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Die
Erfindung betrifft ein Wärmerückgewinnungssystem,
insbesondere im Kreislaufverbund, mit wenigstens einem Wärmetauscher
im Abluft-/Fortluftstrom und wenigstens einem Wärmetauscher im Außenluft-/Zuluftstrom
einer lüftungstechnischen
Anlage, wie z.B. bei einem Gebäude.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kälteanlagensystem für Gebäude mit
wenigstens einer Kältemaschine
und wenigstens einer Rückkühleinheit
und betrifft darüber
hinaus auch eine Reihenschaltung von wenigstens zwei Kältemaschinen
mit jeweils in Reihe geschalteten Kondensator- und Verdampferstufen.
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Die
genannten Wärmerückgewinnungssysteme
sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Hierbei werden üblicherweise
zwei über
ihre Fluidleitungen miteinander kommunizierende Luft-/Fluidwärmetauscher
eingesetzt, um insbesondere in einem Winterbetrieb der warmen Abluft
z.B. eines Gebäudes
die Wärmeenergie
zu entziehen, diese Wärmeenergie
auf ein Wärmeträgermedium,
wie beispielsweise ein Fluid, z.B. Wasser oder ein Wasserglykolgemisch,
zu übertragen
und auf diese Weise die Wärmeenergie über das
Fluid einem im Zuluftstrom befindlichen Luft-/Fluidwärmetauscher zuzuführen, um
so die Wärmeenergie
auf die z.B. in ein Gebäude einströmende Zuluft
zu übertragen.
Hierdurch ergibt sich eine Möglichkeit,
Wärmeenergieverluste
zu reduzieren, die durch einen erforderlichen Luftaustausch in Gebäuden ansonsten
stattfinden würden.
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Die
Kommunikation der eingesetzten Abluft-Fortluft und Außenluft-/Zuluftwärmetauscher
erfolgt auf der Fluidseite über
ein sogenanntes Kreislaufverbundsystem, welches nichts anderes bedeutet,
als dass ein Fluid als Wärmeträgermedium
zwischen den beiden Wärmetauschern
zirkulieren kann.
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Hierbei
sind üblicherweise
in dem Kreislaufverbundsystem neben den reinen Fluidleitungen darüber hinaus
wenigstens eine Pumpe, Ventile, Druckausgleichsbehälter und
andere übliche
hydraulische oder elektrohydraulische Bauteile vorhanden. Es ist hierbei
ebenso bekannt, eine elektrohydraulische Anschlusseinheit, auch
bezeichnet als elektrohydraulische Armaturen-Anschlussrampe, zu verwenden, bei der
innerhalb einer baulichen Einheit sämtliche für das Kreislaufverbundsystem
notwendige hydraulische und elektrohydraulische Einheiten realisiert sind.
Eine derartige elektrohydraulische Anschlusseinheit weist hierbei
eine dem Abluftwärmetauscher zugeordnete
Anschlussseite und eine dem Zuluftwärmetauscher zugeordnete Anschlussseite
auf, wobei über
diese Anschlussseiten die Fluidleitungen der jeweiligen Wärmetauscher
an die elektrohydraulische Anschlusseinheit angeschlossen werden
können.
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Es
ist weiterhin bekannt, in Gebäuden,
insbesondere für
einen Sommerbetrieb, Kälteanlagen, insbesondere
wie für
Klimaanlagen einzusetzen, um im Sommer, wenn hohe Temperaturen vorherrschen, für die Personen
ein angenehmes Raumklima zu schaffen, was dadurch erreicht wird,
dass durch Energieaufwendung mittels einer üblichen Kältemaschine die von außen zugeführte Luft
abgekühlt
und sodann in die Räume
des Gebäudes
eingeleitet wird. Um eine Rückkühlung in
der Kondensatorstufe einer derartigen Kältemaschine einer Kälteanlage
zu ermöglichen,
ist es hierbei üblicherweise
vorgesehen, im Gebäude
selbst, auf den Dächern,
außerhalb
des Gebäudes
oder im Freigelände
die notwendigen Rückkühlanlagen
einzusetzen, um die beim Kühlprozess
erzeugte Abwärme
der Umwelt zuzuführen.
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Es
zeigt sich im Stand der Technik, dass bislang im Wesentlichen für einen
Winterbetrieb zur Rückgewinnung
von Wärme
ein oben beschriebenes Wärmerückgewinnungssystem
und im Sommerbetrieb zur Kühlung
der Außenluft
ein Kälteanlagensystem
eingesetzt wird, wobei beide Systeme unabhängig voneinander arbeiten.
