KLIMATISIERUNGSVERFAHREN UND -VORRICHTUNG Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konditionierung von Fluiden, insbesondere zum Kühlen und/oder Trocknen eines Luftstroms, eine Klimatisierungsvorrichtung, einen adsorptiven Luft- Luft-Kreuzstromwärmetauscher und ein Fassadenelement beinhaltend eine integrierte Klimatisierungsvorrichtung. Klimaanlagen sind essentielle Bestandteile der heutigen Gebäudetechnik. Im Zusammenspiel mit der Verschattung und der Glastechnik erzeugen sie unabhängig vom Außenklima ein gesundes Arbeitsklima im Innern, das durch mittlere relative Luftfeuchtigkeit und gemäßigte Temperaturen zwischen 20 und 26°C charakterisiert ist. Mittlerweile ist der Energiebedarf zum Betreiben des Gebäudebestands auf ca. 40% des gesamten Energieverbrauchs der Menschheit gestiegen, was neben anderen Gründen, z. B. der schlechten Isolierung geheizter Gebäude, zu einem großen Teil auch an den Klimaanlagen liegt. Durch die starke Urbanisierung in feuchten und tropischen Klimaregionen und dem damit verbundenen Bau von Hochhäusern, die Klimaanlagen zum Betrieb benötigen, steigt die Notwendigkeit, energieeffiziente Klimaanlagen zu entwickeln. Dabei hat gerade in diesen Klimaregionen die Trocknung der Luft den größten Energiebedarf, weil mit der derzeitig dominierenden Kompressortechnologie die Luft unterkühlt wird, bis die erforderliche absolute Luftfeuchtigkeit erreicht wird. Diese Kompressortechnologie verwendet als Kältemittel üblicherweise halogenierte, bevorzugt teilfluorierte Kohlenwasserstoffe, die aufgrund ihres Klimagefährdungspotenzials unter Druck stehen. Auch alternative Kältemittel wie Kohlendioxid sind nicht besser in dieser Beziehung. Die Notwendigkeit der Wartung von Kompressoren, z.B. das Sicherstellen der Leichtgängigkeit beweglicher Teile oder Ausbalancieren von Unwuchten, Nachfüllen von Betriebs- und Verbrauchsmitteln, hat zu einer Bevorzugung einer zentralen Installation geführt und bisher die Entwicklung von dezentralen Klimaanlagen, die ins Gebäude integriert sind und die ein quasipersonalisiertes Klima ermöglichen, verhindert. Splitgeräte für den nachträglichen Einbau sind dagegen im Markt etabliert, insbeson- dere im privaten Einfamilienhaus.

Auch in mobilen Anwendungen wie Zügen oder Autos, in denen Klimaanlagen zur Kühlung und Entfeuchtung eingesetzt werden, spielt der Einsatz von elektrischer Energie aus den Bordnetzen eine zunehmend bedeutendere Rolle; bei Elektroautos steht der Betrieb der Klimaanlage in direkter Konkurrenz zur Reichweite des Fahrzeugs.

Ein effizienterer Prozess wäre das hybride Klimatisieren, wobei der Trocknungsschritt und der Kühlungsschritt separat erfolgen. Für das Trocknen der Luft gibt es absorptive Verfahren, bei denen die Hygroskopie von z. B. Lithiumbromidlösungen ausgenutzt wird, Luftfeuchtigkeit zu binden; die Recyclierung erfolgt über einen Evaporierungsschritt. Wegen der Aggressivität der besten Lösungen, Lithiumbromid und -chlorid, ist für die technische Realisierung die Verwen- dung besonderer, nicht korrodierender Materialien notwendig, die das System teuer und war- tungsaufwändig machen. Alternativ können Adsorptionssysteme verwendet werden, bei denen Luftfeuchtigkeit in einem meist festen Material wie Zeolithen oder Silikagel gebunden wird - in der Forschung (z.B. Y.D. Tu et al, nature 7, 40437; DOI 10.1038/Srep40437) werden auch For- mulierungen aus Lithiumsalzen in nanoporösem Silika beschreiben; die Recyclierung erfolgt über Erwärmen der Adsorber. Die Reaktion von Wasser an den Trocknungsmitteln setzt eine große Energiemenge frei, die die Luft und das Material aufheizen und zu zusätzlicher Kühllast führt. Gleichzeitig wird Energie benötigt, um den Adsorber wieder zu regenerieren, so dass der Energieaufwand einer solchen Klimaanlage noch weiter steigt. Durch intelligente Prozessfüh- rung mit einem sogenannten Trocknungsrad, bei dem der Adsorber als dünne Schicht auf einem luftdurchströmten, sich drehenden Rad montiert ist, das während eines Teils der Umdrehung mit heißer Luft regeneriert wird, lässt sich die Aufheizung und der für die Regenierung zusätzlich benötigte Energiebedarf reduzieren, wie zB in der DesiCool ©-Anlage von Munters. Die Übertrocknung der Luft macht allerdings eine Rückbefeuchtung der Luft notwendig, die durch evaporative Kühlung den Kühlstrom reduziert, aber durch die Verwendung von flüssigem Wasser hygienische Bedenken wegen der mögliche Einnistung und Vermehrung von gesundheitsschädlichen Bakterien auslösen kann. Der apparative Aufwand dieser Klimaanlagen mit mehreren drehenden Teilen birgt die Gefahr eines großen Wartungsaufwands. EP 1 408 286 beschreibt eine Klimaanlage bestehend aus zwei adsorptiven Luft-Luft-Wärmetauschern oder einem sich drehenden adsorptiven Wärmerad und einer Kompressionseinheit. Es wird beschrieben, dass im Adsorptionsmodus die Außenluft in einem adsorptiven Wärmetauscher entfeuchtet und anschließend in der Kompressionseinheit gekühlt wird. Es wird ferner beschrieben, dass der adsorptive Wärmetauscher während des Adsorptionsmodus von weiterer Außenluft durchströmt wird, die die latente Wärme aufnimmt und somit die Erwärmung des Wärmetauschers und der zu konditionierenden Innenluft begrenzt. Diese erwärmte Außenluft wird im Regenerationsmodus in der Kompressionseinheit weiter erwärmt, durchläuft den bela- denen adsorptiven Wärmetauscher und trägt den verdunstete Wasserdampf nach draußen. Wenn der adsorptive Wärmetauscher als Wärmerad ausgelegt wird, kann der Adsorptions- und Regenerationsmodus als Gegenstrom prozess ausgelegt werden. Als Adsorbermaterial werden Zeolithe, Silikagel und Anionenaustauschharz offenbart.

