AT394773B - Ventilatoreinheit mit waermewiedergewinnung, vorzugsweise fuer die anordnung in einer aussenwanddes zu belueftenden raumes - Google Patents

Ventilatoreinheit mit waermewiedergewinnung, vorzugsweise fuer die anordnung in einer aussenwanddes zu belueftenden raumes Download PDF

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Description

AT 394 773 B
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilatoreinheit mit Wärmewiedergewinnung, vorzugsweise für die Anordnung in einer Außenwand des zu belüftenden Raumes, so daß Abluft über die Wand zur Außenseite geführt, wohingegen eintretende Frischluft von der Außenseite angesaugt und der Ventilatoreinheit zugeführt wird, wo sie in geeigneter Weise konditioniert, d. h. erwärmt (gekühlt), gefiltert, gegebenenfalls befeuchtet usw. wird, bevor sie in den Raum eingeblasen wird, wobei die Einheit ein Austrittsgebläse für die Auffechterhaltung des Austrittes von Luft aus dem Raum und ein Einlaßgebläse zum Einströmen von Luft in den Raum umfaßt und auch für die Wärmewiedergewinnung einen Wärmetäuscher aufweist um Wärme von der austretenden Abluft zur eintretenden Frischluft zu übertragen und die jeweiligen Luftströme, wie an sich bekannt, zwischen zwei gleichen Regene-ratormassen wechseln.
Der üblichste Weg zur Belüftung von Räumen in einem großen Gebäude ist über ein zentrales Belüftungssystem, das im Haus oder Gebäude installiert ist, wobei Luftleitungen von der zentralen Installation zu den verschiedenen Räumen im Gebäude führen. Zur Verteilung der von einer Klimaanlage kommenden Luft in verschiedene Bereiche unabhängig von den Druckverhältnissen kann eine Vorrichtung, wie sie in der US-PS 4 449 664 beschrieben ist, dienen. Diese Regulierung der Luftmenge wird mit Hilfe eines Drosselventiles gesteuert, und zwar in Abhängigkeit vom mit einem Luftmengendetektor gemessenen Luftmengendurchsatz. Dieses Drosselventil besteht aus einer oder zwei drehbaren Drosselplatten. Bei dies»1 speziellen Vorrichtung ist kein Wärmeaustausch zwischen eintretendem Luftstrom und Abluft vorgesehen. Diese Systeme können aber eine Luftkondi-tionierung sowie eine Wärmewiedergewinnung, Filterung, Erwärmung, Kühlung und Befeuchtung der Luft enthalten.
Die hereinkommende, konditionierte oder frische Luft wird durch das Leitungssystem zu den verschiedenen Räumen geführt und über Austrittsöffnungen in die Räume geblasen. Die verbrauchte Luft wird durch das gleiche System über ein getrenntes System von Leitungen aus dem Raum abgezogen und zur Außenseite gebracht
Eine andere übliche Methode liegt darin, getrennte Ventilatoreinheiten in den zu belüftenden Räumen vorzusehen. Dies bedingt keine Anordnung eines Systems von Luftleitungen im Gebäude und wird häufig in bestehenden Gebäuden bevorzugt, wo die Anordnung von Luftleitungen schwierig und teuer wäre. Der beste Platz für die Ventilatoreinheit ist an einer Außenwand des Raumes, so daß die Luft von der Außenseite in den Raum über eine Öffnung in der Außenwand eingesaugt werden kann. Im Winter ist die Außenluft kalt und muß auf ungefähr Raumtemperatur erwärmt werden, bevor sie in den Raum geblasen wird. Die verbrauchte Luft wird oft mit Raumtemperatur zur Außenseite gebracht, d. h. ohne daß sie zuerst gekühlt worden ist.
