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DE69612546T2 - DEVICE FOR HEAT TRANSFER USING AIR - Google Patents

DEVICE FOR HEAT TRANSFER USING AIR

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DE69612546T2
DE69612546T2 DE69612546T DE69612546T DE69612546T2 DE 69612546 T2 DE69612546 T2 DE 69612546T2 DE 69612546 T DE69612546 T DE 69612546T DE 69612546 T DE69612546 T DE 69612546T DE 69612546 T2 DE69612546 T2 DE 69612546T2
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DE
Germany
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air
heat exchanger
heat
particulate material
compartment
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DE69612546T
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Jan Van Der Wekken
Jean Van Gerwen
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Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Original Assignee
Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
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Publication of DE69612546T2 publication Critical patent/DE69612546T2/en
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmeübertragung mit Hilfe von Luft gemäß des Oberbegriffs von Anspruch 1.The present invention relates to a device for heat transfer using air according to the preamble of claim 1.

Solch eine Vorrichtung ist in US-A-4 665 715, entsprechend EP-A-0 192 501, offenbart worden. Diese US-A-4 665 715 offenbart das folgende Verfahren und die Vorrichtung dafür: mittels einer Saugleitung wird Außenluft mittels eines Kompressors, welcher die Luft über eine Leitung zu einem Wärmeaustauscher führt, eingesogen. Von diesem Tauscher wird die Luft über eine Leitung zu einer Wasserextraktionsvorrichtung geführt. Von der Wasserextraktionsvorrichtung geht sie zu einer Expansionsturbine und von der Expansionsturbine geht sie zum Gehäuseraum. Vom Gehäuse wird die Luft über eine Leitung zum Wärmeaustauscher strömen gelassen. Von diesem Wärmeaustauscher wird sie nach draußen strömen gelassen.Such a device has been disclosed in US-A-4 665 715, corresponding to EP-A-0 192 501. This US-A-4 665 715 discloses the following method and device therefor: by means of a suction line, outside air is sucked in by means of a compressor, which leads the air via a line to a heat exchanger. From this exchanger, the air is led via a line to a water extraction device. From the water extraction device it goes to an expansion turbine and from the expansion turbine it goes to the housing space. From the housing, the air is allowed to flow via a line to the heat exchanger. From this heat exchanger, it is allowed to flow outside.

Eine andere Vorrichtung zur Wärmeübertragung mit Hilfe von Luft wird in US-A-4 769 051 offenbart. Nach US-A-4 769 051 wird Luft aus der Umgebung mittels eines Motors aufgenommen und über einen ersten Wärmeaustauscher zu einem Kompressor geleitet. Nach dem Kompressor wird die Luft über einen zweiten Wärmeaustauscher zu einem Regenerativwärmeaustauscher geleitet. Nach dem Regenerativwärmeaustauscher strömt die Luft durch einen Wasserabscheider, durch einen Filter und eine Einheit, bevor sie eine Turbine erreicht. Von der Turbine strömt die Luft durch einen Lastwärmeaustauscher und danach durch den Wärmeaustauscher, um den Zyklus über die Einheit in die Umgebung zu verlassen. Die Extraktion von Wärme aus der Luft innerhalb der geschlossenen Umgebung, dem Zielraum, erfolgt mittels des Lastwärmeaustauschers. Der zweite Luftzyklus steht nicht in Fluidverbindung mit dem ersten Luftzyklus.Another device for heat transfer by means of air is disclosed in US-A-4 769 051. According to US-A-4 769 051, air is taken in from the environment by means of an engine and passed to a compressor via a first heat exchanger. After the compressor, the air is passed to a regenerative heat exchanger via a second heat exchanger. After the regenerative heat exchanger, the air flows through a water separator, through a filter and a unit before reaching a turbine. From the turbine, the air flows through a load heat exchanger and then through the heat exchanger to leave the cycle via the unit into the environment. The extraction of heat from the air within the closed environment, the target space, takes place by means of the load heat exchanger. The second air cycle is not in fluid communication with the first air cycle.

JP-A-57 174 692 offenbart die Verwendung von Kugeln aus Glas, Stahl oder dergleichen, als Heizmedium in einem Regenerativwärmeaustauscher.JP-A-57 174 692 discloses the use of balls made of glass, steel or the like as heating medium in a regenerative heat exchanger.

Noch eine andere Vorrichtung zur Wärmeübertragung mit Hilfe von. Luft ist im Journal "VMT VOEDINGSMIDDELTECHNOLOGIE", Bd. 25, Nr. 21, 8. Oktober 1992 (NL) Zeist, SS. 75-77 "Koelproces zonder CFK's: de air cycle [Cooling process without CFC' s: the air cycle] " von R. J. M. von Gerwen und S. M. von der Sluis offenbart. Die darin beschriebene Vorrichtung ist als eine Kühlanlage gestaltet, das heißt, die erste Vorrichtung umfaßt einen Kompressor und die zweite Vorrichtung umfaßt einen Expander, der erste Teil des Regenerators ist dafür bestimmt, Wärme aus der Luft aufzunehmen und der zweite Teil des Regenerators ist dafür bestimmt, Wärme an die Luft abzugeben. Der Auslaß des zweiten Teils des Regenerators ist mit dem Einlaß der ersten Vorrichtung oder dem Kompressor über einen Wärmeaustauscher herkömmlicher Gestaltung verbunden. Wie aus Fig. 1 dieser Veröffentlichung gesehen werden kann, ist es auch möglich, den Wärmeaustauscher stromabwärts des Kompressors zu plazieren. Solch eine Vorrichtung hat den Nachteil, daß bei Kühltemperaturen unter 0ºC der Regenerator einfriert, wobei die Folge ist, daß Enteisungsmittel hinzugefügt werden müssen. Um den Regenerator vor dem Einfrieren zu bewahren, ist es für das verwendete Gas, wie Luft, notwendig, daß es entweder ein wenig Feuchtigkeit enthält oder bei relativ hoher Temperatur verwendet wird. Im Fall der in dem Journal beschriebenen Vorrichtung jedoch strömt das Gas oder die Luft durch den Zielraum oder Kühlraum. Dies ist wesentlich für das "Joule- Brayton"-System und unterscheidet dieses System von herkömmlichen geschlossenen Systemen, welche FCKWs, Ammoniak und dergleichen verwenden. Das bedeutet, daß eine Veränderung der Gaszusammensetzung eine direkte Wirkung auf den Inhalt des Zielraums hat. Veränderung der Temperatur des Gases ist nicht möglich, weil dies zu einer unannehmbaren Veränderung der Temperatur führen würde. Die Vorrichtung, die als eine Wärmepumpe gestaltet ist, hat den Nachteil, daß der Wärmeaustauscher bei Außentemperaturen unter 0ºC einfriert, wobei die Folge ist, daß Enteisungsmittel hinzugefügt werden müssen.Yet another device for heat transfer by means of air is disclosed in the journal "VMT VOEDINGSMIDDELTECHNOLOGIE", vol. 25, no. 21, 8 October 1992 (NL) Zeist, pp. 75-77 "Koelproces zonder CFK's: de air cycle [Cooling process without CFC' s: the air cycle] " by RJM van Gerwen and SM van der Sluis. The device described therein is designed as a cooling plant, that is to say the first device comprises a compressor and the second device comprises an expander, the first part of the regenerator is intended to absorb heat from the air and the second part of the regenerator is intended to release heat to the air. The outlet of the second part of the regenerator is connected to the inlet of the first device or the compressor via a heat exchanger of conventional design. As can be seen from Fig. 1 of this publication, it is also possible to place the heat exchanger downstream of the compressor. Such an apparatus has the disadvantage that at refrigeration temperatures below 0ºC the regenerator freezes, with the consequence that de-icing agents must be added. In order to prevent the regenerator from freezing, it is necessary for the gas used, such as air, to either contain a little moisture or to be used at a relatively high temperature. In the case of the apparatus described in the journal, however, the gas or air flows through the target space or refrigeration space. This is essential for the "Joule-Brayton" system and distinguishes this system from conventional closed systems using CFCs, ammonia and the like. This means that a change in the gas composition has a direct effect on the contents of the target space. Changing the temperature of the gas is not possible because this would lead to an unacceptable change in temperature. The apparatus, which is designed as a heat pump, has the disadvantage that the Heat exchangers freeze at outside temperatures below 0ºC, which means that de-icing agents must be added.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, eine verbesserte Vorrichtung bereitzustellen, wobei auf das Einfrieren und die zusätzlichen Enteisungsmittel, die die Folge davon sind, verzichtet werden kann, wobei der energetische Wirkungsgrad der Vorrichtung erhöht ist, wobei der thermische Wirkungsgrad des Regenerators erhöht ist, wobei die Qualität der Gefrierprodukte besser erhalten wird und welche einfacher und kostengünstiger implementiert werden können.The purpose of the present invention is to provide an improved device which eliminates the need for freezing and the additional de-icing agents that result therefrom, increases the energy efficiency of the device, increases the thermal efficiency of the regenerator, better preserves the quality of the frozen products and which can be implemented more simply and inexpensively.

