Hohe Luftfeuchte in Komfort-Kühlsystemen bekämpfen

04-24-2012 | HLK-Anlagen

Komfort-Kühlsysteme arbeiten die meiste Zeit deutlich unterhalb der Außenauslegungsbedingungen. Bei der Auswahl des Geräts kann festgelegt worden sein, dass 24 °C und 50 % r. F. im Innenraum bei einer Außentemperatur von 35 °C aufrechterhalten werden sollen, aber was geschieht bei niedrigeren Außentemperaturen? Es dauert weniger lang, bis die Thermostat-Bedingungen erreicht sind, aber die Laufzeit ist nicht lange genug, um eine wünschenswerte oder komfortable Luftfeuchte zu erreichen. Einige moderne Geräte und Komponenten sind darauf ausgelegt, diesen Effekt zu überwinden.

  • Zweiphasen-Geräte können mit reduzierter Kapazität unter reduzierten Lasten laufen
  • Motoren mit regelbarer Drehzahl können den cfm-Wert (Liter pro Minute) bei reduzierten sensiblen Lasten oder bei erhöhter Luftfeuchte senken
  • Einige Thermostate können auf den Feuchtegrad reagieren, indem sie einen Digitalausgangszustand ändern, z. B. Ein- oder Ausschalten eines 24-VAC-Ausgangs, oder indem sie einfach den Zustand von Trockenkontakten ändern.

Aber was kann getan werden, um Probleme der Raumfeuchte mit einem Einphasen-Gerät, PSC-Lüftermotoren und einem Standard-Heizungs-/Kühlthermostat in den Griff zu bekommen?

Wenn das Gerät für einen Betrieb bei 400 cfm pro Tonne eingerichtet ist, wie das der Fall sein sollte, hat eine Senkung des cfm-Werts um 50 bis 75 cfm pro Tonne bei hoher Luftfeuchte den doppelten Effekt, dass es länger dauert, um die Thermostatbedingungen zu erfüllen, und dass der Luft aufgrund einer niedrigeren Oberflächentemperatur des Verdampfers mehr Feuchte entzogen wird: ein wünschenswerter Effekt unter Teillastbedingungen.

  • Es sollte entweder der Thermostat gegen einen Thermostat mit Entfeuchtungsleistung im Kühlmodus ausgetauscht werden, oder das System sollte um einen Luftentfeuchter, an der Wand oder am Abluftkanal montiert, ergänzt werden.
  • Programmieren Sie den Thermostat oder stellen Sie den Luftentfeuchter so ein, dass der Entfeuchtungsmodus bei einer Zunahme der Luftfeuchte aktiviert wird. Sorgen Sie beispielsweise dafür, dass ein Entfeuchtungs-Relais bei 53 % r. F. aktiviert wird und bei 50 % r. F. abfällt.
  • Setzen Sie für die Kühldrehzahl zum Verdampfermotor Öffner-Kontakte am Entfeuchter-Relais ein.
  • Verbinden Sie die Schließer-Kontakte mit einer niedrigeren Lüfterdrehzahl, die 325–350 cfm pro Tonne liefert. (Stellen Sie sicher, dass der Schaltplan immer nur eine Drehzahl zulässt.)
  • Wenn die relative Luftfeuchte im Kühlmodus akzeptabel ist, läuft der Lüfter mit einer Drehzahl, die 400 cfm pro Tonne liefert (normale Kühllüfterdrehzahl).
  • Wenn die relative Luftfeuchte im Kühlmodus zu hoch ist, aktiviert das Entfeuchtungs-Relais das Relais für den Betrieb des Lüfters mit einem reduzierten cfm-Wert (Kühllüfterdrehzahl zur Entfeuchtung).

Alternativ zur Auswechslung des Thermostats oder dem Hinzufügen eines Luftentfeuchters kann ein Einschaltverzögerungstimer verwendet werden. Da wir wissen, dass der Kühlbetrieb meist unterhalb der Außenauslegungsbedingungen läuft, können wir den Lüfter während der ersten 5 bis 10 Minuten der Thermostatanforderung unter Vorwegnahme der Luftfeuchte-Probleme bei einem reduzierten cfm-Wert laufen lassen.