EP 2 385 318 beschreibt eine Klimaanlage bestehend aus einem adsorptiven Luft-Wasser-Wärmetauschern und einem Luftwärmetauscher, der ohne eine Kompressoreinheit auskommt. Das Problem der Kondenswasser-Bildung wird dadurch gelöst, dass in dem adsorptiven Wärmetauscher die Luftfeuchtigkeit als Adsorbat gespeichert wird und in einem nachfolgenden Trocknungsschritt wieder als Luftfeuchtigkeit freigesetzt wird. Die Probleme mit der Kapazität der Trockner, der Wärmeentwicklung durch Adsorptionsenthalpie und der Übertrocknung der Luft wird durch Beimischung von feuchterer, temperierter Innenluft zu der getrockneten Luft redu- ziert, bevor die gesamte Luftmenge durch eine Kaltwasserleitung temperiert wird. Die Kühlung im Luftwärmetauscher wird mit Wasser bei 15 °C durchgeführt. Zum Austragen des Adsorbats wird im Regenerationsmodus Innenluft durch ein Heizelement aufheizt und durch den Regenerationsteil des Trocknungsrads geleitet wird. Als Adsorbermaterial werden Zeolithe, Silikagel, Aktivkohle oder organische Polymere mit einer hydrophilen funktionalen Gruppe offenbart. Nachteilig an dem in EP 2 385 318 offenbarten Verfahren ist, dass zwingend die Außenluft bei der Konditionierung mit einem Teil der vorhandenen Innenluft gemischt werden muss, wodurch sich Geruchstoffe und Krankheitserreger anreichern können.

US 6,199,392 beschreibt eine Klimaanlage bestehend aus einem sich drehenden adsorptiven Wärmerad mit zwei Fließpassagen, mehreren Wärmetauschern und einer Kompressoreinheit. Es wird beschrieben, dass in der Konditionierungsrichtung die Außenluft in dem adsorptiven Wärmerad entfeuchtet und anschließend in der Kompressionseinheit gekühlt wird und in der Regenerationsrichtung Außenluft oder verbrauchte Innenraumluft in der Kompressionseinheit erhitzt und dann teilweise die eine Hälfte des beladenen Abschnitts des Wärmerads durchläuft und teilweise weiter erhitzt wird und die andere Hälfte des beladenen Abschnitts des Wärme- rads durchläuft. Durch diese stufenweise Regeneration kann mit reduziertem Energieaufwand ein hoher Regenerationsgrad erreicht werden, so dass die Kapazität der Trocknungsräder erhöht werden kann. Es werden keine Adsorbermaterial namentlich genannt. Nachteilig ist, dass im adsorptiven Wärmerad die Adsorptionswärme nicht genutzt wird. Außerdem ist die getrocknete Luft zu trocken und muss für die Verwendung im Raum befeuchtet werden.

Damit sich der absorptive Wärmetauscher bei der Adsorption nicht erwärmt, wird in DE 10 2009 050 050 vorgeschlagen, einen Sorptionswärmetauscher einzusetzen, der eine Sorptionsseite und eine Kühlseite aufweist, so dass während der Adsorption die entstehende Adsorptionswärme auf ein Kühlfuid, z.B. einen als Aerosol ausgebildeten Wärmeträger, übertragen wird. Nachteilig ist, dass die Adsorptionswärme nicht genutzt wird.

In ähnlichem Sinn wird von Kubota et al. (Appl. Thermal Eng. 122 (2017) 618-625) ein Versuchsaufbau beschrieben, in dem mit einem adsorbatbeschichteten Luft-Luft-Wärmetauscher die feuchte Außenluft getrocknet werden kann. Die in der Schrift veröffentlichten Beispiele zei- gen, dass durch einen mit Adsorptionsmittel beschichteten Wärmetauscher die Luft getrocknet werden kann. Die Veröffentlichung beschreibt jedoch keinen vollständigen Aufbau, mit dem ein kontinuierlicher Prozess zur Trocknung und Temperierung der Außenluft inklusive Regeneration der Adsorber möglich ist. Ferner wird eine mögliche Integration der Adsorptionswärme in den Wärmekreislauf der Vorrichtung nicht thematisiert. Die in der Veröffentlichung beschriebene lange Leitung in der Zuführung der Außenluft in den beschichteten Wärmetauscher steht außerdem einer kommerziellen Nutzung, die eine kompakte Ausführung voraussetzt, im Wege.

Ein Herausforderung der Adsorptionsmittel-basierten Klimaanlagen ist ferner die hohe Temperatur, die zu einer effizienten Regenerierung des Adsorptionsmittels benötigt wird. Bei den übli- cherweise verwendeten Zeolithen sind dies 140 bis 200 °C. Einige Veröffentlichung beschreiben, dass eine Regenerierung der Adsorber bei tieferen Temperatur möglich ist, jedoch müssen in diesem Fall größere Mengen Luft und/oder bereits vor-getrocknete Luft verwendet werden (Kubota et al., Appl. Thermal Eng. 122 (2017) 618-625, und Wang et al. Intern. Journal of Thermal Science 126 (2018) 13-22).

In Energy Procedia 78 (2015) 3471-3476 beschreiben Portia Murray et al. eine dezentrale Kli- matisierende Lüftungseinrichtung unter Verwendung von einem rotierenden Trocknungsrad und einem rotierenden Wärmeübertragungsrad. Die Trocknung der Luft (latente Kühlung) findet bei diesem Aufbau allerdings ausschließlich durch eine Kühlwasserleitung statt.

Ferner ist problematisch, dass die Adsorbereigenschaft des thermodynamische Trocknungs- gleichgewicht„Wasser (gasförmig) zu im Adsorptionsmittel gebundenes Wasser" bei den im Stand der Technik genannten Adsorptionsmitteln stark auf der Seite des gebundenen Wassers liegen, so dass es zu einer Übertrocknung kommt, die dann in einem weiteren Schritt durch Zumischung von Wasser kompensiert werden muss. Dieser zweite Schritt ist nicht nur apparativ aufwendig und energieintensiv, dieser Schritt birgt auch die Gefahr eines möglichen Einnistens und Vermehrens von gesundheitsschädlichen Bakterien. Des Weiteren wird bei den Adsorpti- onsmittel-basierten Klimaanlagen eine hohe Adsorptionswärme frei, die bislang nur ineffizient in den Wärmekreislauf integriert wird.

WO 99/36733 offenbart als Trocknungsmittel poröse Aluminiumphosphate mit der allgemeinen chemischen Formel AI203k(P205) mit k=1.0 ± 0.2, sogenannte Sapo-Zeolithe, die sich bei 120-140°C regenerieren lassen und so die Möglichkeit einer energie-effizienten Klimaanlage bieten.

