser (12) des mindestens einen Fasergebildes (10) an einer Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und dem gasförmigen Medium verdunstet und im gasförmigen Zustand über die Poren (16) der Hohlfaser (12) aus dem Faserinnenraum (18) der Hohlfaser (12) nach außerhalb der Hohlfaser (12) austritt, gekennzeichnet dadurch, dass die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, ein Leckagedetektionsmittel der Flüssigkeit beizumischen, wobei das Leckagedetektionsmittel dazu eingerichtet ist, eine Leckage der Flüssigkeit im flüssigen Zustand aus dem mindestens einen Fasergebilde (10) visuell anzuzeigen, und/oder wobei die Vorrichtung mindestens einen Feuchtigkeitssensor aufweist, welcher einer oder mehreren Hohlfasern (12) des Fasergebildes (10) zugeordnet ist und dazu eingerichtet ist, das Austreten von Flüssigkeit im flüssigen Zustand aus der ihm zugeordneten Hohlfaser(n) (12) zu detektieren und ein entsprechendes Feuchtigkeitsdetektionssignal auszugeben.
Vorrichtung (100) zur adiabaten Kühlung, aufweisend: mindestens ein Fasergebilde (10), welches dazu eingerichtet ist, von zu kühlendem gasförmigen Medium, optional Luft, um- und/oder durchströmt zu werden, und welches aufweist: mindestens eine poröse Hohlfaser (12) aus einem hydrophoben Kunststoffmaterial, wobei die mindestens eine Hohlfaser (12) eine Umfangswand (14) mit mehreren Poren (16) und einen durch die Umfangswand (14) definierten hohlen Faserinnenraum (18) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, von einer Flüssigkeit, optional Wasser, gefüllt und/oder durchströmt zu werden, und mit den Poren (16) fluidverbunden ist, wobei die Poren (16) der mindestens einen Hohlfaser (12) so ausgestaltet sind, dass die Flüssigkeit daran gehindert wird, im flüssigen Zustand über die Poren (16) der Hohlfaser (12) aus dem Faserinnenraum (18) nach außerhalb der Hohlfaser (12) auszutreten, und dass es der Flüssigkeit erlaubt ist, in den Poren (16) an einer Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und dem gasförmigen Medium unter Erzeugung von Verdunstungskälte zu verdunsten und im gasförmigen Zustand über die Poren (16) der Hohlfaser (12) aus dem Faserinnenraum (18) der Hohlfaser (12) nach außerhalb der Hohlfaser (12) auszutreten, und eine Flüssigkeitsversorgungseinrichtung (110), welche mindestens eine Flüssigkeitsleitung aufweist und mit dem mindestens einen Fasergebilde (10) über die mindestens eine Flüssigkeitsleitung fluidverbunden ist und welche dazu eingerichtet ist, zumindest den Faserinnenraum (18) der mindestens einen Hohlfaser (12) des mindestens einen Fasergebildes (10) mit einer Flüssigkeit, optional Wasser, zu füllen und/oder zu durchströmen, wobei die Vorrichtung (100) zur adiabaten Kühlung ferner so eingerichtet ist, dass das mindestens eine Fasergebilde (10) von dem gasförmigen Medium, optional Luft, um- und/oder durchströmbar ist, so dass die Flüssigkeit in den Poren (16) der mindestens einen Hohlfaser (12) des mindestens einen Fasergebildes (10) an einer Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und dem gasförmigen Medium verdunstet und im gasförmigen Zustand über die Poren (16) der Hohlfaser (12) aus dem Faserinnenraum (18) der Hohlfaser (12) nach außerhalb der Hohlfaser (12) austritt, gekennzeichnet dadurch, dass die Flüssigkeitsversorgungseinrichtung (110) ferner aufweist: eine Entleerungsleitung (118), welche stromabwärts des mindestens einen Fasergebildes (10) fluidverbunden ist, und ein Entleerungsabsperrorgan (119), welches in der Entleerungsleitung (118) angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, eine Flüssigkeitsabfuhr aus dem mindestens einen Fasergebilde (10) zu unterbrechen.