Dieser Zweck wird mit einer vorstehend beschriebenen Vorrichtung mit den gekennzeichneten Merkmalen, wie in Anspruch 1 beschrieben, erreicht.This purpose is achieved with a device as described above having the features as described in claim 1.

Durch Weglassen des Wärmeaustauschers zwischen dem Auslaß des Regenerators und dem Einlaß der ersten Vorrichtung zum Ändern des Luftdrucks, das heißt durch Einziehen der Luft in die erste Vorrichtung direkt aus der Umgebung und Ausblasender Luft aus dem Auslaß des Regenerators direkt in die Umgebung, wird der Temperaturunterschied über diesen Wärmeaustauscher, welcher nicht mehr vorhanden ist, verhindert, wobei die Folge ist, daß die Vorrichtung mit einem höheren energetischen Wirkungsgrad arbeiten kann. In der als Wärmepumpe gestalteten Vorrichtung wird der Wärmeaustauscher, welcher nicht mehr vorhanden ist, am Einfrieren gehindert, wobei die Folge ist, daß die Wärmepumpe auch bei Außentemperaturen unter 0ºC weiterarbeiten kann.By omitting the heat exchanger between the outlet of the regenerator and the inlet of the first device for changing the air pressure, i.e. by drawing air into the first device directly from the environment and blowing the air out of the outlet of the regenerator directly into the environment, the temperature difference across this heat exchanger, which is no longer present, is prevented, with the result that the device can operate with a higher energy efficiency. In the device designed as a heat pump, the heat exchanger, which is no longer present, is prevented from freezing, with the result that the heat pump can continue to operate even at outside temperatures below 0ºC.

Erfindungsgemäß erfolgt die Übertragung sowohl von freier als auch latenter Wärme, die letztere in Form von Kondensation, Gefrieren, Sublimation, Desublimation, Auftauen oder Verdampfen, im Regenerator. Die Folge ist, daß der Energietausch in dem Regenerator äußerst effizient ist. Wegen der Tatsache, daß der Luftstrom, welcher in den Kühlraum geblasen wird, mit Wasserdampf gesättigt ist, trocknen Gefrierkostprodukte nicht aus und die Qualität bleibt erhalten. Es wurde gefunden, daß es zugunsten der ausreichend großen Wärmeaustauscheroberfläche erfindungsgemäß vorteilhaft ist, wenn der equivalente Durchmesser D der Teilchen des aus Teilchen bestehenden Materials zwischen 1 und 25 mm beträgt. Der equivalente Durchmesser D ist hier definiert alsAccording to the invention, the transfer of both free and latent heat, the latter in the form of condensation, freezing, sublimation, desublimation, thawing or evaporation, takes place in the regenerator. The result is that the energy exchange in the regenerator is extremely efficient. Due to the fact that the air flow which is blown into the cooling room is saturated with water vapor, frozen food products do not dry out and the quality is maintained. It has been found that in order to achieve a sufficiently large heat exchanger surface, it is advantageous according to the invention if the equivalent diameter D of the particles of the particles consisting of material between 1 and 25 mm. The equivalent diameter D is defined here as

D =3 6V/πD =3 6V/π

wobei V das Volumen eines Teilchens ist.where V is the volume of a particle.

Der Regenerativwärmeaustauscher der erfindungsgemäßen Vorrichtung arbeitet beim Zugrundelegen des Gestaltungserfordernisses sehr gut, daß die physikalischen Eigenschaften des aus Teilchen bestehenden Materials, der equivalente Durchmesser des aus Teilchen bestehenden Materials und die Abmessungen des Wärmeaustauschers der folgenden Beziehung genügen müssen:The regenerative heat exchanger of the device according to the invention works very well based on the design requirement that the physical properties of the particulate material, the equivalent diameter of the particulate material and the dimensions of the heat exchanger must satisfy the following relationship:

B = &Lambda;D&lambda;/2mLuftCpL² < 0,1B = λDλ/2mAirCpL² < 0.1

wobei gilt:where:

A = wärmeaustauschende Gesamtoberfläche der Teilchen in einem Kompartiment in m²A = total heat-exchanging surface of the particles in a compartment in m²

D = mittlerer equivalenter Durchmesser der Teilchen in mD = mean equivalent diameter of the particles in m

&lambda; = Wärmeübertragungskoeffizient der Teilchen in W/mKλ = heat transfer coefficient of the particles in W/mK

mLuft = Mengenfluß der Luft in kg/smAir = air flow rate in kg/s

Cp = spezifische Wärme der Luft in J/KgKCp = specific heat of air in J/KgK

L = Länge des Betts in m.L = length of the bed in m.

Die Änderung des Zustands des Regenerators erfolgt nun vorzugsweise im Regenerativwärmeaustauscher, wobei das aus Teilchen bestehende Material den Erfordernissen, wie in den Ansprüchen 4-8 beschrieben, genügt. Tests haben gezeigt, daß mit solchen Materialien keine Blockierung des Bettes erfolgt, während auf der anderen Seite optimale Regenerativeigenschaften erreicht werden. Ganz besonders ist es erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, wenn das Verhältnis des Volumens des aus Teilchen bestehenden Materials zum Volumen, das von dem Bett eingenommen wird, zwischen 0,2 und 0,8 beträgt. Mit solch einem Verhältnis ist es möglich, einen guten Fluß durch das Bett und gleichzeitig einen guten Austausch von freier und latenter Wärme sowie Dampf zu verwirklichen.The change in the state of the regenerator now preferably takes place in the regenerative heat exchanger, the material consisting of particles meeting the requirements as described in claims 4-8. Tests have shown that with such materials no blockage of the bed occurs, while on the other hand optimal regenerative properties are achieved. In particular, it is particularly advantageous according to the invention if the ratio of the volume of the material consisting of particles to the volume occupied by the bed is between 0.2 and 0.8. With such a ratio it is possible to achieve a good flow through the bed and to simultaneously achieve a good exchange of free and latent heat as well as steam.

