DE2712649C3 - Lüftungsanlage für Ställe mit einer Heizeinrichtung und einer Einrichtung zur Luftreinigung - Google Patents

Lüftungsanlage für Ställe mit einer Heizeinrichtung und einer Einrichtung zur Luftreinigung

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Description

Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager angeordnet ist und die beiden Wärmeübertrager durch einen in seiner Strömungsrichtung umkehrbaren Kältemittel-Kreislauf verbunden sind, in den ein Kälte-Kompressor eingeschaltet ist, und daß der Fortluft-Wärmsübertrager '» zugleich als Absorptionsluftwäscher ausgebildet ist.
Mit dieser Anordnung werden eine für das Vorwärmen der Außenluft im Winter verwendete Wärmepumpe, die der Abluft Energie entzieht und im Sommerbetrieb mit umgekehrter Strömungsrichtung als Kühlaggregat verwendet wird, und die energietechnisch vorteilhafte Maßnahme des Besprühens eines Wärmeübertragers zur Erhöhung der Kondensationsleistung gleichzeitig mit der Reinigung der Stalluft zu einer kompakten Anlage verbunden. Dadurch ergibt sich gerätetechnisch ein geringerer Aufwand, und die Sommerluftmenge läßt sich sowohl durch die Umkehr der Wärmepumpe auf Kühlbetrieb wie auch durch das zusätzliche Besprühen des Wärmeübertragers erheblich vermindern, was zu der angestrebten Verringerung der erforderlichen Ventilatorleistung führt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Lüftungsanlage sowie Verfahrensweisen zu deren Betrieb sind Gegenstand der Unteransprüche.
Mit Hilfe des Kältemittel-Kompressors wird im Winterbetrieb die Stallwärme aus der Fortluft zurückgewonnen und mit einer Leistungsziffer zwischen 3 und 5 auf die Außenluft übertragen, diese also energiesparend erwärmt. Im Sommerbetrieb wird die angesaugte Außenluft z. B. um ca. 6 K abgekühlt und dann erst dem Stall zugeführt Bei Fortlufttemperaturen von 306 K und Außentemperaturen von 303 K beträgt die Zuluftte;nperatur damit 297 K. Entsprechend der größeren Temperaturdifferenz ist der erforderliche Luftvolumenstrom zur Abfuhr der gleichen Wärmeenergie und bei η Einhaltung der gleichen Ablufttemperatur von 306 K nur ca. 30% des bei der reinen Lüftungsanlage erforderlichen Volumenstromes. Dieser reduzierte Luftvolumenstrom reicht in jedem Falle zur Abfuhr des CO2-Gehaltes und des Wasserdampfes aus. Auch eine Reduzierung um 50% führt bereits zu wertvollen Einsparungen.
Der zur Temperierung der Stalluft ohnehin in der Lüftungsanlage vorhandene Fortluft-Wärmeübertrager wird in bekannter Weise berieselt oder besprüht. Durch das Benetzen der großen Wärmeübertrager-Oberfläche werden in der Stalluft enthaltene Geruchs- und Staubpartikel gebunden und durch Überschußwasser ausgewaschen. Gleichzeitig ergibt das Besprühen des Wärmeübertragers eine höhere Kondensationsleistung, da je kg verdunstetes Wasser 539 kcal bzw. 630 Wh »Verdunstungskälte« gebunden werden. Damit sinkt bei gegebenem Volumenstrom die Temperaturdifferenz über dem Wärmeübertrager von ca. 15 K auf ca. 10 K.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind dazu über dem Fortluft-Wärmeübertrager Düsen zur Berieselung seiner Oberfläche und unter dem Fortluft-Wärmeübertrager eine Sammelwanne für abtropfendes Wasser und unter dieser ein Sammelbehälter angeordnet, aus dem eine Schlammpumpe über eine t>o dicht unter dem Flüssigkeitsspiegel mündende Leitung Oberflächenwasser ansaugt und in die Düsen drückt. Konstruktiv ergibt dies eine kompakte Baugruppe, die einfach zu warten und zur Reparatur einfach auszuwechseln ist. Für die Berieselung kann je nach Wasserkosten und gewünschtem Reinigungsgrad nur Frischwasser oder Umlaufwasser benutzt werden.