In der EP 2 230 288 wird die Verwendung von poröses metallorganisches Gerüstmaterial, soge- nannte MOFs, als Adsorptionsmaterial für Kälte/Wärmemaschine beschrieben. Im Vergleich zu den üblicherweise verwendeten Zeolithen weisen diese MOFs höhere Kapazitäten und geringere Regenerationstemperaturen auf.

Ferner wird in der Europäischen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 15195166.2 die Verwendung von porösen metallorganischen Gerüstmaterialien als Adsorptionsmaterial in einem Ventilationssystem offenbart.

Aufgrund des generellen großen Bedarfs an Klimaanlagen und des immer noch hohen Energiebedarfs für den Betrieb dieser Anlagen besteht ein großes Interesse an energie-effizienteren Klimaanlagen, die vorteilhaft apparativ einfach gestaltet sind und ferner vorteilhaft kompakt aufbaubar sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist demnach, einen thermodynamisch günstiger Betrieb einer Klimatisierungsvorrichtung zu realisieren, indem möglichst weder eine Übertrocknung noch eine Überkühlung unnötige Energie verbraucht. Es soll eine möglichst isotherme Prozessführung der Trocknung realisiert werden, so dass der nachfolgende Kühlbedarf reduziert wird. Ferner soll die Adsorptionswärme in den Wärmekreislauf der Vorrichtung integriert werden. Ferner soll die energieintensive Regeneration so effektiv wie möglich realisiert werden. Ferner soll ein vollständiges System, das sowohl adsorptive Trocknung, energieeffiziente Regenerierung als auch geringen Wartungsaufwand und die Vermeidung von flüssigem Wasser kombiniert, aufgezeigt werden.

Weiter liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Klimatisierungsvorrichtung aufzuzeigen, die eine effektive Arbeitsweise bei reduziertem apparativen Aufwand und wenig mechanischen Elementen realisiert. Ferner soll eine einfachere Steuerung realisierbar sein.

Weiter liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Klimatisierungsvorrichtung aufzuzeigen, in der die Luftströme - Prozessluft und Innenabluft - getrennt voneinander gehalten werden, so dass eine 100 % Frischluftzufuhr gewährleistet werden kann.

Weiter liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Klimatisierungsvorrichtung aufzuzeigen, die kompakt und wartungsarm ist.

Weiter liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Klimatisierungsvorrichtung aufzuzeigen, die ohne Kompressoren auskommt.

Die Aufgabe konnte mit folgendem Verfahren zum Konditionieren eines Fluids, insbesondere zum Trocknen und/oder Kühlen von Außenluft, gelöst werden, dass folgende Schritte umfasst:

(a) Strömen des Prozessfluids, vorteilhaft Außenluft, durch die Sorptionskanäle eines ersten absorptiven Wärmetauschers, bevorzugt Kreuzstromwärmetauschers,

(b) Trocknen des Prozessfluids im ersten absorptiven Wärmetauscher,

(c) Strömen des getrockneten Prozessfluids zu der kalten Seite einer Kälte-Quelle

(d) Kühlen des getrockneten Prozessfluids in einer Kälte-Quelle,

(e) Strömen des getrockneten und gekühlten Prozessfluids in den zu konditionierenden Bereich,

(f) Paralleles Strömen des Regenerationsfluids, vorteilhaft Abluft aus dem zu konditionierenden Bereich, durch die Wärmetauscherkanäle des ersten absorptiven Wärmetauschers,

(g) Aufnahme der Adsorptionswärme durch das Regenerationsfluid,

(h) Strömen des erwärmten Regenerationsfluids zu der warmen Seite einer Wärme- Quelle,

(i) Weiteres Erwärmen des Regenerationsfluids in der Wärme- Quelle,

(j) Strömen des erhitzten Regenerationsfluids durch die Sorptionskanäle eines zweiten absorptiven Wärmetauschers, vorteilhaft Kreuzstromwärmetauschers,

(k) Verdampfen der im zweiten absorptiven Wärmetauscher eingelagerten Adsorbate und Aufnahme dieser Adsorbate durch das Regenerationsfluid,

(I) Strömen des feuchten Regenerationsfluids in einen Außenbereich. Die Sorptionskanäle weisen Adsorptionsmaterial auf. Die Wärmetauscherkanäle weisen vorteilhaft weniger als 5% Adsorptionsmaterial im Bezug auf die Beladung der Sorptionskanäle mit Adsorptionsmaterial auf. Vorteilhaft weisen die Wärmetauscherkanäle kein Adsorptionsmaterial auf.

Vorteilhaft weist das Adsorptionsmaterial eine Dichte von 0,2 bis 2 g/cm ³ auf, bevorzugt 0,3 bis 1 ,5 g/cm ³ , insbesondere 0,3 bis 1 g/cm ³ .

Die Strömungsgeschwindigkeit wird vorteilhaft in Abhängigkeit vom Gesamt-Strömungsquer- schnitt des Wärmetauschers bestimmt. Typische Strömungsgeschwindigkeiten sind 30 bis 150 m ³ /h, vorteilhaft 50 bis 100 m ³ /h, für dezentrale, kleine Klimaanlagen. Typische Strömungsgeschwindigkeiten sind 1000 bis 30000 m ³ /h, vorteilhaft 1500 bis 20000 m ³ /h, für zentrale, große Klimaanlagen. Vorteilhaft wird das Prozessfluid vor dem Durchströmen des Wärmetauschers gefiltert und von Partikeln und/oder Tröpfchen gereinigt.

Vorteilhaft wird das Prozessfluid vor dem Durchströmen des Wärmetauschers über eine Vorrichtung zur Schalldämpfung geleitet, die die Außengeräusche minimiert.

Als Wärme- bzw. Kälte-Quellen können, Wärmepumpen auf Basis von Kompressoranlagen, thermisch oder elektrisch angetriebenen, bevorzugt solarthermisch angetriebenen Absorptionsoder Adsorptionsanlagen oder Wasserleitungen, optional mit Heizvorrichtungen, eingesetzt werden, vorteilhaft Wasserleitungen und Adsorptionswärmepumpen oder Kombinationen davon. Die Heizvorrichtungen können vorteilhaft elektrisch oder solarthermisch betrieben werden. Zu den geeigneten Heiz- und Kühlvorrichtungen gehören außerdem rein elektrisch betriebene Bauteile wie beispielsweise Peltierelemente, Magnetokalorische Elemente, elektrische Draht- und Flächenheizungen. Unter„kalter Seite der Wärme-Kälte-Quelle" wird der Kaltpol verstanden, bei Kompressoranlagen die Verdampfer-Seite. Unter„warmer Seite der Wärme-Kälte-Quelle" wird der Warmpol verstanden, bei Kompressoranlagen die Kondensator-Seite.