Sehr gute Ergebnisse können insbesondere durch Verwendung sphärischer Teilchen erreicht werden.Very good results can be achieved especially by using spherical particles.

Auf Grundlage der vorstehenden Formel können viele Arten von Materialien als aus Teilchen bestehendem Material verwendet werden. Es ist erfindungsgemäß jedoch besonders vorteilhaft, wenn das aus Teilchen bestehende Material eines oder mehrere der folgenden Materialien umfaßt: keramisches Material, Glas und/oder hygroskopisches Material. Hier können die Teilchen an sich aus einem oder mehreren dieser Materialien bestehen, aber es ist auch denkbar, das Bett aus einem Gemisch von verschiedenen Teilchen zu gestalten, zum Beispiel einem Gemisch aus Glasteilchen und keramischen Teilchen.Based on the above formula, many types of materials can be used as the particulate material. However, it is particularly advantageous according to the invention if the particulate material comprises one or more of the following materials: ceramic material, glass and/or hygroscopic material. Here, the particles themselves can consist of one or more of these materials, but it is also conceivable to design the bed from a mixture of different particles, for example a mixture of glass particles and ceramic particles.

Gemäß einer nützlichen Ausführungsform, wobei der Regenerativwärmeaustauscher eine Umschaltvorrichtung umfaßt, um abwechselnd ein Kompartiment mit dem einen oder dem anderen Röhrensystem verbinden zu können, umfaßt der Regenerativwärmeaustauscher zwei Kompartimente, welche gleichzeitig mit dem einen bzw. dem anderen Röhrensystem verbunden werden können. Solch ein Regenerativwärmeaustauscher kann im wesentlichen kontinuierlich betrieben werden, wobei das aus Teilchen bestehende Material die Wärme aus der durchströmenden Fluidströmung in einem Kompartiment aufnimmt, während in dem anderen Kompartiment Wärme durch das aus Teilchen bestehende Material an die dort durchströmende Fluidströmung abgegeben wird. Sobald das aus Teilchen bestehende Material ausreichend freie und latente Wärme in einem Kompartiment aufgenommen hat und das aus Teilchen bestehende Material seine freie und latente Wärme in das andere Kompartiment übertragen hat, können die beiden Fluidströmungen und die beiden Kompartimente gegenseitig umgeschaltet werden. Dieser Wechselprozeß kann dann fortwährend wiederholt werden.According to a useful embodiment, the regenerative heat exchanger comprises a switching device to alternately connect one compartment to one or the other tube system, the regenerative heat exchanger comprises two compartments which can be connected to one or the other tube system at the same time. Such a regenerative heat exchanger can be operated essentially continuously, with the particulate material absorbing heat from the fluid flow passing through it in one compartment, while in the other compartment heat is transferred by the particulate material to the fluid flow passing through it. Once the particulate material has absorbed sufficient free and latent heat in one compartment and the particulate material has transferred its free and latent heat to the other compartment, the two fluid flows and the two compartments can be mutually switched. This switching process can then be repeated continuously.

Gemäß einer Ausführungsform, welche energetisch vorteilhaft ist, umfaßt die Vorrichtung ferner eine Kompressionsvorrichtung, deren Auslaß mit dem Einlaß der ersten Kompressionsvorrichtung gegebenenfalls über einen Wärmeaustauscher zum Wärmeaustauschen mit der Umgebung verbunden ist. Vorteilhafterweise umfaßt die Kompressionsvorrichtung und die Expansionsvorrichtung in diesem Fall jeweils einen Rotor, wobei es möglich ist, die beiden Rotoren mittels einer herkömmlichen Welle anzutreiben. Solch eine kombinierte Kompressions-Expansions-Einheit (ein sogenannter Turbolader) arbeitet allgemein optimal bei Drehzahlen, bei welchen es schwer möglich ist, die Arbeit zu liefern, die für die herkömmliche Welle erforderlich ist. Diese erforderliche zusätzliche Arbeit kann mittels der weiteren Kompressionsvorrichtung geliefert werden.According to an embodiment which is energetically advantageous, the device further comprises a compression device, the outlet of which is connected to the inlet of the first compression device, optionally via a heat exchanger for exchanging heat with the environment Advantageously, the compression device and the expansion device in this case each comprise a rotor, it being possible to drive the two rotors by means of a conventional shaft. Such a combined compression-expansion unit (a so-called turbocharger) generally operates optimally at speeds at which it is difficult to provide the work required for the conventional shaft. This required additional work can be provided by means of the further compression device.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sehr vorteilhaft in einer Kühlanlage oder Wärmepumpe zum Kühlen bzw. Heizen eines Zielraums verwendet werden, wobei der Zielraum vorzugsweise in offener Verbindung mit der Kühlanlage bzw. der Wärmepumpe steht.The device according to the invention can be used very advantageously in a cooling system or heat pump for cooling or heating a target room, wherein the target room is preferably in open connection with the cooling system or the heat pump.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf wenige in den Zeichnungen gezeigte beispielhafte Ausführungsformen ausführlicher erklärt, wobei gilt:The invention is explained in more detail below with reference to a few exemplary embodiments shown in the drawings, where:

Fig. 1a zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kühlanlage;Fig. 1a shows a schematic representation of a cooling system according to the invention;

Fig. 1b zeigt eine schematische Darstellung einer sogenannten erfindungsgemäßen Wärmepumpe;Fig. 1b shows a schematic representation of a so-called heat pump according to the invention;

Fig. 2a zeigt eine Kühlanlage gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;Fig. 2a shows a cooling system according to another embodiment of the invention;

Fig. 2b zeigt eine Wärmepumpe gemäß einer weiteren.Fig. 2b shows a heat pump according to another embodiment.

Ausführungsform der Erfindung;Embodiment of the invention;

Fig. 3 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Regenerativwärmeaustauscher des sogenannten statischen Typs; undFig. 3 shows schematically a regenerative heat exchanger according to the invention of the so-called static type; and

Fig. 4 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Regenerativwärmeaustauscher des sogenannten Drehtyps.Fig. 4 shows schematically a regenerative heat exchanger according to the invention of the so-called rotary type.

In Fig. 1a ist schematisch eine erfindungsgemäße Kühlanlage 30 gezeigt, welche auf beiden Seiten offen ist.Fig. 1a schematically shows a cooling system 30 according to the invention, which is open on both sides.

In Fig. 1b ist eine Wärmepumpe 20 gezeigt, welche auf beiden Seiten offen ist.In Fig. 1b a heat pump 20 is shown which is open on both sides.

Die Kühlanlage 30 und die Wärmepumpe 20 arbeiten nach dem Joule-Brayton-Verfahren, welches in seiner einfachsten Form aus einem adiabatischen Kompressionsschritt, einem isobaren Wärmeaustauschschritt und einem adiabatischen Expansionsschritt besteht.The cooling system 30 and the heat pump 20 operate according to the Joule-Brayton process, which in its simplest form consists of an adiabatic compression step, an isobaric heat exchange step and an adiabatic expansion step.