Vorrichtung (100) zur adiabaten Kühlung, aufweisend: mindestens ein Fasergebilde (10), welches dazu eingerichtet ist, von zu kühlendem gasförmigen Medium, optional Luft, um- und/oder durchströmt zu werden, und welches aufweist: mindestens eine poröse Hohlfaser (12) aus einem hydrophoben Kunststoffmaterial, wobei die mindestens eine Hohlfaser (12) eine Umfangswand (14) mit mehreren Poren (16) und einen durch die Umfangswand (14) definierten hohlen Faserinnenraum (18) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, von einer Flüssigkeit, optional Wasser, gefüllt und/oder durchströmt zu werden, und mit den Poren (16) fluidverbunden ist, wobei die Poren (16) der mindestens einen Hohlfaser (12) so ausgestaltet sind, dass die Flüssigkeit daran gehindert wird, im flüssigen Zustand über die Poren (16) der Hohlfaser (12) aus dem Faserinnenraum (18) nach außerhalb der Hohlfaser (12) auszutreten, und dass es der Flüssigkeit erlaubt ist, in den Poren (16) an einer Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und dem gasförmigen Medium unter Erzeugung von Verdunstungskälte zu verdunsten und im gasförmigen Zustand über die Poren (16) der Hohlfaser (12) aus dem Faserinnenraum (18) der Hohlfaser (12) nach außerhalb der Hohlfaser (12) auszutreten, und eine Flüssigkeitsversorgungseinrichtung (110), welche mindestens eine Flüssigkeitsleitung aufweist und mit dem mindestens einen Fasergebilde (10) über die mindestens eine Flüssigkeitsleitung fluidverbunden ist und welche dazu eingerichtet ist, zumindest den Faserinnenraum (18) der mindestens einen Hohlfaser (12) des mindestens einen Fasergebildes (10) mit einer Flüssigkeit, optional Wasser, zu füllen und/oder zu durchströmen, wobei die Vorrichtung (100) zur adiabaten Kühlung ferner so eingerichtet ist, dass das mindestens eine Fasergebilde (10) von dem gasförmigen Medium, optional Luft, um- und/oder durchströmbar ist, so dass die Flüssigkeit in den Poren (16) der mindestens einen Hohlfaser (12) des mindestens einen Fasergebildes (10) an einer Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und dem gasförmigen Medium verdunstet und im gasförmigen Zustand über die Poren (16) der Hohlfaser (12) aus dem Faserinnenraum (18) der Hohlfaser (12) nach außerhalb der Hohlfaser (12) austritt, gekennzeichnet dadurch, dass die Vorrichtung (100) derart eingerichtet ist, dass der Druck der Flüssigkeit innerhalb des mindestens einen Fasergebildes (10) maximal 4 bar, optional weniger als 1 bar, beträgt.
Vorrichtung (100) zur adiabaten Kühlung, aufweisend: mindestens ein Fasergebilde (10), welches dazu eingerichtet ist, von zu kühlendem gasförmigen Medium, optional Luft, um- und/oder durchströmt zu werden, und welches aufweist: mindestens eine poröse Hohlfaser (12) aus einem hydrophoben Kunststoffmaterial, wobei die mindestens eine Hohlfaser (12) eine Umfangswand (14) mit mehreren Poren (16) und einen durch die Umfangswand (14) definierten hohlen Faserinnenraum (18) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, von einer Flüssigkeit, optional Wasser, gefüllt und/oder durchströmt zu werden, und mit den Poren (16) fluidverbunden ist, wobei die Poren (16) der mindestens einen Hohlfaser (12) so ausgestaltet sind, dass die Flüssigkeit daran gehindert wird, im flüssigen Zustand über die Poren (16) der Hohlfaser (12) aus dem Faserinnenraum (18) nach außerhalb der Hohlfaser (12) auszutreten, und dass es der Flüssigkeit erlaubt ist, in den Poren (16) an einer Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und dem gasförmigen Medium unter Erzeugung von Verdunstungskälte zu verdunsten und im gasförmigen Zustand über die Poren (16) der Hohlfaser (12) aus dem Faserinnenraum (18) der Hohlfaser (12) nach außerhalb der Hohlfaser (12) auszutreten, und eine Flüssigkeitsversorgungseinrichtung (110), welche mindestens eine Flüssigkeitsleitung aufweist und mit dem mindestens einen Fasergebilde (10) über die mindestens eine Flüssigkeitsleitung fluidverbunden ist und welche dazu eingerichtet ist, zumindest den Faserinnenraum (18) der mindestens einen Hohlfaser (12) des mindestens einen Fasergebildes (10) mit einer Flüssigkeit, optional Wasser, zu füllen und/oder zu durchströmen, wobei die Vorrichtung (100) zur adiabaten Kühlung ferner so eingerichtet ist, dass das mindestens eine Fasergebilde (10) von dem gasförmigen Medium, optional Luft, um- und/oder durchströmbar ist, so dass die Flüssigkeit in den Poren (16) der mindestens einen Hohlfaser (12) des mindestens einen Fasergebildes (10) an einer Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und dem gasförmigen Medium verdunstet und im gasförmigen Zustand über die Poren (16) der Hohlfaser (12) aus dem Faserinnenraum (18) der Hohlfaser (12) nach außerhalb der Hohlfaser (12) austritt, gekennzeichnet dadurch, dass die Vorrichtung (100) ferner aufweist: einen Strömungskanal (200), in welchem das mindestens eine Fasergebilde (10) angeordnet ist und durch welchen das gasförmige Medium hindurchströmt, während das gasförmige Medium das mindestens eine Fasergebilde (10) umströmt und/oder durchströmt.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 15, ferner aufweisend: eine Lüftereinrichtung (210), welche dazu eingerichtet ist, das gasförmige Medium dem Strömungskanal (200) zwangsweise zuzuführen und das mindestens eine Fasergebilde (10) zwangsweise zu belüften.