Zur Konditionierung eines Fluids, bevorzugt von Außenluft, werden mindestens zwei Sorptionswärmetauscher benötigt, um einen quasikontinuierlichen Betrieb zu gewährleisten. In einem der zwei Sorptionswärmetauscher findet die Adsorption, d.h. Entfeuchtung statt, während der an- dere Sorptionswärmetauscher parallel regeneriert wird. Es befindet sich danach jeweils mindestens ein Sorptionswärmetauscher in der Adsorptionsphase und mindestens ein Sorptionswärmetauscher in der Regenerationsphase.

Da die Sorptionswärmetauscher nur eine bestimmt Menge Feuchtigkeit aufnehmen können und die Geschwindigkeit der Adsorption mit steigende Beladung abnimmt, wechseln die Phasen Adsorption und Regeneration vorteilhaft zyklisch. Somit kann ein quasikontinuierlicher Betrieb sichergestellt werden. Durch Einstellung der Zykluszeit kann in Abhängigkeit vom gewählten Sorptionsmaterial und der Größe der adsorptiven Wärmetauscherflächen die gewünschte Konditionierung eingestellt und somit an das entsprechende Klima angepasst werden. Die gewünschte Konditionierung ist in den unterschiedlichen Klimaregionen anders, z.B. überwiegt in küstennahen Gebieten die Entfeuchtung, in inländischen Gebieten die Kühlung. Typischerweise liegt der Zyklus bei 5 min bis 1 h. Vorteilhaft werden Sensoren, die Temperatur und/oder Luftfeuchtigkeit messen können, verwendet, um die Umschaltzeit auf das aktuelle Wetter zu optimieren. Vorteilhaft sind diese Sensoren in den Leitungen verbaut. Vor der Adsorptionsphase kann ggf. der regenerierte absorptive Wärmetauscher gekühlt werden. Diese Kühlung kann durch ein Durchströmen von einem Regenerationsfluids, vorteilhaft Abluft aus dem zu konditionierenden Bereich, oder durch ein Durchströmen von getrockneten und gekühlten Prozesssfluid, d.h. die konditionierte Luft, erfolgen. Ferner könnte diese Kühlung auch durch ein Durchströmen mit der Außenluft erfolgen. Vorteilhaft werden ausschließlich die Wärmetauscherkanäle des zu kühlenden Wärmetauscher durchströmt. Diese Kühlphase dauert vorteilhaft 1 min bis 5 min. Vorteilhaft braucht diese Kühlphase ungefähr 1 bis 20 % eines Zyklus. In der Kühlphase wird der regenerierte absorptive Wärmetauscher vorteilhaft von einer Temperatur von 80 bis 100°C auf eine Temperatur von 25 bis 35°C gekühlt. Vorteilhaft wird das Strömen des Prozessfluids durch die Sorptionskanäle eines ersten absorpti- ven Wärmetauschers und das Strömen des Regenerationsfluids durch die Wärmetauscherkanäle des ersten absorptiven Wärmetauschers vor der Kühlphase des zweiten Wärmetauschers unterbrochen. Nach der optionalen Kühlphase finden folgende Schritte statt:

(m) Gegebenenfalls Unterbrechen des Strömens des Prozessfluids und des Regenerationsfluids in den ersten adsorptiven Wärmetauscher, sofern dies noch nicht stattgefunden hat,

(n) Strömen des Prozessfluids durch die Sorptionskanäle eines zweiten absorptiven Wär- metauschers,

(o) Trocknen des Prozessfluids im zweiten absorptiven Wärmetauscher,

(p) Strömen des getrockneten Prozessfluids zu der kalten Seite einer Kälte-Quelle,

(q) Kühlen des getrockneten Prozessfluids in einer Kälte-Quelle

(r) Strömen des getrockneten und gekühlten Prozessfliuds in den zu konditionierenden Be- reich

(s) Paralleles Strömen des Regenerationsfluids durch die Wärmetauscherkanäle des zweiten absorptiven Wärmetauschers,

(t) Aufnahme der Adsorptionswärme durch das Regenerationsfluid,

(u) Strömen des erwärmten Regenerationsfluids zu der warmen Seite einer Wärme- Quelle, (v) Weiteres Erwärmen des Regenerationsfluids in der Wärme- Quelle,

(w) Strömen des erhitzten Regenerationsfluids durch die Sorptionskanäle eines ersten absorptiven Wärmetauschers, (x) Verdampfen der im ersten absorptiven Wärmetauscher eingelagerten Adsorbate und

Aufnahme dieser Adsorbate durch das Regenerationsfluid,

(y) Strömen des feuchten Regenerationsfluids in einen Außenbereich. Bevorzugt wird nach diesen Schritten (m) bis (y) erneut das Strömens des Prozessfluids und des Regenerationsfluids unterbrochen. Ferner wird vor einem erneuten Durchgang der Schritte (a) bis (I) der erste absorptive Wärmetauscher gegebenenfalls gekühlt.

Vorteilhaft weist das Prozessfluid, insbesondere Außenluft, eine Temperatur von 10 bis 50°C, bevorzugt von 25 bis 35°C auf und eine relative Luftfeuchtigkeit von 40 bis 100% auf. Nach der Adsorption im absorptiven Wärmetauscher weist das Prozessfluid vorteilhaft eine Temperatur von 20 bis 45°C, bevorzugt von 25 bis 40°C, auf und eine relative Luftfeuchtigkeit von 25 bis 35%, bevorzugt von 28 bis 33% auf. Nach der Konditionierung durch die kalte Seite der Wärme- Kälte-Quelle weist das Prozessfluid vorteilhaft eine Temperatur von 18 bis 25°C, bevorzugt von 22 bis 24°C, auf und eine relative Luftfeuchtigkeit von 40 bis 55%, bevorzugt von 45 bis 55%, auf.