Die Kühlanlage 30, welche nach Fig. 1a auf beiden Seiten offen ist, arbeitet wie folgt:The cooling system 30, which is open on both sides according to Fig. 1a, works as follows:

Aus der Umgebung (Atmosphäre) angesaugte Luft wird über den Einlaß 51 zu einem Kompressor 32 geleitet. Die Luft wird in dem Kompressor 32 komprimiert, wobei während dieses Verfahrens der Druck und die Temperatur der Luft ansteigen. Dann wird die komprimierte Luft über ein Zwischenleitungssystem 6, 7, in welchem ein Regenerativwärmeaustauscher eingebaut ist, welcher mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben wird, einem Expander 31 (Expansionsvorrichtung) zugeführt. Expansion der Luft erfolgt in dem Expander 31, wobei während dieses Verfahrens der Druck und die Temperatur der Luft abnehmen. Die expandierte, gekühlte Luft wird über eine Leitung 46 dem Zielraum 34, welcher zu kühlen ist, zugeführt. Dieser Zielraum 34, welcher zu kühlen ist, kann ein im wesentlichen geschlossener Raum, wie ein Kühlhaus oder ein Gefrierhaus, sein. Die gekühlte Luft strömt aus der Leitung 46 ungehindert in den Kühlraum 34. Während dieses Verfahrens wird sich die zugeführte kalte Luft in dem Zielraum ausbreiten, wobei die Folge ist, daß einheitliches Kühlen des Zielraums 34 verwirklicht werden kann. Luft aus dem Zielraum 34, welcher noch immer relativ kalt oder kühl ist, wird aus dem Zielraum 34 über ein Rückleitungssystem 4, 5 abgeführt. Bevor diese Luft, welche noch immer relativ kalt oder kühl ist, ungehindert in die Umgebung ausströmt, wird sie durch den Regenerativwärmeaustauscher geleitet, um Wärme und Feuchtigkeit mit dem Luftfluß, welcher dem Zielraum 34 zuzuführen ist, auszutauschen. Während dieses Verfahrens nimmt die Luft, die aus dem Zielraum über das Rückleitungssystem 4, 5 abgeführt wird, Wärme und Feuchtigkeit aus der Luft, welche dem Zielraum 34 zuzuführen ist, auf.Air sucked in from the environment (atmosphere) is fed via the inlet 51 to a compressor 32. The air is compressed in the compressor 32, during which process the pressure and temperature of the air increase. The compressed air is then fed to an expander 31 (expansion device) via an intermediate line system 6, 7 in which a regenerative heat exchanger is installed, which is described with reference to Fig. 3. Expansion of the air takes place in the expander 31, during which process the pressure and temperature of the air decrease. The expanded, cooled air is fed via a line 46 to the target room 34 to be cooled. This target room 34 to be cooled can be a substantially closed room, such as a cold store or a freezer store. The cooled air flows from the line 46 unhindered into the cooling room 34. During this process, the supplied cold air will spread in the target room, with the result that uniform cooling of the target room 34 can be realized. Air from the target room 34, which is still relatively cold or cool, is discharged from the target room 34 via a return system 4, 5. Before this air, which is still relatively cold or cool, flows unhindered into the environment, it is passed through the regenerative heat exchanger to exchange heat and moisture with the air flow to be supplied to the target room 34. During this process, the air discharged from the target room via the return system 4, 5 absorbs heat and moisture from the air to be supplied to the target room 34.

In Fig. 1b ist schematisch eine sogenannte erfindungsgemäße Wärmepumpe gezeigt. Kurz gesagt ist der Betrieb dieser Wärmepumpe wie folgt:In Fig. 1b, a so-called heat pump according to the invention is shown schematically. In short, the operation of this heat pump is as follows:

Luft wird aus der Umgebung über die Leitung 25 angesaugt. Diese, Luft wird in einem Expander 22 expandiert. Während dieses Verfahrens nimmt der Druck und die Temperatur der Luft ab. Dann wird die Luft über ein Zwischenleitungssystem 6, 7, in welchem ein Regenerativwärmeaustauscher eingebaut ist, welcher mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben wird, einer Kompressionsvorrichtung 23 zugeführt. In dem Regenerativwärmeaustauscher ist die Temperatur der Luft erhöht, während der Druck im wesentlichen derselbe bleiben wird. Sobald die Luft den Kompressor 23 erreicht, wird sie komprimiert, wobei während dieses Verfahrens der Druck und die Temperatur zunehmen. Die erwärmte Luft wird dann über eine Leitung 24 dem Zielraum 21, welcher zu wärmen ist, zugeführt. Die warme Luft strömt im wesentlichen ungehindert in den Zielraum 21, wobei die Folge ist, daß ein einheitliches und wirksames Wärmen des Raums möglich gemacht wird. Luft wird aus diesem Zielraum 21 über ein Rückleitungssystem 4, 5 abgeführt, wobei die Luft, bevor sie über eine Leitung 5 in die Außenluft strömt, durch den Regenerativwärmeaustauscher 1 strömt, um die Luft vorzuwärmen, welche dem Zielraum 21 über das Zwischenleitungssystem 6, 7 zuzuführen ist.Air is sucked in from the environment via the line 25. This air is expanded in an expander 22. During this process, the pressure and temperature of the air decrease. The air is then fed to a compression device 23 via an intermediate duct system 6, 7 in which a regenerative heat exchanger is incorporated, which will be described with reference to Fig. 3. In the regenerative heat exchanger, the temperature of the air is increased, while the pressure will remain substantially the same. As soon as the air reaches the compressor 23, it is compressed, during which process the pressure and temperature increase. The heated air is then fed via a duct 24 to the target room 21 to be heated. The warm air flows substantially unhindered into the target room 21, the result of which is that uniform and effective heating of the room is made possible. Air is discharged from this target room 21 via a return line system 4, 5, wherein the air, before flowing into the outside air via a line 5, flows through the regenerative heat exchanger 1 in order to preheat the air which is to be supplied to the target room 21 via the intermediate line system 6, 7.

Fig. 2a zeigt eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlanlage. Diese Kühlanlage 40 gemäß Fig. 2a entspricht allgemein der Kühlanlage 30 gemäß Fig. 1a. Der Unterschied besteht im wesentlichen darin, daß in der Kühlanlage 40 gemäß Fig. 2a die Kompression in zwei Schritten erfolgt. Es gibt einen ersten Kompressionsschritt, welcher in der weiteren Kompressionsvorrichtung 41 erfolgt, und einen zweiten Kompressionsschritt, welcher in der ersten Kompressionsvorrichtung 33 erfolgt. Vorzugsweise erfolgt Zwischenkühlung zwischen den beiden Schritten mittels eines Wärmeaustauschers 43, welcher in das Leitungssystem 42, 44 zwischen den beiden Kompressoren 41 und 33 eingebaut ist. In diesem Wärmeaustauscher 43 wird die Luft, die durch das Leitungssystem. 42, 44 geleitet worden ist, mit Hilfe der Umgebungsluft, welche dem Wärmeaustauscher 43 über die Leitung 49 zugeführt und, aus dem Wärmeaustauscher 43 in die Umgebung über die Leitung 57 wieder abgeführt wird, gekühlt. Der Kompressor 33 und der Expander 31 bilden hier einen sogenannten Turbolader, welcher durch eine herkömmliche Welle 45 angetrieben wird. Solche Turbolader arbeiten allgemein bei Drehzahlen von 50000 bis 150000 Upm. Der zusätzliche Kompressor 41 macht es hier möglich, ausreichend Arbeit zu liefern.Fig. 2a shows another embodiment of a cooling system according to the invention. This cooling system 40 according to Fig. 2a corresponds generally to the cooling system 30 according to Fig. 1a. The difference is essentially that in the cooling system 40 according to Fig. 2a the compression takes place in two steps. There is a first compression step, which takes place in the further compression device 41, and a second compression step, which takes place in the first compression device 33. Intermediate cooling between the two steps preferably takes place by means of a heat exchanger 43, which is installed in the line system 42, 44 between the two compressors 41 and 33. In this heat exchanger 43, the air which has been passed through the line system 42, 44 is cooled with the aid of the ambient air which is fed to the heat exchanger 43 via the line 49 and is discharged from the heat exchanger 43 into the environment again via the line 57. The compressor 33 and the expander 31 form a so-called turbocharger, which is driven by a conventional Shaft 45 is driven. Such turbochargers generally operate at speeds of 50,000 to 150,000 rpm. The additional compressor 41 makes it possible to deliver sufficient work.