Die Erwärmung der eintretenden Luft kann durch Wärmewiedergewinnung beträchtlich verringert werden, wobei die Wärme von der abzuführenden Luft auf die eintretende kalte Luft übertragen wird. Für diesen Zweck werden am häufigsten Plattenwärmetauscher verwendet, die sowohl strukturell als auch funktionell für Ventilatoreneinheiten dieses Typs für kleine Raumgrößen einfach sind. Die eintretende Luft wird in den Raum mit großer Kraft über ein Gitter in der Deckplatte der Einheit eingeblasen. Die eintretende Luft vermischt sich mit der Luft im Raum unter Verührbildung, sogenannte Agitationsbelüftung. Der Nachteil der Agitationsbelüftungssysteme liegt darin, daß die Verunreinigungen der Innenluft über den Raum verteilt werden und nicht abgefuhrt werden, bis sie in die Nähe der Austrittsöffnung der Einheit kommen. Es werden daher beträchtliche Mengen an Frischluft für dieses Ventilationssystem benötigt, damit es entsprechend funktioniert, und dies wiederum führt zu Zug, was für Personen im Raum ein Problem darstellen kann, wenn die Luft mit relativ großer Kraft eingeblasen wird. Befestigungen von Deckenleuchten können auch einen nachteiligen Effekt auf die Richtung der Luftströmung im Raum haben und so den Zug vergrößern.
Wenn es möglich wäre, die Menge der eintretenden Luft zu verringern, so könnte auch die Größe der Einheit verringert werden. Andererseits, selbst wenn die Einheit die gleiche Größe hätte, könnten die Luftführungen kleiner sein, wodurch die Geräusche verringert werden und die verschiedenen Komponenten der Einheit wirksamer arbeiten könnten. So würde z. B. der Plattenwärmetauscher wirksamer arbeiten, d. h. er wäre fähig, mehr Wärme von der verbrauchten Luft auf die eintretende Luft zu übertragen.
Ein allgemeines Problem bei der Verwendung von Plattenwärmetauschem liegt darin, daß, wenn die Außenluft kalt ist, z. B. einige Grade unter Null, sich an den Blechen in den Abluftleitungen Eis bildet und diese enteist werden müssen, um die Wärmewiedergewinnungswirkung aufiecht zu erhalten. Dies kann nur so erfolgen, daß man die Einheit anhält, bis das Eis geschmolzen ist, oder indem man ein Überbrückungsventil öffnet, wodurch die eintretende Luft den Plattenwärmetauscher überbrückt. Während dieser Zeiträume muß ein Hilfsheizelement die gesamte Heizfunktion übernehmen, da der Plattenwärmetausch» nicht mehr arbeitet Daher muß das Wärmeaggregat in seinen Abmessungen und seiner Kapazität größer sein als es idealer Weise notwendig wäre, wenn man annimmt, daß der Plattenwärmetauscher ständig in Betrieb ist Das geschmolzene Eis muß auch abgeleitet werden, was bedeutet daß die Ventilatoreinheiten, die ein Enteisen benötigen, mit einem Abfluß verbunden sein müssen.
Platten wärmetauscher haben eine beträchtlich niedrigere Wirksamkeit als andere bekannte Wärmewiedergewinnungssysteme, z. B. Trommelwärmetauscher, die ein regeneratives Wärmewiedergewinnungssystem darstellen und die im Gegensatz zu Plattenwärmetauschem auch fähig sind, Feuchtigkeit sowie Wärme zu übertragen. Trommelwärmetauscher, die hauptsächlich in großen Ventilatorsystemen verwendet werden, sind strukturell ziemlich kompliziert und sind viel zu teuer, um als Ventilatoreinheiten in kleinen Räumen zu dienen.
Eine andere Art eines regenerativen Wärmewiedergewinnungssystemes ist ein periodischer Wärmetauscher, bei -2-
AT 394 773 B dem die jeweiligen Luftströme zwischen zwei gleichen Regeneratormassen wechseln. Die Wärmeübertragung durch alternierendes Durchströmen von Regeneratormassen ist aus der Nutzung der Abwärme von Abgasen bekannt, wie sie in der US-PS 3 978 912 beschrieben wird. Die bekannten periodischen Wärmewiedergewinnungseinheiten sind jedoch nicht für die Verwendung bei kleinen Ventilatoreinheiten geeignet, die zur Belüftung eines einzigen Raumes dienen.
Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile der bekannten Ventilatorsysteme zu beseitigen oder wesentlich zu verringern, und insbesondere ist es die Aufgabe, eine wirksame Wärmewiedergewinnung in einer kleinen Ventilatoreinheit des eingangs genannten Typs zu erreichen. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß der Wärmetauscher, der zwei getrennte Wärmetauscheranordnungen aufweist, mit einer Flügelanordnung verbunden ist, die einstellbare Flügel hat, die zueinander versetzt angeordnet sind, um sowohl den eintretenden Luftstrom als auch den austretenden Luftstrom zu steuern, wobei die Flügel wie an sich bekannt auf einer gemeinsamen Drehwelle angeordnet sind, die periodisch um einen bestimmten Drehwinkel verdrehbar ist und alle Flügel gleichzeitig verdreht, so daß in einer Lage die Abluft durch die erste Wärmetauscheranordnung geführt wird, wohingegen der eintretende Luftstrom gleichzeitig durch die andere Wärmetauscheranordnung geführt wird, und wo in einer zweiten Lage die jeweiligen Luftströme durch gegenüberliegenden Wärmetauscheranordnungen geführt sind, d. h. die eintretende Luft durch den Wärmetauscher und die austretende Luft durch den Wärmetauscher, um eine wirksame Wärmewiedergewinnung und Wärmeübertragung zu gewährleisten.
Die Flügelanordnung gewährleistet eine regenerative Wärmewiedergewinnung mit periodischem Wechsel der Luftströme zwischen zwei gleichen Regeneratormassen. Das Wärmewiedergewinnungssystem ist daher sowohl einfach als auch hochwirksam. Überdies arbeitet die Einheit, gleichgültig wie gering die Außenlufttemperatur ist, und tatsächlich bewirken die niedrigsten Außentemperaturen, daß die Vorteile der Wärmegewinnung am größten sind.
Die auf Wärmewiedergewinnung beruhende Ventilatoreinheit gemäß der Erfindung hat eine einfache Konstruktion. Die Einheit gestattet es, Luft in den Raum durch Verdrängungsbelüftung einzublasen, wobei die Luft in den Raum über ein großes Gitter in der Vorderplatte der Einheit bei sehr geringer Geschwindigkeit eintritt. Die eintretende Luft bewegt sich langsam in den Raum und steigt an Personen und anderen wärmeerzeugenden Quellen im Raum auf und die dadurch verdrängte Luft steigt bis zur Decke, wo die Austrittsöffhungen angeordnet sind.
Die Belüftung des Raumes mit dem Ventilator gemäß der Erfindung ist wesentlich besser als mit Agitationseinheiten und es werden wesentlich kleinere Mengen an Luft dafür benötigt. Ein anderer wichtiger Vorteil liegt darin, daß, da die eintretende Luft direkt den Personen im Raum zugeführt wird, ohne mit der wannen Luft an der Decke des Raumes vermischt zu werden, der Kühleffekt der Außenluft verbessert wird. Im Sommer kann daher ein Großteil des Kühleffektes mittels der Außenluft erreicht werden und es besteht wenig Notwendigkeit für eine getrennte Kühleinheit. Da die Verdrängungsventilation wirksamer ist als andere entsprechende Ventilationsverfahren kann die Menge an eintretender Luft verringert werden, ohne daß die Wirksamkeit der Einheit merklich verringert wird. Die Ventilatoreinheit der Erfindung einschließlich des mit Flügeln gesteuerten Wärmetauschers kann daher in ihren Dimensionen entsprechend verkleinert werden, was die Raumanforderungen verringert und die Möglichkeiten zur Anordnung der Einheit im Raum vergrößert. Der Preis der Einheit wird ebenfalls geringer sein als für bekannte Einheiten mit ähnlicher Kapazität. Das Gerät braucht nicht mit einem Abfluß verbunden werden und benötigt geringere Energie zur Erwärmung, so daß die elektrischen Installationen entsprechend verringert werden können.