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Weiterhin
sind hocheffiziente Wärmerückgewinnungssysteme
im Kreislaufverbund bekannt, bei welchen das gesamte Wärmerückgewinnungssystem
multifunktional zur Kühlung
und Entfeuchtung der Außenluft/Zuluft
und gleichzeitig zur indirekten adiabaten Verdunstungskühlung und
Rückkühlung einer
Kältemaschine
möglich
ist.
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Dieses
System ist jedoch nur machbar, wenn im Abluft-/Fortluftstrom zusätzlich eine
Verdunstungskühlung
zum Einsatz gelangt und gleichzeitig die Einzelaustauschgrade der
Wärmetauscher 85–90% erzielen.
Dies ist bei diesen Systemen zwingend nötig, da ansonsten ein Teil
der mechanisch erzeugten Kälte
verloren ginge und die eingespeiste Kältemaschinenabwärme zur
Minderung der Kältegewinnung
aus der durch die Verdunstungskühlung enstandenen
Kälte führen würde.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein System bereit zu stellen, bei dem mit
reduzierten Bauteil-, Montage- und Wartungskosten sowohl im Sommerbetrieb eine
Kühlung
von Zuluft als auch im Winterbetrieb eine Wärmerückgewinnung durchgeführt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird gemäß einem
Aspekt der Erfindung schon in einfacher Weise dadurch gelöst, dass
für Kälteanlagensystem,
welches wenigstens eine Kältemaschine
aufweist, als Rückkühleinheit
der Fortluft- bzw. Abluftwärmetauscher
eines Wärmerückgewinnungssystems
wenigstes teilweise, insbesondere komplett umschaltbar eingesetzt
wird.
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Da üblicherweise
beide Betriebsmodi, d.h. die Wärmerückgewinnung
im Winter und die Kühlung im
Sommer nicht gleichzeitig zum Einsatz kommen, kann auf diese Art
und Weise in einem kombinierten System eine separate Rückkühleinheit,
wie sie üblicherweise
in bestehenden Kälteanlagensystemen zum
Einsatz kommen, entfallen. Ein Abluft- bzw. Fortluftwärmetauscher
eines Wärmerückgewinnungssystems
kann dementsprechend auf zweierlei Arten verwendet werden.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung kann es vorgesehen sein, in einem Wärmerückgewinnungssystem
zur Realisierung einer Zuluftkühlung
eine zumindest teilweise Umschaltung auf eine Kälteerzeugung vorzusehen, wofür ein Wärmetauscher
im Außenluft-/Zuluftstrom
zum Kühlen
der Zuluft und ein Wärmetauscher
im Abluft-/Fortluftstrom zum Rückkühlen der
Abwärme
einer Kältemaschine einsetzbar
ist. Hierfür
kann eine Kältemaschine
vorgesehen sein, die an die Wärmetauscher
zumindest teilweise schaltbar ist, d.h. dass der kondensator- bzw. verdampferseitige
Fluidkreislauf einer Kältemaschine
an den Fluidkreislauf des Abluft-/Fortluftwärmetauschers bzw. an den Fluidkreislauf
des Außenluft-/Zuluftwärmetauschers
zumindest teilweise an- und abschaltbar ist.
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Hierdurch
wird erreicht, dass der Zuluftwärmetauscher
zum Kühlen
von Zuluft und der Abluftwärmetauscher
zum Rückkühlen der
Kältemaschine einsetzbar
ist.
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Erfindungsgemäß ergibt
sich hierdurch der besondere Vorteil, dass ein üblicherweise vorgesehenes Wärmerückgewinnungssystem
durch Hinzufügung
einer Kältemaschine
ebenso als Kälteanlagensystem
eingesetzt werden kann, um im Sommerbetrieb zugeführte Zuluft
zu kühlen.
Hierbei wird die beim Kühlen
entstehende Abwärmemenge über den Abluftwärmetauscher
der Umwelt zugeführt.
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Ein
derartiges System der erfindungsgemäßen Art ist besonders vorteilhaft,
da bezüglich
der Kosten ein separates Kühler-
und Rückkühlersystem vollständig entfallen
kann und hierfür
lediglich eine Kältemaschine
in das Wärmerückgewinnungssystem zu
integrieren ist und weiterhin die Investitionskosten für bauliche
Maßnahmen,
Kältemaschinen-Aufstellräume, Aufstellflächen für Rückkühlanlagen
etc. und die in Folge erforderlichen Wartungs- und Instandhaltungskosten
reduziert werden.
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Darüber hinaus
kann ein derartiges kombiniertes Wärmerückgewinnungs-/Kühl- und
Rückkühlsystem
für lüftungsklimatechnische
Anlagen herstellerseitig aus einer Hand geliefert werden, was insbesondere
für den
Kunden Vorteile hat.