Leckströmungen können durch Halten des Drucks im Raum, welcher zu kühlen ist, auf im wesentlichen gleichen Druck wie in der Umgebung entgegengewirkt werden. Dies kann durch Einbau einer Kompressionsvorrichtung in den den Zielraum verlassenden Luftstrom verwirklicht werden. Vorzugsweise befindet sich diese Kompressionsvorrichtung in Leitung 5. Die Regulierung dieser Kompressionsvorrichtung kann auf dem Druckunterschied zwischen der Umgebung und dem Zielraum oder auf dem Volumendurchfluß in den Leitungssystemen 4, 5 und 51, 42, 44, 6, 7, 46 basieren.Leakage flows can be counteracted by keeping the pressure in the room to be cooled at substantially the same pressure as in the environment. This can be achieved by installing a compression device in the air flow leaving the target room. Preferably, this compression device is located in line 5. The regulation of this compression device can be based on the pressure difference between the environment and the target room or on the volume flow in the line systems 4, 5 and 51, 42, 44, 6, 7, 46.

Die Kühltemperatur oder die Kühlleistung einer Kühlanlage 40 gemäß Fig. 2a kann vorteilhafterweise durch Regulieren der Drehzahl des Kompressors 41 zum Beispiel mittels eines Drehzahlreglers für einen Rotor reguliert werden.The cooling temperature or the cooling capacity of a cooling system 40 according to Fig. 2a can advantageously be regulated by regulating the speed of the compressor 41, for example by means of a speed controller for a rotor.

Fig. 2b zeigt eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmepumpe. Diese Wärmepumpe 29 gemäß Fig. 2b entspricht weit gehend der Wärmepumpe 20 gemäß Fig. 1b. Der Unterschied besteht im wesentlichen darin, daß in der Wärmepumpe 29 gemäß Fig. 2b die Kompression in zwei Schritten erfolgt. Es gibt einen ersten Kompressionsschritt, welcher in der weiteren Kompressionsvorrichtung 26 erfolgt, und einen zweiten Kompressionsschritt, welcher in der ersten Kompressionsvorrichtung 23 erfolgt. Zwischenkühlen oder -heizen zwischen den Kompressionsschritten, wie in der Kühlanlage gemäß Fig. 2a, ist in der Wärmepumpe 29 gemäß Fig. 2b nicht erforderlich. Der Kompressor 23 und der Expander 22 bilden, entsprechend dem Kompressor 33 und dem Expander 31 der Kühlanlage 40 gemäß Fig. 2a, einen sogenannten Turbolader, welcher durch eine herkömmliche Welle 28 angetrieben wird. Wie bereits erklärt worden ist, arbeiten solche Turbolader allgemein bei Drehzahlen von 50000 bis 150000 Upm. Der zusätzliche Kompressor 26 macht es möglich, ausreichend Arbeit zu liefern.Fig. 2b shows another embodiment of a heat pump according to the invention. This heat pump 29 according to Fig. 2b largely corresponds to the heat pump 20 according to Fig. 1b. The difference is essentially that in the heat pump 29 according to Fig. 2b the compression takes place in two steps. There is a first compression step, which takes place in the further compression device 26, and a second compression step, which takes place in the first compression device 23. Intermediate cooling or heating between the compression steps, as in the cooling system according to Fig. 2a, is not necessary in the heat pump 29 according to Fig. 2b. The compressor 23 and the expander 22 form, corresponding to the compressor 33 and the expander 31 of the cooling system 40 according to Fig. 2a, a so-called turbocharger, which is driven by a conventional shaft 28. As has already been explained, such turbochargers generally operate at speeds of 50,000 to 150,000 rpm. The additional compressor 26 makes it possible to deliver sufficient work.

Auch in der Wärmepumpe 29 können Leckströmungen durch Halten des Drucks im Raum 21, welcher zu erwärmen ist, auf im wesentlichen gleichen Druck wie in der Umgebung entgegengewirkt werden. Dies kann durch Einbau einer Kompressionsvorrichtung, wie einen Lüfter, in den den Zielraum 21 verlassenden Luftstrom verwirklicht werden. Vorzugsweise befindet sich diese Kompressionsvorrichtung in Leitung 5. Die Regulierung dieser Kompressionsvorrichtung kann auf dem Druckunterschied zwischen der Umgebung und dem Zielraum 21 oder auf dem Volumendurchfluß in den Leitungssystemen 4, 5 und 25, 6, 7, 27, 24 basieren.Leakage flows in the heat pump 29 can also be prevented by keeping the pressure in the room 21, which is to be heated, at substantially the same pressure as in the environment. This can be achieved by installing a compression device, such as a fan, in the air flow leaving the target space 21. Preferably, this compression device is located in line 5. The regulation of this compression device can be based on the pressure difference between the environment and the target space 21 or on the volume flow in the line systems 4, 5 and 25, 6, 7, 27, 24.

Die Heiztemperatur oder die Heizleistung der Wärmepumpe 29 gemäß Fig. 2b kann vorteilhafterweise durch Regulieren der Luftstromgeschwindigkeit des Kompressors 26 zum Beispiel mittels eines Drehzahlreglers für einen Rotor reguliert werden.The heating temperature or the heating power of the heat pump 29 according to Fig. 2b can advantageously be regulated by regulating the air flow speed of the compressor 26, for example by means of a speed controller for a rotor.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Regenerativwärmeaustauschers 1. Dieser Wärmeaustauscher umfaßt zwei Kompartimente 2 und 3, welche jeweils mit einem Festbett von aus Teilchen bestehendem Material 10 bereitgestellt werden. Wie gezeigt, sind dessen Teilchen 11 im wesentlichen sphärisch, aber unterschiedlich geformte, zum Beispiel ungleichmäßige, Teilchen sind auch gut denkbar.Fig. 3 shows an example of a regenerative heat exchanger 1 according to the invention. This heat exchanger comprises two compartments 2 and 3, each of which is provided with a fixed bed of particulate material 10. As shown, its particles 11 are essentially spherical, but differently shaped, for example non-uniform, particles are also quite conceivable.

