Effizienz-NTU-Methode für einen zyklischen Sorptionsprozess

Verfahren zur sorptionsgestützten Klimatisierung (DEC, engl.: Desiccant Evaporative Cooling) nutzen Wärme auf einem niedrigen Temperaturniveau (ca. 60 bis 80 ◦C), um Luft zu kühlen und zu trocknen. In dieser Arbeit wird die Kernkomponente eines neuartigen Prozesses dieser Art messtechnisch analysiert, nämlich ein Luft/Luft-Wärmeübertrager, welcher auf einer Seite mit einem festen Sorbens beschichtet ist. Die nicht beschichtete Seite des Wärmeübertragers fungiert als Verdunstungskühler. Die Namensgebung des Wärmeübertragers basiert auf diesen beiden Hauptmerkmalen: Evaporatively Cooled Sorptive Heat Exchanger, kurz ECOS. Zur kontinuierlichen Luftkonditionierung werden mindestens zwei solcher Wärmeübertrager benötigt und zyklisch betrieben.
Um die Wärmeübertrager zu untersuchen, wurde ein Technologiedemonstrator aufgebaut. Methoden der statistischen Versuchsplanung wurden eingesetzt, um die Anzahl der benötigten Messungen zu verringern. Das Verhalten der Wärmeübertrager ohne stattfindenden Phasenwechsel, im Betrieb als indirekter Verdunstungskühler und im zyklischen Betrieb weist starke Ähnlichkeiten auf. Diese Ähnlichkeiten wurden mithilfe eines einheitlichen Modellansatzes auf Basis der
Effizienz-NTU-Methode hergeleitet, beschrieben und messtechnisch überprüft.
Gegenüber dem Verhalten als Wärmeübertrager ohne stattfindenden Phasenwechsel zeigt sich im Betrieb als indirekter Verdunstungskühler und im zyklischen Betrieb, dass der Wärmedurchgangskoeffizient des Wärmeübertragers und die Wärmekapazitäten der Luftströme durch scheinbare Größen, welche die Phasenwechselenthalpie enthalten, ersetzt werden müssen. Die Abhängigkeiten dieser Größen werden im Rahmen der einheitlichen Modellierung hergeleitet und mit
Hilfe der Messungen validiert.