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In
einer ersten Alternative kann es vorgesehen sein, dass die fluidführenden
Leitungen des Abluftwärmetauschers
umschaltbar sind vom Kreislaufverbund, z.B. von einer elektrohydraulischen
Anschlusseinheit, auf die Fluidleitungen der Kältemaschine, hier insbesondere
eines in der Kältemaschine
vorgesehenen Kondensators, wobei die Fluidleitungen dieses Kondensators
das Fluid mit der Abwärme
führen.
Hierfür
können
beispielsweise kreislaufverbundseitige Ventile geschlossen werden,
um anschließend
das Fluid durch den Kondensator der Kältemaschine strömen zu lassen.
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Die
im Wesentlichen selbe Anordnung kann auch verdampferseitig vorgesehen
sein, d.h. die fluidführenden
Leitungen des Zuluftwärmetauschers können umschaltbar
ausgestaltet sein, so dass diese vom Kreislaufverbund bzw. der elektrohydraulischen Anschlusseinheit
abgeschaltet werden können
und auf die Fluidleitungen der Kältemaschine
aufgeschaltet werden können,
insbesondere hier auf die Fluidleitungen des vorgesehenen Verdampfers,
wobei diese Fluidleitungen das durch die Kältemaschine gekühlte Fluid
führen.
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Bei
einer derartigen erfindungsgemäßen Anordnung
können
bevorzugt eine Kältemaschine
und ein Kreislaufverbund bzw. eine elektrohydraulische Anschlusseinheit
fluidtechnisch parallel geschaltet angeordnet sein, wobei insbesondere
im verdampfer- und/oder kondensatorseitigen Fluidkreislauf der Kältemaschine
eine Umwälzpumpe
vorgesehen ist.
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Eine
derartige Umwälzpumpe
ist im Wesentlichen dafür
vorgesehen, einen Umlauf des Fluids, zum einen im Kreislauf zwischen
Kondensator und Abluftwärmetauscher
und zum anderen im Fluidkreislauf zwischen Verdampfer und Zuluftwärmetauscher
zu realisieren, was insbesondere dann nötig wird, wenn eine vollständige Entkopplung
von den bestehenden Kreislaufverbundkomponenten vorgesehen ist,
so dass auch eine üblicherweise
in einem Kreislaufverbund bzw. einer elektrohydraulischen Anschlusseinheit
vorgesehene Pumpe mit entkoppelt wird. Eine derartige Entkopplung
erfolgt z.B.,wenn eine Anschlußeinheit
abluft- und zuluftseitig Absperrventile aufweist, die zur Umschaltung
(mit-)betätigt werden.
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Eine
besonders bevorzugte zweite Alternative ergibt sich dann, wenn Verdampfer- oder Kondensatorseite
der Kältemaschine
fluidtechnisch in Reihe mit dem Kreislaufverbund, insbesondere einer
elektrohydraulischen Anschlusseinheit geschaltet ist und die entsprechende
andere Seite parallel.
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Diese
bevorzugte Alternative hat den besonderen Vorteil, dass die kondensatorseitigen
oder die verdampferseitigen Fluidleitungen der Kältemaschine durch Umschaltungen
derart in den existierenden Kreislaufverbund schaltbar sind, dass
im Kreislaufverbund vorhandene Bauteile, insbesondere eine Umwälzpumpe
und insbesondere auch ein Druckausgleichsgefäß für zumindest eine Seite der Kältemaschine
nutzbar sind. Lediglich für
die jeweils andere Seite muss in dem dann vorgesehenen separaten Kreislauf
eine weitere Umwälzpumpe
eingesetzt werden.
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Durch
die Anordnung, bei der eine der Seiten der Kältemaschine parallel und die
andere in Reihe mit dem Kreislaufverbund geschaltet sind, kann dementsprechend
bei entsprechender hydraulischer Schaltung bzw. Umschaltung die
existierende Pumpe des Kreislaufverbundes mit verwendet werden,
so dass sich das erfindungsgemäße kombinierte
System in einfacher Weise durch Hinzufügung einer Kältemaschine
und einer weiteren Umwälzpumpe
sowie entsprechende Umschaltventile realisieren lässt.
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Ebenso
kann es vorgesehen sein, dass im Kreislaufverbund zwei Pumpen vorgesehen
sind, die in Reihe geschaltet sind, wobei eine Pumpe fortluftseitig
und eine abluftseitig angeordnet ist. Im Wärmerückgewinnungsbetrieb können dann
beide Pumpen gleichzeitig eingesetzt werden , um die nötige Förderleistung
bereitzustellen.