Der Betrieb des Regenerativwärmeaustauschers 1 kann wie, folgt beschrieben werden:The operation of the regenerative heat exchanger 1 can be described as follows:

Fluid, wie Luft, welches dem Zielraum 21, 34 zuzuführen ist, wird dem Regenerativwärmeaustauscher über die Leitung 6 zugeführt, mittels des Ventils 9 zum linken Kompartiment 3 geleitet, durch das darin befindliche Festbett geleitet und in Richtung des Zielraums über das Ventil 8 und die Leitung 7 durchgeleitet. Fluid, wie Luft, welches aus dem Zielraum abgeführt worden ist, wird durch das rechte Kompartiment 2 über die Leitung 4 und das Ventil 8 geleitet, durch das Festbett des aus Teilchen bestehenden Materials 10 geleitet und aus dem Regenerativwärmeaustauscher 1 über das Ventil 9 und die Leitung 5 abgeführt. Durch gleichzeitiges Rotieren der Positionen der Ventile 8 und 9 um 90º in die in gestrichelten Linien gezeigten Positionen wird die Wirkung erreicht, daß die Fluidströmung, welche in Richtung auf den Zielraum geht, durch das rechte Kompartiment (anstatt durch das linke Kompartiment) geleitet wird, und daß die Fluidströmung, welche aus dem Zielraum abgeführt wird, durch das linke Kompartiment (anstatt durch das rechte Kompartiment) geleitet wird. Durch Zulassen, daß diese Drehung der Ventile 8, 9 mit einer Gesetzmäßigkeit erfolgt, die ausführlicher zu bestimmen ist (welches unter anderem abhängig sein wird von den Verfahrensbedingungen, den physikalischen Eigenschaften des aus Teilchen bestehenden Materials, usw.) wird die Wirkung erreicht, daß abwechselnd das Bett immer Wärme in einem Kompartiment aufnimmt, während das Bett Wärme in dem anderen Kompartiment abgibt.Fluid, such as air, to be supplied to the target space 21, 34 is supplied to the regenerative heat exchanger via line 6, passed to the left compartment 3 by means of valve 9, passed through the packed bed therein and passed towards the target space via valve 8 and line 7. Fluid, such as air, which has been discharged from the target space is passed through the right compartment 2 via line 4 and valve 8, passed through the packed bed of particulate material 10 and discharged from the regenerative heat exchanger 1 via valve 9 and line 5. By simultaneously rotating the positions of the valves 8 and 9 by 90º to the positions shown in dashed lines, the effect is achieved that the fluid flow which goes towards the target space is directed through the right compartment (instead of through the left compartment) and that the fluid flow which is discharged from the target space is directed through the left compartment (instead of through the right compartment). By allowing this rotation of the valves 8, 9 to take place according to a law to be determined in more detail (which will depend, among other things, on the process conditions, the physical properties of the particulate material, etc.), the effect is achieved that alternately the bed always absorbs heat in one compartment while the bed in the other compartment releases heat.

Es wurde gefunden, daß das Bett solch eines aus Teilchen bestehenden Materials auch sehr geeignet ist, zu Selbstkondensation oder -präzipitation zu binden, wie Ablagerung von Feuchtigkeit oder Eis, und es dann an die andere Fluidströmung abzugeben. Auf diese Art kann eine der Fluidströmungen entfeuchtet werden. Dies kann beträchtliche Vorteile bringen, insbesondere wenn solch ein Regenerativwärmeaustauscher in Kühlanlagen verwendet wird. Die Luft, welche der Kühlanlage zuzuführen ist, wird hierdurch im Regenerativwärmeaüstauscher gleichzeitig gekühlt und entfeuchtet, wobei es möglich ist, die Feuchtigkeit durch die Fluidströmung, die aus dem Kühlraum abgeführt wird, nachdem die Ventile umgeschaltet worden sind, abzuführen, während die Temperatur des aus Teilchen bestehenden Materials gleichzeitig verringert wird. Auf diese Art wird der Regenerativwärmeaustauscher 1 davor geschützt, als Folge der Ablagerung von Feuchtigkeit und/oder Eis blockiert zu werden.It has been found that the bed of such particulate material is also very suitable for binding to self-condensation or precipitation, such as deposition of moisture or ice, and then releasing it to the other fluid flow. In this way, one of the fluid flows can be dehumidified. This can bring considerable advantages, especially when such a regenerative heat exchanger is used in refrigeration plants. The air to be supplied to the refrigeration plant is hereby simultaneously cooled and dehumidified in the regenerative heat exchanger, whereby it is possible to remove the moisture through the fluid flow discharged from the refrigeration space after the valves have been switched, while the temperature of the particulate material is simultaneously reduced. In this way, the regenerative heat exchanger 1 is protected from being blocked as a result of deposition of moisture and/or ice.

Ein weiterer Vorteil ist, daß die Luftströmung, welche im Regenerativwärmeaustauscher 1 entfeuchtet worden ist, in weiteren Verfahrensschritten in einer Kühlanlage oder auch einer Wärmepumpe keine Ablagerung von Feuchtigkeit oder Eis bilden wird, so daß auch hier die Vorrichtung davor geschützt wird, blockiert zu werden.A further advantage is that the air flow which has been dehumidified in the regenerative heat exchanger 1 will not form any deposits of moisture or ice in further process steps in a cooling system or even a heat pump, so that here too the device is protected from being blocked.

Fig. 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Regenerativwärmeaustauscher 70 vom sogenannten Drehtyp. Dieser Regenerativwärmeaustauscher 70 besteht im wesentlichen aus einem Zylinder 74, welcher in Kompartimente unterteilt ist, die sich in dessen Längsrichtung erstrecken. Der in Fig. 4 gezeigte Zylinder 74 umfaßt drei Kompartimente 71, 72 und 73, welche durch Einbau von drei Trennwänden 75, 76 und 77 in den Zylinder 74 erhalten werden, dessen Trennwände an der zentralen Längsachse des Zylinders 74 aneinander befestigt sind. Jedes so erhaltene Kompartiment wird mit einem Bett 10 von aus Teilchen bestehendem Material 11 gefüllt. Der Zylinder 74 ist so angeordnet, daß er um die Achse 78 drehbar ist. Zuführleitungen 4, 6 und Abführleitungen 5, 7 sind an den Enden des Zylinders 74 angeordnet. Die Leitungen 4 und 5 bilden hier einen Teil eines Leitungssystems, während die Leitungen 6 und 7 einen Teil eines anderen Leitungssystems bilden. Durch Drehung des Zylinders um seine Drehachse 78 wird, während Fluid, zum Beispiel Luft, durch die Leitungssysteme 4, 5 bzw. 6, 7 strömt, die Wirkung erreicht, daß die verschiedenen Kompartimente nacheinander in ein Leitungssystem (zum Beispiel 4, 5) oder das andere Leitungssystem (zum Beispiel 6, 7) eingebaut werden. Durch Unterteilen des Zylinders 74 in drei oder mehr Kompartimente ist es für ein Kompartiment leicht, nur mit einem Leitungssystem gleichzeitig verbunden zu werden, so daß die Fluidströmung aus den verschiedenen Leitungssystemen nicht direkt miteinander vermischt werden kann. Der Betrieb des Regenerativwärmeaustauschers 70 erfolgt, wie klar sein wird, im übrigen gemäß des Betriebs, wie mit Bezug auf Fig. 3 für den Regenerativwärmeaustauscher 1 beschrieben worden ist. Es wird dann auch klar sein, daß der Regenerativwärmeaustauscher 1 von Fig. 1a, 1b, 2a und 2b leicht durch einen Regenerativwärmeaustauscher 70 des Drehtyps ersetzt werden.Fig. 4 shows a regenerative heat exchanger 70 according to the invention of the so-called rotary type. This regenerative heat exchanger 70 consists essentially of a cylinder 74 which is divided into compartments which extend in its longitudinal direction. The cylinder 74 shown in Fig. 4 comprises three compartments 71, 72 and 73 which are formed by installing three partition walls 75, 76 and 77 in the Cylinder 74 can be obtained, the partitions of which are secured to one another along the central longitudinal axis of the cylinder 74. Each compartment thus obtained is filled with a bed 10 of particulate material 11. The cylinder 74 is arranged to be rotatable about the axis 78. Supply lines 4, 6 and discharge lines 5, 7 are arranged at the ends of the cylinder 74. The lines 4 and 5 here form part of one line system, while the lines 6 and 7 form part of another line system. By rotating the cylinder about its axis of rotation 78, while fluid, for example air, flows through the line systems 4, 5 and 6, 7 respectively, the effect is achieved that the various compartments are successively incorporated into one line system (for example 4, 5) or the other line system (for example 6, 7). By dividing the cylinder 74 into three or more compartments, it is easy for a compartment to be connected to only one piping system at a time, so that the fluid flow from the different piping systems cannot be directly mixed with each other. The operation of the regenerative heat exchanger 70, as will be clear, otherwise takes place in accordance with the operation described with reference to Fig. 3 for the regenerative heat exchanger 1. It will then also be clear that the regenerative heat exchanger 1 of Figs. 1a, 1b, 2a and 2b can easily be replaced by a regenerative heat exchanger 70 of the rotary type.