Verwendung eines als Flächengebilde ausgebildeten Fasergebildes (10) als Verdunstungsfläche zur adiabaten Kühlung eines das Fasergebilde (10) um- und/oder durchströmenden gasförmigen Mediums, wobei das Fasergebilde (10) dazu eingerichtet ist, von zu kühlendem gasförmigen Medium, optional Luft, um- und/oder durchströmt zu werden, und aufweist: mindestens eine poröse Hohlfaser (12) aus einem hydrophoben Kunststoffmaterial, wobei die mindestens eine Hohlfaser (12) eine Umfangswand (14) mit mehreren Poren (16) und einen durch die Umfangswand (14) definierten hohlen Faserinnenraum (18) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, von einer Flüssigkeit, optional Wasser, gefüllt und/oder durchströmt zu werden, und mit den Poren (16) fluidverbunden ist, wobei die Poren (16) der mindestens einen Hohlfaser (12) so ausgestaltet sind, dass die Flüssigkeit daran gehindert wird, im flüssigen Zustand über die Poren (16) der Hohlfaser (12) aus dem Faserinnenraum (18) nach außerhalb der Hohlfaser (12) auszutreten, und dass es der Flüssigkeit erlaubt ist, in den Poren (16) an einer Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und dem gasförmigen Medium unter Erzeugung von Verdunstungskälte zu verdunsten und im gasförmigen Zustand über die Poren (16) der Hohlfaser (12) aus dem Faserinnenraum (18) der Hohlfaser (12) nach außerhalb der Hohlfaser (12) auszutreten, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasergebilde (10) als Beschattungseinrichtung oder Verdunkelungseinrichtung mit integrierter Kühlfunktion verwendet wird.
Verwendung eines Fasergebildes (10) in Gestalt eines oder mehrerer Bündel oder in Gestalt eines Flächengebildes als Verdunstungsfläche zur adiabaten Vorkühlung von Kühlluft, welche über einen Wärmetauscher (400) einer Kühlanlage geführt wird, verwendet wird, wobei die Kühlluft das Fasergebilde (10) durch oder umströmt, durch Verdunstungskühlung abgekühlt wird und dann auf den Wärmetauscher (400) trifft, wobei das Fasergebilde (10) dazu eingerichtet ist, von zu kühlendem gasförmigen Medium, optional Luft, um- und/oder durchströmt zu werden, und aufweist: mindestens eine poröse Hohlfaser (12) aus einem hydrophoben Kunststoffmaterial, wobei die mindestens eine Hohlfaser (12) eine Umfangswand (14) mit mehreren Poren (16) und einen durch die Umfangswand (14) definierten hohlen Faserinnenraum (18) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, von einer Flüssigkeit, optional Wasser, gefüllt und/oder durchströmt zu werden, und mit den Poren (16) fluidverbunden ist, wobei die Poren (16) der mindestens einen Hohlfaser (12) so ausgestaltet sind, dass die Flüssigkeit daran gehindert wird, im flüssigen Zustand über die Poren (16) der Hohlfaser (12) aus dem Faserinnenraum (18) nach außerhalb der Hohlfaser (12) auszutreten, und dass es der Flüssigkeit erlaubt ist, in den Poren (16) an einer Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und dem gasförmigen Medium unter Erzeugung von Verdunstungskälte zu verdunsten und im gasförmigen Zustand über die Poren (16) der Hohlfaser (12) aus dem Faserinnenraum (18) der Hohlfaser (12) nach außerhalb der Hohlfaser (12) auszutreten, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme eines zu kühlenden Mediums (405) im Wärmetauscher (400) durch den Wärmetauscher (400) an die durch das Fasergebilde (10) vorgekühlte Kühlluft (403) übertragen wird, während sich das zu kühlende Medium (405) im Wärmetauscher (400) abkühlt.