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Die
Anordnung der Pumpen kann hierbei derart sein, dass nach einer Umschaltung
die eine Pumpe im kondensatorseitigen und die andere im verdampferseitigen
Fluidkreislauf der Kältemaschine angeordnet
ist. In diesem Fall muss für
die umschaltungsfunktionalität
keine weitere Pumpe vorgesehen werden. Auch können dann bevorzugt Kondesatorseite
und Verdampferseite der Kältemaschine
dann jeweils in Reihe mit den Wärmetauschern
geschaltet sein.
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Wie
vorgenannt, kann das kombinierte System bei einem Wärmerückgewinnungssystem
im Kreislaufverbund realisiert werden, bei dem insbesondere die
Komponenten des Kreislaufverbunds, abgesehen von den Wärmetauschereinheiten,
als elektrohydraulische Baueinheit ausgeführt sind. Eine Umschaltung
vom Winterbetrieb mit einer Wärmerückgewinnung
zu einem Sommerbetrieb mit einer Kälteerzeugung kann dementsprechend
auch dadurch besonders einfach erfolgen, wenn eine elektrohydraulische
Anschlusseinheit wenigstens einseitig, d.h. entweder abluftseitig
oder zuluftseitig, bevorzugt auf beiden Seiten, Umschalt-Abschaltventile
aufweist.
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Sodann
kann bezogen auf die oben genannte zweite bevorzugte Alternative
bei einer Umschaltung der Betriebsmodi eine elektrohydraulische
Anschlusseinheit entweder dem kondensator- oder verdampferseitigen
Fluidkreislauf zugeordnet werden. Eine Zuordnung wird bevorzugterweise
zu dem Kreislauf erfolgen, in dem keine separate Umwälzpumpe
vorgesehen ist.
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Erfolgt
eine Absperrung wenigstens auf einer Seite einer elektrohydraulischen
Baugruppe, so wird hierdurch zunächst
wenigstens einseitig der Fluidkreislauf der Wärmetauscher unterbrochen, so
dass durch eine Zuschaltung, beispielsweise mittels eines Dreiwegeumschaltventils
eine Kältemaschine
hinzugeschaltet werden kann, um erneut einen Fluidkreislauf auszubilden.
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Eine
vollständige
einseitige Abschaltung einer elektrohydraulischen Anschlusseinheit
ist jedoch nicht zwingend nötig,
wenn zumindest ein Umschaltventil vorgesehen ist, um wenigstens
einseitig einen Fluidkreislauf durch die Anschlusseinheit zu verhindern,
wobei jedoch die Anschlusseinheit hydraulisch an den dann gegebenen
Fluidkreislauf zwischen Wärmetauscher
und einer Seite der Kältemaschine angekoppelt
bleibt, so dass hydraulische Bauelemente der Anschlusseinheit, z.B.
ein Druckausgleichsgefäß auch im
umgeschalteten Kreislauf nutzbar ist.
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Beide
vorgenannten Alternativen können
besonders bevorzugt dadurch weiter gebildet werden, dass der Außenluft-/Zuluftwärmetauscher
gerade im Sommerbetrieb zur Entfeuchtung der Zuluft einsetzbar ist,
was in bevorzugter Weise dadurch realisiert werden kann, dass durch
die Verdampferseite der mit dem Außen-/Zuluftwärmetauscher im Kreislauf stehenden
Kältemaschine
die Außenluft
zunächst
bis unter den Taupunkt gekühlt
wird, um zu entfeuchten, wobei weiterhin aufgrund der Tatsache,
dass die so gekühlte
Luft üblicherweise
zu kalt ist, im bzw. nach dem Außen-/Zuluftwärmetauscher
noch eine Nacherwärmerstufe
vorgesehen sein kann, um die unter dem Taupunkt gekühlte Luft
derart nachzuerwärmen, dass
diese für
Personen im Gebäude
als angenehm temperiert empfunden wird.
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Zur
Umschaltung zwischen den einzelnen Betriebsmodi kann es bevorzugt
im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass in wenigstens einer der
Fluidleitungen eines Fortluft- und eines Zuluftwärmetauschers jeweils ein Dreiwegeventil angeordnet
ist, um zu bewirken, dass durch Umschaltung des Dreiwegeventils
der Fluidstrom bei der Betriebsweise mit einer Kälteerzeugung durch die Verdarnpfer-bzw. Kondensatorstufe
der Kältemaschine
geleitet wird. Bei einer derartigen Umschaltung muss dementsprechend
lediglich sicher gestellt werden, dass die beiden Wärmetauscher,
d.h. Zuluft- und Ablaufwärmetauscher
fluidtechnisch nicht mehr miteinander im Kreislaufverbund stehen.