Es wird klar sein, daß viele Varianten des in Fig. 3 schematisch gezeigten Regenerativwärmeaustauschers denkbar sind. Folglich kann zum Beispiel die Zuführleitung 6 eine Abführleitung sein, wobei Abführleitung 7 dann eine Zuführleitung wird. Demgemäß ist es möglich, die Strömungsrichtung in den Leitungen 4 und 5 umzukehren. Anstelle der Ventile 8, 9 sind viele andere Umschaltvorrichtungen zum Strömenlassen der einen oder der anderen Fluidströmung abwechselnd durch die jeweiligen Kompartimente auch denkbar. Eine Variante ist auch denkbar, worin der Regenerativwärmeaustauscher ein vorzugsweise zylindrisches Kompartiment umfaßt, welches um seine Achse rotiert. Das aus Teilchen bestehende Material in diesem Kompartiment wird dann der Reihe nach der einen oder der anderen Fluidströmung ausgesetzt.It will be clear that many variants of the regenerative heat exchanger shown schematically in Fig. 3 are conceivable. Thus, for example, the supply line 6 can be a discharge line, with discharge line 7 then becoming a supply line. Accordingly, it is possible to reverse the flow direction in lines 4 and 5. Instead of the valves 8, 9, many other switching devices for allowing one or the other fluid flow to flow alternately through the respective compartments are also conceivable. A variant is also conceivable in which the regenerative heat exchanger comprises a preferably cylindrical compartment which rotates about its axis. The particulate material in this compartment is then exposed in turn to one or the other fluid flow.