Vorteilhaft weist das Regenerationsfluid, vorteilhaft Abluft aus dem zu konditionierenden Bereich, eine Temperatur von 25 bis 30°C auf und eine relative Luftfeuchtigkeit von 50 bis 80%, bevorzugt von 60 bis 75%, auf. Nach der Wärmeübertragung im absorptiven Wärmetauscher weist das Regenerationsfluid vorteilhaft eine Temperatur von 25 bis 45°C, bevorzugt von 25 bis 40°C, auf und eine relative Luftfeuchtigkeit von 30 bis 70%, bevorzugt von 35 bis 60%, auf. Nach der Konditionierung durch die warme Seite der Wärme-Kälte-Quelle weist das Regenerationsfluid vorteilhaft eine Temperatur von 60 bis 100°C, bevorzugt von 70 bis 95°C, auf und eine relative Luftfeuchtigkeit von 1 bis 10%, bevorzugt von 3 bis 7%, auf. Nach der Regenerierung des zweiten absorptiven Wärmetauschers weist das Regenerationsfluid vorteilhaft eine Temperatur von 30 bis 50°C, bevorzugt von 33 bis 45°C, auf und eine relative Luftfeuchtigkeit von 70 bis 95%, bevorzugt von 80 bis 95%, auf. Optional kann dem getrockneten und gekühlten Prozessfluid, d.h. dem konditionierten Prozessfluid, bevor dieses in den zu konditionierenden Bereich strömt, Innenluft zugemischt werden. Vorteilhaft liegt bei einer solchen Zumischung das Verhältnis getrocknetes und gekühltes Prozessfluid zu Innenluft bei 1 bis 60, bevorzugt von 10 bis 40. Vorteilhaft wird jedoch zu 100 % getrocknetes und gekühltes Prozessfluid in den zu konditionierenden Bereich eingebracht.

Optional durchläuft das getrocknete und gekühlte Prozessfluid eine Adsorptionsvorrichtung vor dem Einbringen in den zu konditionierenden Bereich. Durch diese Adsorptionsvorrichtung kön- nen Schwankungen in der relativen Luftfeuchtigkeit ausgeglichen werden.

Eine mögliche Verschaltung der verschiedenen Fluidströme ist in der Figur 1 gezeigt. Erfindungsgemäße Vorrichtungen zeichnen sich dadurch aus, dass sie außer elektrisch ansteuerbaren Ventilen oder Lüftungsklappen keine beweglichen, insbesondere rotierenden Teile enthalten. Die absorptiven Wärmetauscher, bevorzugt Kreuzstromwärmetauschers, in denen die Trocknung der Luft stattfindet, und die Wärme-Kälte-Quelle, in denen die Temperierung der Zu- luft und der Regenerationsluft stattfinden, werden ausschließlich über Verbindungsstücke, z.B. feste Rohrleitungen oder bewegliche Schläuche, miteinander verbunden.

Vorteilhaft sind die erfindungsgemäßen Vorrichtungen besonders kompakte Geräte. Unter „kompakt" wird dabei eine besonders kleine Bauform verstanden, charakterisiert durch eine Langdimension von 300 cm bis 60 cm, bevorzugt 200 cm bis 80 cm, bevorzugt 120 cm bis 100 cm, einer zweiten Langdimension von 200 cm bis 50 cm, bevorzugt 120 cm bis 60 cm, bevorzugt 100 cm bis 70 cm und einer dritten Dimension von 100 cm bis 25 cm, bevorzugt 50 cm bis 25 cm, bevorzugt 35 cm bis 25 cm. Bei der Verwendung von engen Rohrleitungen, d.h. der durchströmende Querschnitt ist mindestens 30 % kleiner als der Strömungsquerschnitt des Wärmetauschers, ist es vorteilhaft, das Strömungsverhalten der Luft durch den Wärmetauscher zu optimieren, damit alle Kanäle mit ähnlichem Druck durchströmt werden. Dazu werden vorteilhaft direkt, d.h. vorteilhaft im Abstand von 1 bis 10 cm, vor den Wärmetauschern Elemente eingefügt, die die Luftströmung auffächern und/oder laminarisieren. Beispielhaft sind Filter, Gitter und/oder Raster genannt, die ggf. in Verbindung mit konischen Verbindungsstücken verwendet werden können, oder mit Ventilen und/oder Lüftungsklappen ausgerüstete Mehrwegesysteme, die systematisch unterschiedliche Kanalsystem eines Wärmetauschers während eines Zyklus ansprechen können. Die in der Literatur beschriebenen langen Zuleitungen, die den Luftstrom laminarisieren und auf die Passage durch den Wärmetauscher vorbereiten, können dadurch entfallen.

Die Erfindung ist neben Wasser auch für andere Sorbate anwendbar.

Bevorzugte Adsorptionsmittel zeigen eine hohe Selektivität, um polare Dampfmoleküle aus Ga- sen zu adsorbieren. Die Fähigkeit, Wasserdampf von feuchter Luft zu adsorbieren, weisen folgende Materialien auf: modifizierter Kohlenstoff (Aktivkohle), Kieselgele, aktiviertes Aluminiumoxid, aktiviert Bauxit, Molekularsiebe und metallorganische Gerüstmaterialien (MOFs), in Oxiden, z.B. Siliziumoxid fixierte Lithiumsalze. Vorteilhaft werden metallorganische Gerüstmaterialien verwendet, die wasseradsorbierende Eigenschaften aufweisen, und/oder modifizierter Kohlenstoff (Aktivkohle).

MOFs sind den klassischen Adsorbermaterialien wie Kieselgele oder Zeolithen in mehreren Eigenschaften überlegen: (i) Sättigungskapazität: Zeolithe benötigen 10 kg Adsorptionsmaterial pro Liter Wasser während MOFs 1 bis 2 kg Adsorptionsmaterial pro Liter Wasser benötigen, (ii) Regenerationstemperatur: Zeolithe benötigen 140 bis 170°C während MOFs 70 bis 80°C benötigen, (iii) Adsorptionsenthalpie: MOFs setzen durchschnittlich 20-30 % weniger Adsorptionswärme frei. Ein für die vorliegende Erfindung wichtiger Vorteil ist das thermodynamische Trocknungsgleichgewicht„Wasser (gasförmig) zu im Adsorptionsmittel gebundenes Wasser": Bei den MOFs liegt dieses Gleichgewicht im Vergleich zu den Zeolithen weniger weit auf der Seite des gebundenen Wassers. So kann bei dem Einsatz von MOFs eine Übertrocknung vermieden werden. Ferner kann dadurch eine Rückbefeuchtung mit den genannten Problemen komplett vermieden wer- den. Ferner kann bei dem Einsatz von modifiziertem Kohlenstoff (Aktivkohle) ebenso eine Überhitzung vermieden werden.

Vorteilhaft können als wasseradsorbierende MOFs die MOFs aus der folgenden Gruppe einzeln oder als Mischung eingesetzt werden: HKUST-1 , MOF-804, Basolite A120, BASOLITE® A520, MIL-160, MOF-841 , UIO-66, DUT-67 und/oder MOF-801.

Vorteilhaft weisen die wasseradsorbierende MOFs ferner eine Zyklusstabilität von > 100.000 auf, wobei ein Zyklus aus den Modi Adsorption und Regeneration besteht. Vorteilhaft können als wasseradsorbierende und zyklusstabile MOFs die MOFs aus der folgenden Gruppe einzeln oder als Mischung eingesetzt werden: BASOLITE® A520, MIL-160, MOF- 841 , UIO-66, DUT-67 und/oder MOF-801.