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Eine
Fluidströmung
kann dementsprechend beispielsweise fortluftseitig derart erfolgen,
dass das Fluid, welches die Abwärme
des Kondensators der Kältemaschine
trägt,
lediglich in einem Kreislauf zwischen Abluftwärmetauscher und Kondensator strömt, jedoch
keinen Kontakt mehr zum übrigen Kreislaufverbund
findet. Auf der anderen Seite des Verdampfers kann der Verdampferfluidkreislauf durch
Umschaltung des Dreiwegeventils beispielsweise in Reihe mit dem
Außenluftwärmetauscher
geschaltet werden, wie es der oben genannten zweiten Alternative
entspricht, so dass die gekühlte
Flüssigkeit
des Verdampfers mittels der Pumpe des Kreislaufverbunds bzw. der
elektrohydraulischen Anschlusseinheit durch den fortluftseitig abgeschlossenen
Kreislaufverbund und durch den Außenluftwärmetauscher strömt, um so
die in der Zuluft enthaltene Wärme
zu entziehen.
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Bei
der Ausführung
mit den Dreiwegeventilen wird es als besonders vorteilhaft empfunden, wenn
die Dreiwegeventile, die den kondensator- bzw. verdampferseitigen
Kreisläufen
der Kältemaschine zugeordnet
sind, durch eine gemeinsame Steuerung zur Umschaltung der betriebsweise
elektronisch ansteuerbar sind, insbesondere gleichzeitig ansteuerbar
sind. Auf diese Art und Weise kann einfach zwischen den Betriebsmodi
umgeschaltet werden.
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Um
gerade im Sommerbetrieb eine ausreichende Abführung der Abwärme des
Kondensators der Kältemaschine
zu erreichen, bedarf es einer ausreichenden Temperaturdifferenz
zwischen dem Fluidkreislauf des Rückkühlkreises und der Abluft, die
aus dem Gebäude
durch den Fortluftwärmetauscher strömt.
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Um
hier eine möglichst
hohe Temperaturdifferenz zu erreichen und somit eine optimale Rückkühlung der
Kältemaschine
sicher zu stellen, kann es in einer weiterhin bevorzugten Ausführung der
Erfindung vorgesehen sein, dass die erforderliche Kältemaschinenleistung
auf mehrere Kältemaschinen
aufgeteilt ist, die in Reihen hintereinander geschaltet sind. Durch
diese Kaskadierung kann das Temperaturniveau des kondensatorseitigen
Fluidkreislaufes erheblich erhöht
werden und verdampferseitig das Temperaturniveau weiter gesenkt
werden, was besonders bevorzugt dann erreicht wird, wenn die kondensator-
und verdampferseitigen Fluide in entgegengesetzte Fließrichtungen
strömen.
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Dies
bedeutet, dass bei einer Reihenschaltung aus mehreren, d.h. wenigstens
zwei Kältemaschinen,
kondensatorseitig die Fluidrichtung genau entgegengesetzt ausgebildet
ist, d.h. das kondensatorseitige Fluid strömt von dem kondensatorseitigen Eingang
der letzten Kältemaschine
zu dem Ausgang der letzten Kältemaschine
von dort aus zu dem Eingang der davor geschalteten Kältemaschine
und so fort, bis dass das Fluid kondensatorseitig in den Eingang
der ersten Kältemaschine
und von dort zum Ausgang der ersten Kältemaschine geleitet wird.
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Demgegenüber wird
das Fluid verdampferseitig in eine erste Kältemaschine einströmen, aus dem
Ausgang der ersten Kältemaschine
ausströmen und
wiederum in den verdampferseitigen Eingang der zweiten Kältemaschine
einströmen,
aus dem verdampferseitigen Ausgang der zweiten Kältemaschine ausströmen und
wiederum in die nächste
Kältemaschine
verdampferseitig einströmen
und so fort.
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Die
Fluidwege der in Reihe hintereinandergeschalteten Kältemaschinen
sind dementsprechend gegensinnig zueinander verschaltet.
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Wie
zuvor beschrieben, sind die Vorteile eines erfindungsgemäßen Wärmerückgewinnungssystems
derart, dass es im Winterbetrieb zur Wärmerückgewinnung aus der Fortluft
und im Sommerbetrieb zur Kühlung
und/oder Entfeuchtung der Zuluft einsetzbar ist. Hierbei kann bevorzugt
eine Kältemaschine,
insbesondere eine bereits gebäudeseitig
vorgesehene Kältemaschine
einer Kälteanlage,
zum Einsatz im Wärmerückgewinnungssystem
vorgesehen werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den nachfolgenden Abbildungen dargestellt.
