DD205507A1

DD205507A1 - Anlagenschaltung fuer ein rekuperatives zirkulationssytem zur freien kuehlung

Info

Publication number: DD205507A1
Application number: DD82237274A
Authority: DD
Inventors: Friedrich Fehst; Heinz Fittkau
Original assignee: Masch Und Apparatebau Veb
Priority date: 1982-02-09
Filing date: 1982-02-09
Publication date: 1983-12-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlagenschaltung fuer ein rekuperatives Zirkulationssystem zur Luftaufbereitung oder fuer technische Prozesse unter Nutzung der freien Kuehlung. Das Ziel der Erfindung ist es, technisch oekonomisch guenstige Voraussetzungen zur Nutzung der freien Kuehlung bei Luftaufbereitungsprozessen zu schaffen. Die Loesung der erfindungsgemaessen Zielstellung besteht darin, dass ein geschlossener Kuehlmediumkreislauf einen Luftkuehler im Umluftstrom mit einem luftgekuehlten Abwaermegeraet verbindet, welches mit adiabat gekuehlter Aussenluft beaufschlagt, den maschinellen Kuehlprozess bei bestimmten Umgebungstemperaturen anteilig oder voll abdeckt, wobei durch eine entsprechende Umgebung der Kaeltemaschinenanlage mittels Umschaltventile die Steuerung erfolgt.

Description

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Anlagenschaltung für ein rekuperatives Zirkulationssystem zur freien Kühlung

Anwendungagebiet_der__Erf indung

Die Erfindung betrifft eine Anlagenschaltung zur Kühlung eines Umluftsystems für die Luftaufbereitung oder für technologische Prozesse unter Nutzung der freien Kühlung«,

Ch arakt er is tik_der_ bekannt en_technisc^en__Lösungen

Zur Kühlung von Umluftsystemen für Luftaufbereitungs- oder technische Prozesse werden Luftkühler eingesetzt, die mit Frischwasser, Kälteträger oder Kältemittel beaufschlagt werden.

Die Frischwa3serkühlung ist aus wasserwirtschaftlichen Gründen abzulehnen.

Die Kühlung mit Kälteträgern bzw. die Direktverdampfung von Kältemitteln im Luftkühler steht in Verbindung mit Kältemaschinenprozessen, die ihrerseits die Abführung der Verflüssigerabwärme erfordern« Wenn zur Abwärmeableitun^ Y/asserrückkühlsysteme eingesetzt werden, so besteht die Möglichkeit, bei entsprechend niedrigen Kühlwassertemperaturen das Kühlwasser direkt zur Kühlung des Umluftsystems einzusetzen«

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Diese freie Kühlung spart den Betrieb der Kältemaschinen und somit die erforderliche Antriebsenergie, Verschleiß und entsprechenden Bedien- und Wartungsaufwand. Von generellem Nachteil ist dabei der Betrieb des offenen Kühlwasserkreises· Die Probleme im Kühlwasaerkreis, wie Korrosion, Inkrustation und biologisches Wachstum, wirken sich erweitert auf den Luftkühler und den Kaltwasserkreis aus«

Eine andere Möglichkeit zur Nutzung der freien Kühlung besteht im Einsatz speziell für die Wärmerückgewinnung entwickelter Geräte, wie Regenerativ-Wärmeübertrager und Rekuperatoren (Plattenwärmeübertrager), Der Umluftstrom wird hierbei durch einen speziell zu fördernden Außeniuftstrom gekühlt. Im Regenerator oder Rekuperator erfolgt die Wärmeübertragung vom Umluftstrom in dem zum Zwecke der freien Kühlung zu fördernden Außenluftstrom. Nachteilig bei dieser Lösung sind der erhöhte Platzbedarf und die Investkosten für den Regenerator oder Rekuperator und die Bedienung, daß der Umluft- und Außenluftstrom zusammenzuführen sind*

Ziel der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zu entwickeln, die technisch und ökonomisch günstige Voraussetzungen zur Nutzung der freien Kühlung bei Luftaufbereitungsprozessen und technischen Kühlprozessen schafft.

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indung_:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, maschinelle Kälteprozesse zur Umluftküblung bei Luftaufbereitungsprozesaen und technischen Küblprozessen durch Nutzung der freien Kühlung zu ersetzen bzw« zu entlasten.,

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein rekuperatives Zirkulationssystem vorgeschlagen, daß einen geschlossenen KUblmediumkreislauf einen Luftkühler im Umluftstrom und ein luftgekühltes Abwärmegerät verbindet. Von prinzipieller Bedeutung für daa rekuperative System zur freien Kühlung ist daa luftgekühlte Abwärmegerät_β Hierbei wird die freie Kühlung bei hohen Umgebungstemperaturen und Kühlbedarf intensiviert, indem der Wärmeübertrager im Abwärmegerät mit adiabat gekühlter Außenluft beaufschlagt wird,»