Insbesondere sind Aluminium-Fumarat-MOF, das im Handel als BASOLITE® A520 erhältlich ist und MIL160 als Adsorptionsmaterial geeignet.

MOFs lassen sich aus kostengünstigen Reagenzien leicht herstellen und haben eine ausreichende Wasserstabilität. MOFs sind im Stand der Technik bekannt und beispielsweise in der US 5,648,508, EP-A-0 790 253, M. O'Keeffe et al., J. Sol. State Chem., 152 (2000), Seite 3 bis 20, H. Li et al., Nature 402, (1999), Seite 276, M. Eddaoudi et al., Topics in Catalysis 9, (1999), Seite 105 bis 1 1 1 , B. Chen et al., Science 291 , (2001 ), Seite 1021 bis 1023, DE-A-101 1 1 230, DE-A 10 2005 053430, WO-A 2007/054581 , WO-A 2005/049892 und WO-A 2007/023134.be- schrieben. Das Adsorptionsmaterial, insbesondere die MOFs, kann als pulverförmiges Material, Granulate, Formkörper oder Monolithen bereitgestellt werden und kann beispielsweise in einem Gehäuse als Matrix, als Beschichtung oder als eine Füllung wie einem Füllbett oder einem bewegten Bett angeordnet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Sorptionsmaterial als Beschichtung auf einem Substrat, vorteilhaft den Wänden und/oder Einbauten der Sorptionskanäle des adsorptiven Wärmetauschers, abgeschieden. Das Sorptionsmaterial kann mit oder ohne Bindemittel beschichtet werden. Das Substrat besteht vorzugsweise aus Metall.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Klimatisierungsvorrichtung zum Konditionieren eines Fluids, bevorzugt zum Kühlen und/oder Trocknen von Luft, mit

Einem ersten absorptiven Wärmetauscher, bevorzugt Kreuzstromwärmetauscher, der in mindestens einer Strömungsrichtung Sorptionskanäle aufweist und in mindestens einer Strömungsrichtung Wärmetauscherkanäle aufweist

Einer stromabwärts des ersten absorptiven Wärmetauschers in Strömungsrichtung der Sorbtionskanäle angeordneten Wärme-Kälte-Quelle zur Abführung von Wärme

Einer stromabwärts des ersten absorptiven Wärmetauschers in Strömungsrichtung der Wärmetauscherkanäle angeordneten Wärme-Kälte-Quelle zur Aufnahme von Wärme und

Einem stromabwärts der Wärme-Kälte-Quelle zur Aufnahme von Wärme angeordneten zweiten absorptiven Wärmetauscher, bevorzugt Kreuzstromwärmetauscher, der in mindestens einer Strömungsrichtung Sorptionskanäle aufweist und in mindestens einer Strömungsrichtung Wärmetauscherkanäle aufweist, wobei die Sorptionskanäle des zweiten Wärmetauschers in Strömungsrichtung der Wärmetauscherkanäle des ersten

Wärmetauschers angeordnet sind.

Als Adsorptionsmaterial werden vorteilhaft MOFs eingesetzt, siehe vorangestellte Beschreibung und Bevorzugungen.

Den absorptiven Wärmetauschern sind vorteilhaft Filter- und Reinigungsvorrichtungen vorgelagert. Den absorptiven Wärmetauschern sind vorteilhaft Vorrichtung zur Schalldämpfung des Prozessfluids vorgelagert. Die Erfindung betrifft ferner einen absorptiven Luft-Luft-Kreuzstromwärmetauscher, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Wärmetauscher in mindestens einer Strömungsrichtung Sorptions- känale aufweist, die als Adsorptionsmaterial wasserabsorbierende metallorganische Gerüstmaterialien aufweisen, und in mindestens einer anderen Strömungsrichtung Wärmetauscherkanäle aufweist, wobei die Wärmetauscherkanäle weniger als 5% Adsorptionsmaterial im Bezug auf die Beladung der Sorptionskanäle mit Adsorptionsmaterial beinhalten.

Vorteilhaft weisen die Wärmetauscherkanäle kein Adsorptionsmaterial auf.

Der Luft-Luft-Kreuzstromwärmetauscher ist vorteilhaft dergestalt ausgebildet, dass eine Mehrzahl parallel geschalteter Sorptionskanäle und eine Mehrzahl parallel geschalter Wärmetauscherkanäle angeordnet sind. Mit dem Begriff der Parallelschaltung ist dabei gemeint, dass diese Strömungskanäle jeweils über einen gemeinsamen Zulauf und einen gemeinsamen Ablauf verfügen. Vorzugsweise sind die Sorptionskanäle und die Wärmetauscherkanäle des Sor- berwärmetauschers alternierend angeordnet. Durch eine derartige alternierende Anordnung ist eine optimierte Wärmeübertragung innerhalb des Wärmetauschers möglich. Gleichzeitig ist eine Durchmischung der Fluidströme zu vermeiden.

Die Kanalweite beträgt vorteilhaft 0,5 bis 2 mm, insbesondere 0,7 bis 1 ,5 mm. Die Kanalweite der Sorptionskanäle und der Wärmetauscherkanäle kann unterschiedlich sein. Vorteilhaft ist der Strömungswiderstand der Sorptionskanäle und der Wärmetauscherkanäle gleich groß. Vorteil- haft sind somit die Sorptionskanäle um die doppelte Beschichtungsdicke des Adsorptionsmaterials weiter als die Wärmetauscherkanäle.

Die Beschichtungsdicke des Adsorptionsmaterials beträgt vorteilhaft 10 bis 200 μηη, bevorzugt 20 bis 150 μηη, insbesondere 25 bis 100 μηη.

Der erfindungsgemäße Luft-Luft-Kreuzstromwärmetauscher wird vorteilhaft für die Konditionierung von Frischluft eingesetzt, vorteilhaft bei Gebäuden oder Fahrzeugen.