Es zeigen:
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1: ein erfindungsgemäßes Wärmerückgewinnungssystem
mit einer einzelnen Kältemaschine;
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1a: einen in zwei Teilbereiche
aufgeteilten Abluft-/Fortluftwärmetauscher;
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2: ein erfindungsgemäßes Wärmerückgewinnungssystem
mit drei in Reihe geschalteten Kältemaschinen
und gegensinniger Fluidrichtung innerhalb der Kältemaschinen.
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Die 1 zeigt in einer schematischen Übersicht
ein erfindungsgemäßes Wärmerückgewinnungssystem,
bei dem ein Abluft-/Fortluftwärmetauscher
1 und ein Außenluft-/Zuluftwärmetauscher
2, die jeweils in entsprechenden Lüftungsgehäusen 3 angeordnet
sind, im sogenannten Kreislaufverbund miteinander stehen.
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Der
Kreislaufverbund ist hier derart ausgebildet, dass eine elektrohydraulische
Armaturenanschlussrampe bzw. elektrohydraulische Anschlusseinheit 4 vorgesehen
ist, die wesentliche für
den Betrieb im Kreislaufverbund nötige Komponenten aufweist,
wie beispielsweise eine Umwälzpumpe 5 und ein
Druckausgleichsgefäß 6.
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In
einem üblichen
Winterbetrieb ist die Funktionsweise derart, dass Abluft aus einem
hier nicht dargestellten Gebäude,
bezogen auf die 1 von rechts
nach links den Fortluftwärmetauscher 1 durchströmt und hierbei
ihre Wärme
an das im fortluftwärmetauscherfluidseitig
strömende
Wärmeträgertluid abgibt.
Am insbesondere absperrbaren Auslass 7 des Fortluftwärmetauschers 1 verlässt das
Wärmeträgerfluid
mit einer der Abluft entnommenen Wärmemenge den Fortluftwärmetauscher 1 und
strömt durch
ein Dreiwegeumschaltventil 8 durch die Leitung 9 in
die bevorzugte absperrbare Anschlussstelle 10 der elektrohydraulischen
Anschlusseinheit 4, um sodann mittels der Pumpe 5 zum
bevorzugt absperrbaren Anschluss 11 der Einheit 4 zu
gelangen und von dort über
die Leitung 12 ein ebenso vorgesehenes umschaltbares Dreiwegeventil 13 über den
bevorzugt absperrbaren Anschluss 14 in den Außenluftwärmetauscher 2 einzutreten
und dort die übertragene
Wärmemenge
an die im Winter kalte Außenluft abzugeben.
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Das
Fluid wird sodann im Kreislauf über
den bevorzugt absperrbaren Anschluss 15 des Außenluftwärmetauschers 2 und
die Leitung 16 zu dem wiederum bevorzugt absperrbaren Anschluss 17 der elektrohydraulischen
Anschlusseinheit 4 geleitet, um sodann in der Einheit 4 dem
wiederum bevorzugt absperrbaren Anschluss 18 zugeführt zu werden
und so über
die Leitung 19 zu dem bevorzugt absperrbaren Anschluss 20 des
Fortluftwärmetauschers
zu gelangen, so dass sich für
die umgewälzte
Fluidmenge der Kreislauf wiederholt.
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Soll
nun das derart geschaltete Wärmerückgewinnungssystem
von einem Winterbetrieb auf einen Sommerbetrieb umgeschaltet werden,
bei dem statt der Wärmerückgewinnung
eine Kühlung
der Außenluft
stattfinden soll, so bedarf es im Wesentlichen lediglich einer Umschaltung
der Dreiwegeventile 8 und 13, um einen Fluss des
Fluids durch die hier vorgesehene, in diesem Betriebsmodus zuschaltbare Kältemaschine 21 stattfinden
zu lassen.
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Zur Übersichtlichkeit
ist in der 1 ein- und dieselbe
Kältemaschine 21 zweifach
dargestellt, nämlich
zum einen kondensatorseitig im oberen Teil der Abbildung und verdampferseitig
im unteren Teil der Abbildung, es handelt sich hierbei jedoch jeweils um
dieselbe Kältemaschine 21.
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Erkennbar
ist hier, dass der Kondensatorteil der Kältemaschine 21 fluidtechnisch
mit dem Fortluftwärmetauscher 1 parallel
geschaltet und der Verdampferteil der Kältemaschine 21 fluidtechnisch
mit dem Außenluftwärmetauscher 2 in
Reihe geschaltet ist. Dies entspricht der vorgenannten zweiten bevorzugten
Alternative.