Besonders günstige Bedingungen zur Anwendung des rekuperativen Zirlulationaaystems zur freien Kühlung beateben bei Luftaufbereitungaprozeasen mit maschineller Kälteerzeugung, da die zur maschinellen Kälteerzeugung existierende Anlagentechnik auch für die freie Kühlung nutzbar ist«

AusfuJirujigsbeiapJ.ele.j/

An Hand bevorzugter Auafübrungabeiapiele ,aoll die Erfindung näher erläutert werden« Die Zeichnungen zeigen:

Figur 1: ein Prinzipachaltbild dea rekuperativen

Systema zur freien Kühlung, Figur 2: ein rekuperatives System zur freien Kühlung bei Luftaufbereitungaprozeasen mit indirekter Kühlung,

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Figur 3: ein rekuperativea Syatem zur freien Kühlung bei Luftaufbereitungaprozeaaen mit direkter Kühlung

Ein Raum- oder technischer Prozeß 1, wie in Figur 1 dargestellt, erfordert die Abfuhr einer Wärmelast Q. Hierzu wird ein Luftkreis, bestehend aus Luftleitsystem 2, Lüfter 3 und Luftkühler 4 betrieben,

Das Kühlmedium m_k nimmt die Wärmelast Q im Luftkühler 4 auf und zirkuliert %m Kreislauf _f angetrieben durch die Umwälzpumpe 6 im Rohrnetz 5, in das auch das luftgekühlte Abwärmegerät 7 eingebunden ist.

Das Abwärmegerät 7 besteht aus den Hauptbauteilen Luftheizer 8, Ventilator mit Sprüheinrichtung 9 und der Frischwasserzuführung 10.

Der Kühlprozeß im Abwärmegerät erfolgt oberhalb der Umgebungstemperatur β Das Kühlmedium wird im Luftheizer 8 gekühlt in dem der über den Luftheizer 8 geführte Außenluftstrom aufgeheizt wird.

Zur Aktivierung des Kühlprozesses bei hohen Außentemperaturen wird die Friachwasserzufubr 10 zum Sprühventilator 9 geöffnet. Durch die Frischwasserveraprühung im Ventilator erfolgt eine adiabate Kühlung des Außenluftatromea m.

und Waaserbenetzung des Luftheizers 8_e

Bei lufttechnischen Anlagen mit Kühlung sind die Hauptauarüstungen, wie Luftkühler (Verdampfer) 4, Küblmedium-Kreialauf 5, Umwälzpumpe 6 und Abwärmegerät 7 ohnehin vorhanden. Die Zielstellung besteht in der zusätzlichen Nutzung dieser Anlagentechnik zur freien Kühlung, Während im Sommerauslegungsfall zur Erzeugung von Raumtemperaturen unterhalb des Umgebungszustandes maschinelle Kälteanlagen erforderlich sind, ergeben sich im Übergangszeitraum und Winterbetrieb günstige Bedingungen zur Nutzung der freien Kühlung.

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Die Darstellung gemäß Figur 2 zeigt das rekuperative System der freien Kühlung bei einem Luftaufbereitungsprozeß mit indirekter Kühlung» Für die energiewirtschaftlichen Betrachtungen interessiert insbesondere der Luft-Kühler 4 der Luftaufbereitungsanlage 12_e Der Luftkühler 4 wird mit Kälteträger aus der zentralen Kältemaschinenanlage 11 über das Kälteträgernetz 16 durch die Kälteträgerumwälzpumpe 17 versorgt. Der Luf'tkreis arbeitet auch hier wie in Figur 1 dargestellt.

Die beim Kühlprozeß anfallende Wärme wird über das Kälteträgernetz 16 in den Verdampfer 18 der Kältemaschinenanlage 11 eingeleitet. In der Kältemaschinenanlage 11, bestehend aus den Hauptbestandteilen Verdampfer 18, Verflüssiger 13, Verdichter 14 und dem Expansionsventil 15, wird die Wärme auf das zur Ableitung an die Umgebung erforderliche Temperaturniveau gehoben. Die Wärmeableitung aus dem Verflüssiger 13 der Kältemaschienenanlage 11 erfolgt über den Kühlmediumkreis 5% bestehend aua dem Rohrnetz 5, der Umwälzpumpe 6 und dem Abwärmegerät 7·

Der·Kühlprozeß im luftgekühltem Abwärmegerät 7 erfolgt wie bei Figur 1 beschrieben. Bei niedrigen Kühlmediumtemperaturen, entsprechend den jahreszeitlich veränderten Umgebungsbedingungen, kann das Kühlmedium direkt zur Kühlung des Umluftatromes im Luftkühler 4 eingesetzt werden. Durch das Umschaltventil 20 erfolgt hierzu die Einbeziehung des Luftkühlers 4 in den Kühlmediumkreis 5' unter Umgehung der Kältemaschinenanlage 11«

Eine ganzjährige anteilige Deckung der Kühlleistung im Luftkreis 2¹ kann durch den zusätzlichen Einbau eines Luftkühlers 19 im Kühlmediumkreis 5',^{der in} Reihenschaltung vor dem Verflüssiger 13 der Kältemaschinenanlage 11 angeordnet ist, erfolgen· Hierfür ist im Sommerauslegungsfall die Bedingung t- < t^. erforderlich«.