Zahlreiche Varianten der in den Fig. 1a, 1b und Fig. 2 gezeigten Wärmepumpe und Kühlanlage sind auch denkbar. Folglich können die Wärmeaustauscher, Kompressoren, Expander, usw. auch stromaufwärts, zwischenliegend oder stromabwärts verbunden werden. In ihrer einfachsten Form sollten solche Vorrichtungen wenigstens eine Expansionsvorrichtung, wenigstens eine Kompressionsvorrichtung und wenigstens einen Regenerativwärmeaustauscher, der zwischen einer Kompressionsvorrichtung und einer Expansionsvorrichtung angeordnet ist, umfassen.Numerous variants of the heat pump and cooling system shown in Fig. 1a, 1b and Fig. 2 are also conceivable. Consequently, the heat exchangers, compressors, expanders, etc. can also be connected upstream, intermediately or downstream. In their simplest form, such devices should comprise at least one expansion device, at least one compression device and at least one regenerative heat exchanger arranged between a compression device and an expansion device.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Wärmeübertragung mit Hilfe von Luft, umfassend nacheinander in der Richtung des Luftflusses:1. Device for heat transfer by means of air, comprising successively in the direction of air flow: - erste Vorrichtung (22, 32) zum Ändern des Luftdrucks in eine erste Richtung;- first device (22, 32) for changing the air pressure in a first direction; - ein erster Teil eines Regenerativwärmeaustauschers (1) zum Austausch von Wärme aus der Luft in einer ersten Richtung;- a first part of a regenerative heat exchanger (1) for exchanging heat from the air in a first direction; - zweite Vorrichtung (31, 23) zum Ändern des Luftdrucks in eine zweite Richtung, wobei die zweite Richtung der ersten Richtung entgegengesetzt ist;- second device (31, 23) for changing the air pressure in a second direction, the second direction being opposite to the first direction; - ein zweiter Teil des Regenerativwärmeaustauschers (1) zum Austausch von Wärme aus der Luft in einer zweiten Richtung, welche der ersten Richtung entgegengesetzt ist;- a second part of the regenerative heat exchanger (1) for exchanging heat from the air in a second direction which is opposite to the first direction ; wobei die Vorrichtung ferner einen Zielraum (21, 34) umfaßt, in welchen Wärme zu übertragen ist, wobei der Zielraum mit einem Lufteinlaß und einem Luftauslaß bereitgestellt wird,the device further comprising a target space (21, 34) into which heat is to be transferred, the target space being provided with an air inlet and an air outlet, wobei der Lufteinlaß des Zielraums (21, 34) mit der zweiten Vorrichtung (31, 23) verbunden ist;wherein the air inlet of the target space (21, 34) is connected to the second device (31, 23); wobei der Luftauslaß des Zielraums (21, 34) mit dem zweiten Teil des Regenerativwärmeaustauschers verbunden ist;wherein the air outlet of the target space (21, 34) is connected to the second part of the regenerative heat exchanger; wobei die erste Vorrichtung mit einen Einlaß (51, 23) bereitgestellt wird, der Luft ausschließlich von der Umgebung zieht; undwherein the first device is provided with an inlet (51, 23) that draws air exclusively from the environment; and wobei der Auslaß (5) des zweiten Teils des Regenerativwärmeaustauschers (1) ausschließlich mit der Umgebung, verbunden ist,wherein the outlet (5) of the second part of the regenerative heat exchanger (1) is connected exclusively to the environment, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Teile des Regenerativwärmeaustauschers (1) hinsichtlich ihrer Funktion austauschbar sind und ein Bett von aus Teilchen bestehendem Material zum Austausch von freier Wärme, latenter Wärme und Feuchtigkeit umfassen;characterized in that the first and second parts of the regenerative heat exchanger (1) are functionally interchangeable and comprise a bed of particle-based Include material for the exchange of free heat, latent heat and moisture; dadurch gekennzeichnet, daß der equivalente Durchmesser (D) der Teilchen (11) des aus Teilchen bestehenden Materials zwischen 1 und 25 mm beträgt, wobei der equivalente Durchmesser (D) gemäßcharacterized in that the equivalent diameter (D) of the particles (11) of the particulate material is between 1 and 25 mm, the equivalent diameter (D) being determined according to D = 3 6V/&pi;D = 3 6V/π bestimmt wird, wobei V das Volumen eines Teilchens ist, und daß die physikalischen Eigenschaften des aus Teilchen bestehenden Materials (10), der equivalente Durchmesser des aus Teilchen bestehenden Materials (10) und die Abmessungen des Wärmeaustauschers so gestaltet sind, daß sie der folgenden Beziehung genügen:is determined, where V is the volume of a particle, and that the physical properties of the particulate material (10), the equivalent diameter of the particulate material (10) and the dimensions of the heat exchanger are designed to satisfy the following relationship: B = &Lambda;D&lambda;/2mLuftCpL² < 0,1B = λDλ/2mAirCpL² < 0.1 wobei gilt:where: A = wärmeaustauschende Gesamtoberfläche der Teilchen inA = total heat-exchanging surface of the particles in Cp = einem Kompartiment in m²Cp = one compartment in m² D = mittlerer equivalenter Durchmesser der Teilchen in mD = mean equivalent diameter of the particles in m &lambda; = Wärmeübertragungskoeffizient der Teilchen in W/mKλ = heat transfer coefficient of the particles in W/mK mLUft = Mengenfluß der Luft in kg/s spezifische Wärme der Luft in J/KgKmLUft = mass flow of air in kg/s specific heat of air in J/KgK L = Länge des Betts in m.L = length of the bed in m. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, umfassend ein Kühlsystem, wobei die erste Vorrichtung (33) einen Kompressor umfaßt, die zweite Vorrichtung (31) einen Expander umfaßt, der erste Teil des Regenerators dafür bestimmt ist, freie und latente Wärme aus der Luft aufzunehmen, und der zweite Teil des Regenerators dafür bestimmt ist, freie und latente Wärme an die Luft abzugeben.2. Device according to claim 1, comprising a cooling system, wherein the first device (33) comprises a compressor, the second device (31) comprises an expander, the first part of the regenerator is intended to absorb free and latent heat from the air, and the second part of the regenerator is intended to release free and latent heat to the air. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, umfassend eine Wärmepumpe, wobei die erste Vorrichtung einen Expander (22) umfaßt, die zweite Vorrichtung einen Kompressor (23) umfaßt, der erste Teil des Regenerators dafür bestimmt ist, freie und latente Wärme an die Luft abzugeben, und der zweite Teil des Regenerators dafür bestimmt ist, Wärme aus der Luft aufzunehmen.3. Device according to claim 1, comprising a heat pump, wherein the first device comprises an expander (22), the second device comprises a compressor (23), the first part of the regenerator is designed to release free and latent heat to the air, and the second part of the regenerator is designed to absorb heat from the air. 4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verhältnis (&epsi;) des Volumens des aus Teilchen bestehenden Materials im Regenerator zum Volumen, das von dem Bett eingenommen wird, zwischen 0,2 und 0,8 beträgt.4. Apparatus according to any preceding claim, wherein the ratio (ε) of the volume of particulate material in the regenerator to the volume occupied by the bed is between 0.2 and 0.8. 5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Teilchen (11) des aus Teilchen bestehenden Materials im wesentlichen sphärisch sind.5. Device according to one of the preceding claims, wherein the particles (11) of the particulate material are substantially spherical. 6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das aus Teilchen bestehende Material ein keramisches Material umfaßt.6. A device according to any preceding claim, wherein the particulate material comprises a ceramic material. 7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das aus Teilchen bestehende Material Glas umfaßt.7. A device according to any preceding claim, wherein the particulate material comprises glass. 8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das aus Teilchen bestehende Material ein hygroskopisches Material umfaßt.8. A device according to any preceding claim, wherein the particulate material comprises a hygroscopic material. 9. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, ferner umfassend eine Kompressionsvorrichtung (41; 26), deren Auslaß (42; 27) mit dem Einlaß (44; 27) der Kompressionsvorrichtung (33; 23) gegebenenfalls über einen Wärmeaustauscher (43) zum Wärmeaustauschen mit der Umgebung verbunden ist.9. Device according to one of the preceding claims, further comprising a compression device (41; 26), the outlet (42; 27) of which is connected to the inlet (44; 27) of the compression device (33; 23), optionally via a heat exchanger (43) for exchanging heat with the environment. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Kompressionsvorrichtung (33; 23) und die Expansionsvorrichtung (31; 22) jeweils einen Rotor umfaßt, wobei es möglich ist, die beiden Rotoren mittels einer herkömmlichen Welle (45; 28) anzutreiben.10. Device according to claim 9, wherein the compression device (33; 23) and the expansion device (31; 22) each comprise a rotor, it being possible to drive the two rotors by means of a conventional shaft (45; 28). 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, ferner umfassend eine Kompressionsvorrichtung, wie einen Lüfter, zum Einstellen des Druckunterschieds zwischen der Umgebung und dem Zielraum.11. Device according to one of claims 9 or 10, further comprising a compression device, such as a fan, for Adjusting the pressure difference between the environment and the target room. Legende:Legend: 1 Regenerativwärmeaustauscher, Regenerator 2 Kompartiment 3 Kompartiment 4 Rückleitungssystem 5 Auslaß; Rückleitungssystem; Leitung 6 Zwischenleitungssystem 7 Zwischenleitungssystem 8 Ventil 9 Ventil 10 (Fest-)Bett von aus Teilchen bestehendem Material 11 (aus) Teilchen (bestehendes Material) 20 Wärmepumpe 21 Zielraum 22 erste Vorrichtung; Expander; Expansionsvorrichtung 23 zweite Vorrichtung; Einlaß; Kompressor; Kompressionsvorrichtung 24 Leitung; Leitungssystem 25 Leitungssystem 26 Kompressionsvorrichtung; Kompressor 27 Auslaß; Einlaß; Leitungssystem 28 herkömmlichen Welle 29 Wärmepumpe 30 Kühlanlage 31 zweite Vorrichtung; Expansionsvorrichtung; Expander 32 erste Vorrichtung; Kompressor 33 erste Vorrichtung; Kompressionsvorrichtung 34 Zielraum; Kühlraum 40 Kühlanlage 41 Kompressionsvorrichtung 42 Auslaß; Leitungssystem 43 Wärmeaustauscher 44 Einlaß; Leitungssystem 45 herkömmliche Welle 45 Leitung; Leitungssystem 49 Leitung 51 Einlaß; Leitungssystem 57 Leitung 70 Regenerativwärmeaustauscher 71 Kompartiment 72 Kompartiment 73 Kompartiment 74 Zylinder 75 Trennwand 76 Trennwand 77 Trennwand 78 Achse1 regenerative heat exchanger, regenerator 2 compartment 3 compartment 4 return system 5 outlet; return system; line 6 intermediate line system 7 intermediate line system 8 valve 9 valve 10 (fixed) bed of particulate material 11 (made of) particulate material 20 heat pump 21 target chamber 22 first device; expander; expansion device 23 second device; inlet; compressor; compression device 24 line; line system 25 line system 26 compression device; compressor 27 outlet; inlet; line system 28 conventional shaft 29 heat pump 30 cooling system 31 second device; expansion device; expander 32 first device; compressor 33 first device; compression device 34 target chamber; cooling chamber 40 cooling system 41 compression device 42 outlet; line system 43 heat exchanger 44 inlet; line system 45 conventional shaft 45 pipe; pipe system 49 pipe 51 inlet; pipe system 57 pipe 70 regenerative heat exchanger 71 compartment 72 compartment 73 compartment 74 cylinder 75 partition wall 76 partition wall 77 partition wall 78 axis
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