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Werden
nun die Dreiwegeventile 8 und 13 zur Umschaltung
betätigt,
so ergibt sich bezogen auf den Kondensatorteil der Kältemaschine
ein Fluidkreislauf, bei dem das die Abwärme des Kondensators tragende
Fluid durch die Pumpe 22 zum Anschluss 20 des
Fortluftwärmetauschers 1 geführt wird,
um sodann die getragene Wärmemenge
an die Fortluft abzugeben. Das Fluid gelangt sodann vom Anschluss 7 des
Fortluftwärmetauschers 1 wieder zum
Dreiwegeumschaltventil 8, um dann von diesem aufgrund der
Umschaltung nicht mehr der Leitung 9, sondern der Leitung 23 zugeführt zu werden,
um so wiederum in den Kondensator zurückzugelangen. Es ergibt sich
hier dementsprechend aufgrund der Parallelschaltung vom Kondensator und
Fortluftwärmetauscher 1 ein
kleiner geschlossener Kreislauf, in dem für die Umwälzung mittels der Pumpe 22 Sorge getragen
wird. Ein unmittelbarer Fluidaustausch mit Fluid im übrigen Kreislaufverbund,
d.h. hier insbesondere mit Fluid in der elektrohydraulischen Baueinheit 4,
kann nicht mehr stattfinden.
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Verdampferseitig
ist der Fluidkreislauf dergestalt, dass das abgekühlte Fluid
von dem Verdampfer über
die Leitung 24 zum Anschluss 14 des Außenluftwärmetauschers 2 gelangt,
so dass in diesem Außenluftwärmetauscher
die dem Wärmetauscher 2 zugeführte Außenluft
ihre Wärme
an das gekühlte
Fluid abgibt, welches sodann über
den Anschluss 15 des Wärmetauschers
die Leitung 16 und den Anschluss 17 der elektrohydraulischen
Baueinheit 4 weiter geführt
wird, wobei innerhalb der Baueinheit 4 das Fluid über die
Leitung 25, 26, die Pumpe 5, den Anschluss 11 der
Baueinheit 4, die Leitung 12 und über das
umschaltbare Dreiwegeventil 13 wiederum zum Verdampfer
geführt
wird.
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Es
ist hier dementsprechend erkennbar, dass aufgrund der Reihenschaltung
von Verdampfer, der Kältemaschine 21 und
des Außenluftwärmetauschers 2 ein
Fluidkreislauf auch noch durch die elektrohydraulische Baueinheit 4 stattfindet,
so dass bezogen auf die Verdampferseite der Kältemaschine die hydraulischen
Bauelemente der elektrohydraulischen Anschlusseinheit 4 mit
verwendet werden können,
d.h. es kann hier insbesondere die Pumpe 5 zur Umwälzung und
insbesondere auch das Ausgleichsgefäß 6 zum Einsatz kommen.
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Das
Ausgleichsgefäß 6 kann
auch bezüglich des
Kondensatorkreislaufs mitgenutzt werden, wenn die 10 und 18 der
Anschlusseinheit 4 immer geöffnet bleiben.
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Bezogen
auf die im allgemeinen Teil beschriebene erste Alternative kann
eine Realisierung hier ebenso stattfinden, wenn die verdampferseitige Führung des
Fluids genauso realisiert wird wie zur Kondensatorseite beschrieben,
d.h. mit einer separaten Pumpe.
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Separat
dargestellt ist hier noch eine Nacherwärmung 27, um im Sommerbetrieb
eine Kühlung
der Außenluft
unter dem Taupunkt und somit eine Entfeuchtung zu realisieren, wobei
die derart heruntergekühlte
Außenluft
durch die Nacherwärmung 27,
die im Außenluftwärmetauscher 2 vorgesehen
ist, wieder auf eine Temperatur angehoben wird, die für Personen
im Gebäude
als angenehm empfunden wird. Die im Wasser-Glykol-Fluidkreislauf
dargestellte Nacherwärmerschaltung 27 hat
darüber
hinaus den Vorteil, dass im Winter ebenfalls nachgeheizt werden
kann, ohne den Wärmerückgewinnungsprozess
nachteilig zu beeinflussen und insbesondere dass keine Einfriergefahr
für den
Nacherwärmer
besteht.
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Die 1 zeigt noch eine Alternative,
bei der statt der Pumpe 22 die Pumpe 5a einsetzbar
ist. Nur eine der beiden Pumpen wird im System realisiert sein.
Diese Anordnung hat den Vorteil, dass im Wärmerückgewinngungsbetrieb die benötigte Pumpenleistung
auf die beiden Pumpen 5 und 5a aufgeteilt wird,
also beiden Pumpen gemeinsam in Reihe in Kreislaufverbund arbeiten.