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Die Darstellung nach Figur 3 zeigt das rekuperative Zirkulationssystem der freien Kühlung bei Luftaufbereitungsprozessen mit direkter Kühlung.

Der Luftkreis 2^f arbeitet wie bei Figur 1 beschrieben. Der Verdampfer 18 der Kältemaschinenanlage 11 "ist als Luftkühler im Luftkreis 2' integriert,.

Die im Verdampfer 18 (Luftkühler) aufgenommene Wärme wird in der Kältemaschine 11 auf das zur Abwärmeleitung erforderliche Temperaturniveau gehoben und steht am Verflüssiger 13 bereit« m '

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Über den Kühlmittelkreislauf 5'» bestehend aus dem Rohrnetz 5, der Umwälzpumpe 6 und dem Abwärmegerät 7» erfolgt die Abwärmeableitung an die Umgebung. Der Kühlprozeß im Abwärmegerät 7 arbeitet wie bei der Schaltung zu Figur 1 beschrieben.

Zur Nutzung der freien Kühlung ist zusätzlich in Reihenschaltung vor dem Verdampfer 18 ein Luftkühler 19 in den Luftkreis 2^f einbezogen.

Im Kühlmediumkreis 5' befindet sich der'Luftkühler 19 in R-eihenschaltung vor dem Verflüssiger 13·

Bei Kühlmediumtemperaturen t^.< t-^ übernimmt der Luftkühler 19 die anteilige Deckung des Kühlbedarfs, entsprechend der Auslegung bis zur vollen Bedarfsdeckung» Die Einbeziehung des Luftkühlers 19 in den Kühlprozeß erfolgt durch das Umschaltventil 20.

Die Erfindung bringt folgende technisch ökonomische Vorteile mit sich:

- Einsparung von Antriebsenergie für die Kältemaschinenanlage

- Einsparung von Frischwasser durch Anwendung geschlossener Kreisläufe

- Längere Lebensdauer der Kältemaschinenanlage

- Geringerer Wartungs- und Bedienungsaufwand

Claims

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Anlagenachaltung für ein rekuperatives Zirkulationsaystem zur freien Kühlung von Umluftaysternen, gekennzeichnet dadurch, daß ein, aua einem luftgekühlten Abwärmegerät (7), einem Luftkühler (4) und Umwälzpumpe (6) beatehender, durch ein Rohrnetz (5) verbundener Kühlmediumkreialauf (5¹), mittels dea Luftkühlera (4), als gleichzeitiger Beatandteil der Luftaufbereitungsanlage (12) in einem, durch ein Luftleit3yatem (2) mit einem Raum (1) verbundenen Luftkreia (2·) eingebunden iat, wobei die Wärmeableitung an die Umgebung durch adiabate Kühlung im Abwärtne^erät (7) aktiviert wird, und der Wärmeübertrager so konzipiert iat, daß keine Schwadenbildung auftreten kann.
2. Anlagenachaltung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei Anwendung der indirekte Kühlung dea Umluftayatems mittela einer Kältemaacbinenanlage (11), bei entaprechenden Umgebuzigatemperaturen, die anteilige oder volle Deckung der Kühlleistung durch das im Kühlmediumkreialauf (5') eingebundene Abwärmegerät (7) in freier Kühlung derart bewirkt wird, daß durch ein zusätzlich in den Kühlmediumkreislauf (5¹) eingebundenen Luftkühler (19) und einem dem Luftkühler (19) unmittelbar nachgeordneten Umschaltventil (20) wahlweise eine Umgehung der Kältemaschinenanlage (11) über den • Luftkühler (4) der Luftaufbereitungaanlage (12) bewirkt wird.

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Anlagenschaltung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei Anwendung der indirekten Kühlung des Umluftsystems mittels einer Kältemaschinenanlage (11) zur anteiligen oder vollen Deckung der Kühlleistung, neben dem Kältekreis der Kältemaschinenanlage (11) der Kühlmediumkreis (5¹) derart genutzt wird, daß in Reihenschaltung vor dem Verflüssiger (13) der Kältemaschinenanlage (11) im Kühlmediumkreislauf (5^T) und vor dem Verdampfer (18) der Kältemaschinenanlage (11) im Luftkreis (2) ein zusätzlicher Luftkühler (19) eingebunden ist, der bei Kühlmediumtemperaturen< Umlufttemperatur über ein Umschaltventil (20) in den Kühlmediurnkreislauf (5^f) einbezogen wird.

- Hierzu
3 Blatt Zeichnungen -