Da die Schlammpumpe ai's dem Oberflächenwasser des Sammelbehälters ansaugt werden schwere und große Fremdkörper nicht angesaugt, sondern sinken nach unten ab. Sie werden mit einer periodischen Abschlämmung abgeführt. Dazu ist vorgesehen, daß der Sammelbehälter über ein in seinem Boden angeordnetes Abschlämmventil in einen Güliekanal des Stalles entleerbar ist
Weitere konstruktive und betriebliche Einzelheiten sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.
Durch die Kombination der zentralen Lüftungsanlage des Stalles, ausgelegt für Kühlung bzw. Heizung durch Wärmerückgewinnung mit der zentralen Luftreinigung der Fortluft ist
1. nur eine Lüftungsanlage für beide Zwecke erforderlich; lnvestitions- und Betriebskosten werden getragen von den Kosteneinsparungen durch bessere Futterverwertung bei gleichmäßigeren Stalltemperaturen,
2. ein Energiegewinn aus dem verdunsteten Wasser am Wärmetauscher vorhanden, der dazu führt, daß diese Wärmeübertragerfläche ca. 50% kleiner sein kann als ohne Berieselung,
3. ein weiterer Energiegewinn vorhanden, weil die abgegebene Kälteleistung des Kälte-Kompressors je kW Leistungsaufnahme durch die Senkung der Kondensationstemperatur infoige der Berieselung um 10 bis 20% höher ist als ohne Berieselung.
Im folgenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel und der Zeichnung erläutert. Es zeigt F i g. 1 das Prinzipbild einer Stall-Lüftungsanlage und
F i g. 2 die Installation einer Stall-Lüftungsanlage in Grundriß und Querschnitt eines Stalles.
Im Winterbetrieb wird die Außenluft dem Wärmeübertrager 1 zugeführt, gemischt mit einem Abluftanteil aus dem Stall 20 über die Abluftöffnung 7 (F i g. 2). Der Ventilator 2 im Außenluftteil 21 fördert die im Winterbetrieb aufgeheizte Luft in den Zuluftkanal 9. Der Wärmeübertrager 1 ist in diesem Fall Kältemittel-Kondensator.
Ein weiterer Abluftanteil wird aus dem Güllekanal 8 angesaugt und über den Wärmeübertrager 4 im Fortluftteil 22, in diesem Betriebsfall als Kältemittel-Verdampfer geschaltet, abgekühlt und vom Ventilator 5 als Fortluft über Dach geführt. Die Kältemaschine 3, ein Kältemittel-Kompressor, arbeitet in diesem Betriebsrall in Wärmepumpenschaltung.
Im Sommerbetrieb wird der Wirkungssinn der Kältemaschine 3 durch das Umkehrventil 6 getauscht, so daß nunmehr der Wärmeübertrager 1 als Kältemittel-Verdampfer die Außenluft abkühlt. Der Ventilator 2 fördert damit Zuluft in den Stall, die etwa 6 K kälter ist als die Außenluft. Die Abluftöffnung 7 ist in diesem Betriebsfall über die Klappe 10 geschlossen, die Klappe 15 im Außenluftkanal ist geöffnet (Fig.2). Die Abluft wird vollständig z. B. über den Güllekanal 8 angesaugt und über den Fortluft-Wärmeübertrager 4 (als Kältemittel-Kondensator) geführt. Der Ventilator 5 gibt um etwa 10 K überhitzte Fortluft über Dach.