Das Verfahren zur Konditionierung von Fluiden und die entsprechende Klimatisierungsvorrich- tung sind vorteilhaft zur Konditionierung von Luft für die Klimatisierung von Gebäuden oder von Fahrzeugen, insbesondere Zügen und Elektroautos, eingesetzt. Besonders vorteilhaft wird dieses Verfahren und diese Vorrichtung für die Klimatisierung von Krankenhäusern, Laboren und anderen Einrichtungen, eingesetzt, bei denen eine 100 prozentige Zufuhr von Frischluft vorgeschrieben ist.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fassadenelement mit einer eingebauten Klimatisierungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Kompaktheit der erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung ermöglicht den Einbau in ein Fassadenelement und somit die Möglichkeit für eine dezentrale, flexible Klimatisierung. Ferner ermöglicht diese Dezentralisierung eine individuelle, quasipersonalisierte Steuerung der Klimatisierung, z.B. der Temperaturwahl pro Fassadenelement. Diese individuelle Steuerung könnte beispielsweise via App-Anwendun- gen vorgenommen werden.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Synergie folgender Merkmale (i) Verwendung eines effektiven Adsorptionsmaterial, insbesondere ein Adsorptionsmaterial mit hoher Beladungskapazität und geringen Recyclierungstemperaturen, (ii) Verwendung eines Regenerati- onsfluid, dass eine möglichst große Temperaturdifferenz und Feuchtigkeitsdifferenz zum gewählten (regenerierten) Adsorptionsmaterial aufweist und (iii) die Nutzung der Adsorptionswärme für die Regeneration.

Durch die vorliegende Erfindung konnte das Problem der Übertrocknung und der damit verbundenen Rückbefeuchtung vermieden werden. Es fällt an keiner Stelle kondensiertes Wasser an. Ferner können somit die beiden Fluidströme, Außenluft und Innenabluft, durch die ganze Klimatisierungsvorrichtung getrennt gehalten werden. Durch die Vermeidung einer Kompressoreinheit ist die vorliegende Klimatisierungsvorrichtung wartungsarm. Durch den Einsatz eines Adsorptionsmaterials mit hoher Kapazität können kompakte Klimatisierungsvorrichtung gebaut werden, die vorteilhaft dezentral in ein Gebäude integriert werden. Die kompakte Klimatisierungsvorrichtung bietet die Möglichkeit, diese Einheit in einem Fassadenelement zu integrieren und dezentral zu steuern. Ferner konnte durch den Einsatz eines Adsorptionsmaterials mit hoher Kapazität und geringer Regenerationstemperatur die Regenerierung vereinfacht werden. Die Regenerierung der vorliegenden Erfindung kann aufgrund des reduzierten Regenerierungsbedarfs von Außenluft auf Innenabluft umgestellt werden. Diese Verwendung der Innenablauft als Regene- rationsfluid bietet die Möglichkeit einer vereinfachten Steuerung, da sich die Schwankungen der Temperatur und Feuchtigkeit der Innenabluft - anders als der Außenabluft - in einem engen Bereich bewegen. Figur 1 : Abstrahierter Aufbau der Klimatisierungsvorrichtung

In der Figur 1 werden folgende Abkürzungen verwendet:

OL Außenluft

KL Konditionierte Luft

IL Innenluft

AL Abluft

10 Absorber-Wärmetauscher 1

1 1 Absorber-Wärmetauscher 2

20 Wärmepumpe

21 Warmpol der Wärmepumpe

22 Kaltpol der Wärmepumpe

23 Antriebenergie der Wärmepumpe

Figur 2: Aufbau des Luft-Luft-Kreuzstromwärmetauscher

In der Figur 2 werden folgende Abkürzungen verwendet:

50 Mit Absorber beschichtete Wärmetauscherfläche

51 Unbeschichtete Wärmetauscherfläche

60 Fluss des zu trocknenden oder regenerierenden Fluids, vorteilhaft Luft

61 Fluss des kühlenden Regenerationsfluids, vorteilhaft Abluft Figur 3: Erster Schaltzustand der erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung

Im unteren Teil der Figur 3 strömt die gegebenenfalls filtrierte Außenluft in die Vorrichtung und wird über den linken Ast in die Sorptionskanäle des ersten erfindungsgemäß beschichteten Wärmetauschers geleitet. Die getrocknete Luft verlässt den Wärmetauscher nach oben in Rich- tung Kühlelement, hier beispielhaft durch eine Peltierkühlung bezeichnet. Links oben in der Figur strömt Luft aus dem Innenraum in die Wärmetauscherkanäle des ersten, aktiven Wärmetauschers und verlässt ihn, aufgeheizt durch die Adsorptionswärme, nach rechts in Richtung der Zusatzheizung, hier beispielhaft als elektrische Rohrheizung ausgelegt. Die erhitzte Luft strömt von oben in die Sorptionskanäle des zweiten, zu regenerierenden Wärmetauschers und verläset die Vorrichtung mit Wasserdampf aus dem Regenerationsprozess. Figur 4: Zweiter Schaltzustand der erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung

Im unteren Teil der Figur 4 strömt die gegebenenfalls filtrierte Außenluft in die Vorrichtung und wird über den rechten Ast in die Sorptionskanäle des vorher regenerierten erfindungsgemäß beschichteten Wärmetauschers geleitet. Die getrocknete Luft verlässt den Wärmetauscher nach oben in Richtung Kühlelement, hier beispielhaft durch eine Peltierkühlung bezeichnet. Links oben in der Figur strömt Luft aus dem Innenraum in die Wärmetauscherkanäle des aktiven Wärmetauschers und verlässt ihn, aufgeheizt durch die Adsorptionswärme nach links in Richtung der Zusatzheizung, hier beispielhaft als elektrische Rohrheizung ausgelegt. Die erhitzte Luft strömt von oben in die Sorptionskanäle des zweiten, zu regenerierenden Wärmetauschers und verlässt die Vorrichtung mit Wasserdampf aus dem Regenerationsprozess.

Beispiel 1 :

Aluminiumfumarat wurde hergestellt entsprechend EP2 230 288.

Eine Dispersion aus 1300 g Aluminiumfumarat und 3300 g destilliertem Wasser wurde durch Rühren bei 570 u/min mit einem Zahnscheibenrührer (7cm Scheibendurchmesser; Heidolph RZR2010control) für 15 Minuten hergestellt. Nach Zugabe von 810 g Polyacryatdispersion (Acronal® Edge, 40% Feststoffanteil) wurde die Rührergeschwindigkeit für 15 min auf 740 U/min erhöht. Fünf so hergestellte Ansätze wurden mit einem Propellerrührer (Durchmesser 10 cm, IKA EURO ST 40DS0000) gemischt und für 12 Stunden homogenisiert. Anschließend wurde Schaum entfernt und die Dispersion durch langsames Rühren entgast.

Die Dispersion hatte eine Viskosität von 4 Pa s bei 10 Hz (gemessen mit Anton Paar, MCR102, PP50, 400 m Spalt, 25°C).