Im umgeschalteten Kältebetrieb
kann hier die Pumpe 5 wie zuvor beschrieben im Verdampferkreislauf
arbeiten und die Pumpe 5a im Kondensatorkreislauf. Es werden
immer beide Pumpen betrieben, egal in welchen Betriebsmodus sich
das Sytsme befindet.
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Ebenso
zeigt die 1 noch die
Möglichkeit einen
externen Kühlkreislauf 28 vorzusehen,
mit dem externe Kälteverbraucher
betrieben werden können. Es
besteht als keine zwingende Notwendigkeit das gekühlte Fuid
durch den Außenluf-/Zuluftwärmetauscher
zu leiten. Es kann auch vorgesehen sein, ledigleich einen Teilstrom
dem externen Kreislauf 28 zuzuführen und einen anderen Teilstrom
dem Außenluft-/Zuluftwärmetauscher 2.
Für eine
Umgehung des Außenluft-/Zuluftwärmetauscher
muß in
diesem Fall eine Bypassleitung 30 (gestrichelt dargestellt)
vorgesehen werden, die in ein umschaltbares Dreiwegeventil 29 führt.
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Ein
einem externen Kühlkreislauf
führt demnach
der Fluidweg von der Kältemaschine 21 durch die
Leitung 24 über
den Bypass 30 unter Umgehung des Wärmetauschers, vom Ventil 29 durch
die Einheit 4 und durch die Leitung 31 in einen
externen Kälteverbraucher, über die
Leitung 28 zurück
in die Kältemaschine.
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Die 1a zeigt noch eine Schaltungsvariante,
bei der der Abluft-/Fortluftwärmetauscher 1 in zwei
Teilbereiche aufgeteilt ist. Im Sommer, wenn z.B. die Außenluft
wärmer
ist als die Innenluft kann so im rechtsseitigen Teil des Wärmetauschers 1 zunächst eine
Kälterückgewinnung
stattfinden, wohingegen nur der linke Teil des Wärmetauschers 1 als Rückkühlstufe
für eine
Kältemaschine
dient. Unabhängig
von der konkreten Beschreibung zur 1 kann
diese Ausführung
allgemein bei allen möglichen Ausführungen
realisiert sein.
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Gegenüber der 1 ist die bevorzugte Weiterbildung
in der 2 dergestalt,
dass statt einer Kältemaschine 21 hier
insgesamt drei Kältemaschinen 21a,b und c zum
Einsatz kommen. Diese Ausführung
ist bevorzugt, um auf der Kondensatorseite, bezogen auf den als
Rückkühlwerk funktionierenden Fortluftwärmetauscher
ein besonders hohes Temperaturniveau zu erreichen und derart die
Rückkühlung gegenüber der
abgeführten
Gebäudeluft
zu optimieren.
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Hierbei
ist erkennbar, dass der Fluidkreislauf kondensator- und verdampferseitig
genau gegensinnig ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass bei Betrachtung
der Kondensatorseite das aus dem Fortluftwärmetauscher 1 rückgeführte gekühlte Fluid
in dem Kondensator der Wärmemaschine 21c eintritt,
von dort zur Kältemaschine 21b und
dann zur Kältemaschine 21a gelangt,
um sodann über
die Pumpe 22 erneut in den Fortluftwärmetauscher 1 überführt zu werden.
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Demgegenüber ist
die Fluidführung
auf der Verdampferseite dergestalt, dass das Fluid in den Verdampfer
der Kältemaschine 21a eintritt,
von dort in den Verdampfer der Kältemaschine 21b und
dann in den Verdampfer der Kältemaschine 21c gelangt.
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Die
erfindungsgemäße Reihenschaltung
von wenigstens zwei Kältemaschinen,
hier im Ausführungsbeispiel
von drei Kältemaschinen 21a,b und c, die
jeweils in Reihe geschaltete Kondensator- und Verdampferstufen aufweisen,
können
dementsprechend besonders zur Erhöhung des Temperaturniveaus
in einer kondensatorseitigen Rückkühlstufe und
ggfs. auch zur erhöhten
Abkühlung
der verdampferseitigen Kühlung
eingesetzt werden, wenn die Fließrichtung der in den Kondensator-
und Verdampferseite strömenden
Fluide entgegengesetzt ist. Eine derartige Reihenschaltung von Kältemaschinen
wird daher bevorzugt in dem erfindungsgemäßen Wärmerückgewinnungssystem eingesetzt.
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Ebenso
ist wie schon in 1 die
Möglichkeit
dargestellt, statt der Pumnpe 22 eine Pumpe 5a einzusetzten
und einen externen Kühlkreisluaf 28 mit gekühltem Fluid
zu versorgen.