Kältemaschine 3 und Aggregate des Luftwäschers sind in einem Abteil 23 untergebracht. Der Luflwäscher besteht aus dem Fortluft-Wärmeübertrager 4, der Düse 11 und der Wasser-Sammelwanne 12. Die korrosionsfeste Pumpe 14 saugt über Leitung 19 dicht unter der Oberfläche des Sammelbehälters 13 Wasser an, das über die Düse 11 versprüht wird. Überschüssiges Wasser wird von der Sammelwanne 12 aufgefangen, die sich in den Sammelbehälter 13 entleert. Der Sammelbehälter
13 hat ein ausreichendes Volumen, um alle Schmutzbestandteile absinken zu lassen. Diese werden über das Abschlämmventil 16 mit großem Querschnitt periodisch schwallartig z. B. in den Güllekanal 8 abgelassen. Über einen Schwimmerschalter 18 wird Frischwasser nachgespeist. Der Über'auf 17 ist ein Sicherheitsüberlauf.
Die Gehäuse für das Außenluftteil 21 und das Fortluftteil 22 besitzen eine insbesondere gegen Ammoniak korrosionsfeste Innenverkleidung, ebenso die Wärmeübertrager 1 und 4. Um Wartung und Reinigung der Einrichtung zu erleichtern, besitzt ihr Gehäuse seitlich rechts und links leicht abnehmbare Deckel, damit die Wärmeübertrager 1 und 4 für eine Reinigung mit Druckwasser oder Preßluft durch das Wartungspersonal leicht zugänglich sind. — Ferner sind Fortluftteil 22 und Außenluftteil 21 zur Senkung der Fertigungskosten baugleich. Auch der Wärmeübertrager I im Außenluftteil 21 kann mit einer Berieselungsvorrichtung wie Düsen 11 versehen sein, um eine Luftreinigung bei Umluftbetrieb zu ermöglichen.
Im Betrieb der Lüftungsanlage kann der Fortluftteil 22 mit seiner Berieselungsvorrichtung 11 auch als reiner Luftwäscher ohne den Kältemittel-Kompressor 3 und das Außenluftteil 21 eingesetzt werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:
1. Lüftungsanlage für Ställe mit einer Heizeinrichtung und einer Einrichtung zur Luftreinigung durch Absorption, dadurch gekennzeichnet, daß im Fortluftkanal und im Außenluftkanal je ein Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (1, 4) angeordnet ist und die beiden Wärmeübertrager durch einen in seiner Strömungsrichtung umkehrbaren Kältemittel-Kreislauf verbunden sind, in den ein Kälte-Kompressor (3) eingeschaltet ist, und daß der Fortluft-Wärmeübertrager (4) zugleich als Absorptionsluftwäscher ausgebildet ist
2. Lüftungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Fortluft-Wärmeübertrager (4) Düsen (11) zur Berieselung seiner Oberfläche angeordnet sind und unter dem Fortluft-Wäi-meübertrager (4) eine Sammelwanne (12) für abtropfendes Wasser und unter dieser ein Sammelbehälter (13) angeordnet ist, aus dem eine Schlammpumpe (14) über eine dicht unter dem Flüssigkeitsspiegel mündende Leitung (19) Oberflächenwasser ansaugt und in die Düsen (11) drückt
3. Lüftungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter (13) über ein in seinem Boden angeordnetes Abschlämmventil (16) in einen Güllekanal (8) des Stalles entleerbar ist
4. Lüftungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse für Außenluft- und Fortluftanteil (21, 22) eine insbesondere gegen Ammoniak korrosionsfeste Innenverkleidung besitzen.
5. Lüftungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertrager (1, 4) einen gegen Ammoniak korrosionsfesten Oberzug besitzen.
6. Lüftungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertrager (1,4) für eine Reinigung mit Druckwasser oder Preßluft durch seitlich rechts und links angeordnete, leicht abnehmbare Deckel zugänglich sind.
7. Lüftungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Fortluftteil (22) und Außenluftteil (21) baugleich sind.
8. Lüftungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Außenluft-Wärmeübertrager (1) als Luftwäscher bei Umluftbetrieb ausgebildet ist
9. Verfahren zum Betrieb einer Lüftungsanlage nach Anspruch 1 und/oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübertrager ständig mit Wasserüberschuß berieselt wird.
10. Verfahren zum Betrieb einer Lüftungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter (13) periodisch und schwallartig über einen großen Querschnitt abgeschlämmt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise nur Frischwasser oder Umlaufwasser für die Berieselung benutzt wird.
