Adiabate Kühlung von Industrieanlagen und Gebäuden

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Cornelius Albert
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1 TIM Expertentag: 20. November 2013, Solares Heizen Solares Kühlen Die Sonne schickt keine Rechnung! von Industrieanlagen und Gebäuden R.Kraft von Industrieanlagen und Gebäuden Inhalt Meteorologische Daten Kühlung Freie Kühlung Zusammenfassung Seite 2

2 Freie Kühlung Lufttemperaturen Standort Wels 2012: Statistische Daten: -17,1 C min. Temp. 34,8 C max. Temp. Jan Feb März Apr Mai Jun Jul Aug Sept Okt Nov Dez Seite 3 Kühlung Seite 4

3 Kühlsystem Rückkühler, Freie Kühlung Speicher Betriebliches Kältenetz Seite 5 Kühlsystem Kältemaschine Umgebungsluft Rückkühler, Freie Kühlung Kältemaschine Umgebungsluft Speicher Betriebliches Kältenetz Seite 6

4 Freie Kühlung Kältemaschine + Kältespeicher 12 C Jan Feb März Apr Mai Jun Jul Aug Sept Okt Nov Dez 5035 Stunden < 12 C ca. 60% der Gesamtstunden pro Jahr Energieeinsparpotential ca. 20% Freie Kühlung + Kältespeicher + Kältemaschine Seite 7 Freie Kühlung 12 C Seite 8

60% der Gesamtstunden pro Jahr Energieeinsparpotential ca.

5 => Verdunstungskühlung = evaporative cooling Man versteht darunter die Befeuchtung von Luft unter adiabaten Bedingungen, d. h. es wird weder Energie bzw. Wärme aus seiner Umgebung zu- noch abgeführt. Die für die Verdunstung von Wasser notwendige Energie wird der Luft entnommen, d.h. die Luft kühlt sich ab. Seite 9 Direkte adiabate Kühlung: der zu kühlende Luftstrom wird direkt befeuchtet, diese Zustandsänderung verläuft auf einer sogenannten Nebelisotherme (näherungsweise Isenthalpe) Befeuchtungssysteme: - Verdunstungsbefeuchter - Sprühbefeuchter - Hochdruckzerstäuber Da damit die Feuchte der Luft ansteigt, ist diese Anwendung nur selten, z. B. bei Industrieprozessen (Textilindustrie), Lebensmittelindustrie (Obst) möglich. 26 C, 55 % rf => 19,5 C, 100 %rf [Fa. Hoval] Seite 10

Seite 9 Direkte adiabate Kühlung: der zu kühlende Luftstrom wird direkt befeuchtet, diese Zustandsänderung verläuft auf einer sogenannten Nebelisotherme (näherungsweise Isenthalpe)

6 Freie + adiabate Kühlung Wels Juli, August 2012:, rf 90% Seite 11 Freie + adiabate Kühlung 12 C Jan Feb März Apr Mai Jun Jul Aug Sept Okt Nov Dez 5546 Stunden < 12 C Seite 12

7 Freie + adiabate Kühlung: Jan Feb März Apr Mai Jun Jul Aug Sept Okt Nov Dez Seite 13 Freie + adiabate Kühlung: Standort Wels 2012: Freie Kühlung o Anzahl der Stunden < 12 C: 5035 Stunden Freie Kühlung mit adiabater Luftabkühlung: o Anzahl der Stunden < 12 C: 5546 Stunden Erhöhung der nutzbaren Stunden um ca. 10% Erhöhung der Kälteenergie um ca. 10% Seite 14

5035 Stunden Freie Kühlung mit adiabater Luftabkühlung: o Anzahl der Stunden < 12 C: 5546

8 Freie Kühlung Seite 15 Indirekte adiabate Kühlung: Die Kühlluft wird befeuchtet: Zustandsänderung: 21 -> 22 Über einen Wärmeaustauscher wird die Warmluft gekühlt:.. Zustandsänderung: 12 -> 13 Die Warmluft wird dabei also nicht befeuchtet. Eine Kontamination ist ausgeschlossen. 26 C, 55 % rf => 20 C, 95 %rf [Fa. Hoval] Seite 16

. Zustandsänderung: 12 -> 13 Die Warmluft wird dabei also nicht befeuchtet.

9 adiabate Kühlung: Verdunstungskühler an der FH-Wels: 4-stufiger Tellerverdunster Ausgangsfeuchte: > 90 %rf Seite 17 adiabate Kühlung: Temperaturhub: ca. 20 C / 40% rf; H2O: 2 l/h ca. 55 C / 5% rf; H2O: 2 l/h ca. 45 C / 10% rf; H2O: 6 l/h ca. 45 C / 10% rf; H2O: 2 l/h ca. 45 C / 10% rf; H2O: 10 l/h 35,00 Temperaturdifferenz T Verd [K] 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0, Luftvolumenstrom V L [m³/h] Seite 18

45 C / 10% rf; H2O: 6 l/h ca. 45 C / 10% rf; H2O: 2 l/h ca.

10 . [Fa. Wikipedia] Seite 19 Umluftkühlung Temperaturprofil : Wels Juli, August 2012 Ablufttemperatur 28 C Seite 20

11 Raumkühlung Kühlleistung: Wels Juli, August 2012 Luftvolumenstrom konst. Seite 21 Raumkühlung Kühlleistung: Wels Juli, August 2012 Seite 22

12 Raumkühlung Kühlleistung: Wels Juli, August 2012 Seite 23 Behaglichkeitsfeld nach Franke: Seite 24

13 Ergebnisse: 27 C Raumtemperatur möglich. Hohe Kälteleistung bedeutet hohe Luftdurchsätze. Hohe Außenluftfeuchte => das Abkühlpotential ist gering, Kältespeicher. Luftvolumenströme und Wärmetauscherleistung versus Raumtemperatur und Raumfeuchte. Freie Kühlung: kostenlose Energie, geringe Investitionskosten., Kältespeicher: geringe Kühlkosten, hohe Zusatzinvestitionskosten. Seite 25 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit! Prof. (FH) Dipl. Ing. Rudolf Kraft Faculty of Eco- Energy Engineering Upper Austria University of Applied Sciences, FH OÖ Studienbetriebs GmbH Stelzhamerstraße Wels/Austria Tel: +43 (0) r.kraft@fh-wels.at Web: Seite 26

, Kältespeicher: geringe Kühlkosten, hohe Zusatzinvestitionskosten. Seite 25 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit! Prof. (FH) Dipl. Ing.

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