  • Installieren Sie einen Einschaltverzögerungstimer in Reihe mit „Y“ und der Entfeuchtungs-Relaisspule. Ein „Y“-Ausgangssignal vom Thermostat aktiviert den Schütz des Außengeräts und den hinzugefügten Timer, wodurch wiederum das hinzugefügte Entfeuchtungsrelais nach dem ausgewählten Verzögerungszeitraum aktiviert wird.
  • Schließen Sie den Lüfterrelais-Schließer-Kontakt an die gemeinsame SPDT-Klemme an.
  • Schließen Sie den Anschluss der langsameren Motordrehzahl an den Öffner-Kontakt des Entlüftungsrelais an.
  • Schließen Sie den Anschluss der schnelleren Motordrehzahl an den Schließer-Kontakt des Entlüftungsrelais an.
  • Bei jeder Kühlungsanforderung läuft der Lüfter mit reduziertem cfm-Wert, bis der Timerzeitraum endet. Ab dann läuft der Lüfter mit einem höheren cfm-Wert, um den Kühlzyklus abzuschließen.

Statt eines Standard-Lüfterrelais, das typischerweise bei der Luftaufbereitung eingesetzt wird, kann ein Kühlsystem ein integriertes Reglermodul verwenden, um viele Funktionen, auch die Lüfterdrehzahlen, zu regeln. Typischerweise läuft der Lüfter beim Heizen mit einem Eingangssignal „W“, bei geringer kontinuierlicher Lüfterdrehzahl mit einem Eingangssignal „G“ oder bei Kühldrehzahl mit einem Eingangssignal „Y“. Bei dieser Steuerungsart kann für den Lüftermotor-Drehzahlanschluss, der 325–350 cfm pro Tonne liefert, eingestellt werden, dass er bei einer „G“-Anforderung arbeitet, und für den Lüftermotor-Drehzahlanschluss, der 400 cfm pro Tonne liefert, dass er bei einer „Y“-Anforderung arbeitet. Statt das „Y“-Signal nun vom Thermostat direkt zur integrierten Steuerung zu führen, führen Sie es über den Luftentfeuchter, sodass eine Zunahme der relativen Feuchte über den Sollwert hinaus den „Y“-Schaltkreis zwischen dem Thermostat und dem „Y“-Eingangssignal der integrierten Steuerung öffnet. Dies bewirkt, dass der Motor bei hoher Luftfeuchte mit kontinuierlicher Lüfterdrehzahl (325–350 cfm pro Tonne) und bei akzeptablem Luftfeuchtewerten mit normalem cfm-Wert (400 cfm pro Tonne) läuft.

Bei allen oben genannten Vorgehensweisen wird sensible (fühlbare) Wärmeenergie (Temperaturänderung) für latente Wärmeenergie (Feuchteentzug) geopfert. Durch die Reduzierung des cfm-Werts wird die Wärmemenge reduziert, die zum Verdampfer geleitet wird, sodass die Oberflächentemperatur des Verdampfers gesenkt wird. Dies führt dazu, dass die Verdampfertemperatur weiter unter der Taupunkttemperatur der Rückluft liegt als dies bei einem stärkeren Luftstrom der Fall ist, sodass der Luft Feuchte entzogen wird. Da mehr Wärmeenergie verwendet wird, um Wasserdampf in Wasser umzuwandeln, bleibt weniger Wärmeenergie übrig, um die Temperatur der Luft zu ändern. Das Nettoergebnis ist ein höherer Feuchteentzug und eine längere Laufzeit. Bei 24 °C werden 253 J benötigt, um die Temperatur von 450 g Luft (etwa 670 Kubikdezimeter) um 0,55 °C zu ändern, aber es werden grob 1 Million J benötigt, um 450 g Wasserdampf aus der Luft zu kondensieren (etwa 0,5 l Wasser).