12. Verfahren zum Betrieb einer Lüftungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Fortluft-Wärmeübertrager (4) und Luftwäscher bestehende Fortluftteil (22) als reiner Luftwäscher ohne Kältemittel-Kompressor (3) betrieben wird.
Die Erfindung betrifft eine Lüftungsanlage für Ställe mit einer Heizeinrichtung und einer Einrichtung zur Luftreinigung durch Absorption-Lüftungsanlagen für Ställe zur Abfuhr des CO2-Genahes und des Wasserdampfes .sollen nach DIN 18 910 eine Mindest-Luftmenge für den Winterbetrieb haben. Im Sommerbetrieb müssen die gleichen Lüftungsanlagen dagegen eine verhältnismäßig hohe Luftmenge fördern, um gemäß DIN 18 910 die Temperatur im Stall
ίο auf nicht mehr als 2 bis 3°C über der Außentemperatur halten zu können.
Solche Lüftungsanlagen für Ställe sind beispielsweise aus der DE-OS 24 24 152 bekannt Die dort beschriebene Anlage verwendet zusätzlich einen Wärmeübertra- ger, um während des Winterbetriebes der Fortluft Energie zu entziehen und die Frischluft mit dieser Energie vorzuwärmen. Es ist auch allgemein bekannt (siehe beispielsweise »Technik am Bau«, 1975, Seiten 47, 48,51 und 52), in einen solchen Wärmeübertragungsweg eine Wärmepumpe einzuschalten, um die für das Anwärmen der Frischluft zur Verfugung stehende Wärmemenge noch zu vergrößern.
Ein Problem des Umweltschutzes ist es jedoch inzwischen geworden, die Geruchsbelästigungen, die von Ställen der Intensivtierhaltung ausgehen, durch entsprechende Behandlung der Fortluft zu vermindern.
Zu diesem Zweck ist es bereits bekanntgeworden, die
Stalluft durch Oxydation bzw. Bestrahlung, durch
Absorption in Luftwäschem, durch Kondensation an
kalten Verdampferflächen oder durch Adsorption gegebenenfalls in Verbindung mit biologischen Verfahren zu reinigen. Eine Schwierigkeit liegt darin, daß bei allen diesen Verfahren die vorgeschriebene hohe Sommerluftmenge durch die Luftreinigungseinrichtung gesaugt oder gedruckt werden muß, wobei die Ventilatoren einen beträchtlichen Druckverlust überwinden müssen. Die hohen Energiekosten dieser Einrichtungen, die Proportional der Luftmenge, der Druckdifferenz und der täglichen Betriebszeit sind, belasten die Wirtschaftlichkeit von Tierhaltungsbetrieben außerordentlich. Außerdem sind Ventilatoren mit so hohen Volumenströmen laut, so daß statt der Umweltbelastung durch Gerüche nunmehr Belastungen durch Lärm auftreten.
Bekannte Luftwäscher, die nach dem Absorptionsverfahren arbeiten und noch verhältnismäßig preiswert sind, verlangen einen erhöhten Wartungsaufwand.
Ferner ist es beispielsweise aus der DE-OS 23 60 068 grundsätzlich bekannt, einen Wärmeübertrager einer
so Lüftungsanlage im Sommerbetrieb auf der Abluftseite mit einer Flüssigkeit zu berieseln, um durch eine Herabsetzung der Ablufttemperatur die die andere Seite des Wärmeübertragers durchströmende Frischluft kühlen zu können.
So erwünscht eine Kombination all dieser an sich bekannten Maßnahmen erscheint, führt sie doch, wie bereits erwähnt, allgemein zu einer notwendigen Erhöhung der Lüfterleistungen, welche die Wirtschaftlichkeit einer in sonstiger Hinsicht technisch verbesseir- ten Lüftungsanlage stark beeinträchtigt
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, sämtliche Funktionen der Lüftungsanlage möglichst günstig miteinander zu verbinden und eine Anlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 kompakt zu gestalten und ihren Energiebedarf auf ein Minimum zu senken.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Fortluftkanal und im Außenluftkanal je ein
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