Die Dispersion wurde zweimal durch eines der beiden Kanalsysteme eines Gegenstrom-Wär- meüberträgers aus Aluminium (Länge 397 mm; Höhe 172 mm; Breite 200 mm; Kanalbreite unbeschichtet ca. 1 mm; Klingenburg GS18-200) gefüllt und die Kanäle mit Luft freigeblasen. Nach Trocknen des Wärmetauschers ergab sich eine Gewichtszunahme von 346g, was einer mittleren Schichtdicke von 96μηη entsprach. Beispiel 2:

Ein wie in Beispiel 1 beschichteter Wärmetauscher wurde so angeschlossen, dass durch das beschichtete Kanalbündel (1 ) Luft mit 27°C und 90% relativer Luftfeuchtigkeit geleitet wurde (OL), durch das andere Kanalbündel Luft mit 20°C und 80% relativer Luftfeuchtigkeit (IL). Die Flussgeschwindigkeit betrugt 50 m ³ /h. Innerhalb der ersten 5 Minuten des Betriebs des Adsor- bers stellten sich auf der Ausflussseite des beschichteten Kanalbündels (KL) Temperaturen zwischen 28°C und 32°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit zwischen 35% und 50% ein. Die Enthalpie der Luft wurde nahezu isotherm von 80 kJ/kg auf 63 kJ/kg erniedrigt.

Der Ausfluss des nicht beschichteten Kanalbündels (AL) zeigte eine Temperaturzunahme auf 30°C. Die Enthalpie dieses Luftstroms stieg von ca. 51 kJ/m ³ auf ca. 63 kJ/m ³ .

Der Wärmetauscher erwärmte sich um 10°. Es wurden innerhalb der ersten 5 Minuten 60 kJ/m ³ von dem Außenluftstrom (OL-> KL) auf den Innenluftstrom (IL -> AL) übertragen, was ca. 50% der Adsorptionsenthalpie von Wasser an Aluminiumfumarat entspricht.

Beispiel 3:

Der Wärmeüberträger aus Beispiel 2 wurde für 5 Minuten mit heißer, trockener Luft (90°C, 3% rel. Luftfeuchtigkeit) gespült. Danach wurde das Experiment aus Beispiel 2 wiederholt. Auf der Ausflussseite des beschichteten Kanalbündels wurden innerhalb der ersten 5 Minuten Temperaturen zwischen 27°C und 33°C sowie zwischen 40 und 50% relativer Luftfeuchtigkeit gemessen.

Beispiel 4:

Vergleich mit Kubota et al.

Adsorptionszeit bis zum halben Abfall:

Wenn Außenluft (ODA) durch einen frisch regenerierten Wärmetauscher fließt, wird sie sehr schnell getrocknet. Die dabei auftretende Adsorptionsenthalpie sorgt für einen Temperaturan- stieg. Durch die zunehmende Belegung des Absorbers mit Wasser, kommt es zur Abschwä- chung von Feuchtigkeitsaufnahme und Adsorptionsenthalpie. Die austretende Luft (SUP) nähert sich daher mit zunehmender Zeit in Luftfeuchtigkeit und Temperatur der Außenluft an. Der Betrieb muss dann auf den anderen Zyklus umgeschaltet werden. Als charakteristisches Maß für die Zykluszeit eines Aufbaus mit zwei im Wechsel betriebenen beschichteten Wärmetauschern wird die Zeit gewählt, vom Beginn der Adsorption bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Temperatur oder Luftfeuchtigkeit sich auf die Hälfte des Maximums den Außenluftbedingungen angeglichen hat. Unter diesen Bedingungen kann man davon ausgehen, dass die schnell verfügbare Adsor- bermenge belegt ist und die Verteilung der Adsorptionsenthalpie zu einem großen Teil abge- schlössen ist.

Erklärung zur Auswertung der Messkurven: Figur 5

Auswertung der Messkurve für 60m ³ /h. Die Luftfeuchtigkeit der Außenluft (ODA) beträgt 20 g/kg, die der Zuluft (SUP) variiert mit der Sättigung des Adsorbers. Bei einem regenerierten Ad- sorber beträgt die Luftfeuchtigkeit 5g/kg, bei langen Zeiten nähert sie sich der Aussenluft an. Die Kurve kann charakterisiert werden mit der Halbwertszeit, hier durch die Linien bei 13 g/kg und ca. 350 s gezeigt.

Figur 6: Adsorptions und Desorptionskurve von Aluminium-Fumarat MOFDas Diagramm zeigt den Gleichgewichtszustand der Beladung von MOF mit Wasser als Funktion der relativen Luftfeuchtigkeit. Im Gegensatz zu typischen analogen Messungen an Zeolithen, zeichnen sich die MOFs durch einen zweigeteilten Verlauf aus: Unterhalb von 20% relativer Luftfeuchtigkeit nimmt das MOF keinen Wasserdampf auf, d.h. es übertrocknet die Luft nicht. Zwischen 20 und 40% relativer Luftfeuchtigkeit nimmt das MOF bis zu 30% seines Eigengewichts an Luftfeuchtig- keit auf. Bei noch höheren relativen Luftfeuchtigkeiten kommt es zu einer weiteren kontinuierlichen Wasseraufnahme.

Erklärung zum Mollierdiagramm, Figur 7:

Das Diagramm zeigt die möglichen Kombinationen aus absoluter Luftfeuchtigkeit und Tempera- tur. In dieser Darstellung ist der Einfluss der Luftfeuchtigkeit auf die Dichte der Luft weggelassen (dieser Effekt würde die Isothermen (Zustände gleicher Temperatur) leicht von links nach rechts ansteigen lassen.)

Die Aufnahmefähigkeit von Luft für Wasserdampf steigt mit zunehmender Temperatur. Die Sät- tigungskurve, wird mit 100% relative Luftfeuchtigkeit angegeben. Unterhalb dieser Temperatur kondensiert Luftfeuchtigkeit als Nebel aus. Daher wird sie auch als„Nebelkurve" bezeichnet. Der Komfortbereich für Büroräume wird zwischen 40%relativer Luftfeuchtigkeit / 20°C und 60% relativer Luftfeuchtigkeit /26°C. Ein typisches Aussenklima in einem feuchtwarmen Klima ist z.B. der Punkt mit 30°C und 80% relativer Luftfeuchtigkeit (ca. 23g/kg Wasserdampf). Um in den Bereich des Innenraum-Komforts zu gelangen, muss die Luft vor allem getrocknet werden. Dies geschieht in der etablierten Klimatechnologie durch Kühlen auf ca. 10°C, so dass die Luftfeuchtigkeit auskondensiert, bis die absolute Luftfeuchtigkeit ca. 10-12 g/kg beträgt (Nebelkurve).

Durch den erfindungsgemäßen beschichteten Wärmetauscher kann die Luft nahezu isotherm getrocknet werden, ohne zu kühlen.

Eine Trocknung ohne Wärmetauscher würde zu einem Temperaturanstieg der Luft führen durch die Freisetzung der Kondensations- und Adsorptionsenthalpie des Wassers.