Die Erfindung umfaßt so eine Flügelanordnung, die mit den Wärmetauscheranordnungen verbunden ist und gleichzeitig zwei getrennte Luftströme steuern kann, wobei beide Luftströmungen gleichzeitig ihre Strömungsrichtung ändern. Die Flügelanordnung umfaßt ein Gehäuse mit einer drehbar angeordneten Welle, die zwei axial getrennte Klappen- oder Flügelpaare trägt, wobei die beiden Flügel jedes Paares miteinander einen spitzen Winkel bilden. Ein Flügel jedes Paares kann in derselben Ebene wie der entgegengesetzt gerichtete Flügel des zweiten Paares angeordnet sein. Die Welle kann periodisch um einen Drehwinkel verdreht werden, der dem durch die Flügel jedes Paares gebildeten Winkel entspricht. Die eintretenden und austretenden Luftströme fließen gleichzeitig durch das Gehäuse in zwei getrennten Kammern; ein Flügelpaar ändert die Strömungsrichtung für die eintretende Luft und das andere Paar ändert die Strömungsrichtung der austretenden Luft.
Die Hügel sind entgegen der Richtung der Luftströmung angeordnet und es ist daher nur ein kleiner Drehwinkel der Welle notwendig, um die Strömungsrichtungen zu ändern. Bei jedem Luftstrom öffnet ein Hügel des Paares und gestattet den Durchtritt von Luft, wohingegen der andere gleichzeitig schließt, und das gleiche erfolgt gleichzeitig beim anderen Luftstrom. Die Hügelanordnung hat zwei Verbindungsseiten, eine ist gegen die Wärmetauscher und die andere nach innen in den Raum gerichtet, in dem der jeweilige Absauger und der Eintrittsläufer angeordnet sind.
Auf der gegen die Wärmetauscher gerichteten Seite wechseln die Luftströme die Austrittsöffnungen, wenn sie die Flügelwelle verdreht, wohingegen der Luftstrom auf der anderen Seite, der gegen den Absauger und den Eintrittsläufer gerichtet ist, stets die gleiche Austrittsöffnung haben wird. Die Abluft wird daher stets durch die gleiche Strömungsöffnung in das Flügelgehäuse einströmen, ändert jedoch seine Strömungsöffnung am Austritt des Hügelgehäuses. Die eintretende Luft ändert ihre Strömungsöffnung im Flügelgehäuse, hat jedoch stets die gleiche Strömungsöffnung am Austritt des Hügelgehäuses. Auf diese Weise ändern sich die Luftströmungen perio- -3-
AT394 773 B disch, wenn die Flügelwelle verdreht wird und das Gerät arbeitet so als periodisch regenerative Wärmewiedergewinnungseinheit.
Die Erfindung wird nun im einzelnen beispielsweise anhand der angeschlossenen Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 zeigt die Anordnung des Gerätes unter einem Fenster an einer Außenwand des Raumes bei Betrachtung vom Rauminneren. Fig. 2 zeigt die Einheit von außen auf die Außenwand und zeigt eine Regenabdeckung, die die Austritts· und Eintrittsöffnung überdeckt und somit den Eintritt von Wasser in die Einheit verhindert. Die Fig. 3 bis 5 zeigen die Einheit in perspektiver Ansicht, wobei aufeinanderfolgende, äußere Abdeckungen und Teile entfernt sind, um die inneren Teile der Einheit zu zeigen. Fig. 6 zeigt die Einheit in einem Vertikalschnitt in vergrößertem Maßstab, um die in Fig. 5 gezeigten Teile und das Filter gemäß Fig. 4 zu zeigen, und zwar zusätzlich zu den Leitungsöffnungen für die Luftströme durch die Außenwand. Fig. 7 ist ein Schnitt entlang der Linie (VII-VII) der Fig. 6 und die Fig. 8 bis 11 zeigen eine Flügelanordnung oder Teile derselben in perspektivischer Ansicht.
Die Ventilatoreinheit (1) hat die Form eines parallelepipedischen Gehäuses und ist an einer Außenwand (2) unterhalb der Fenster (3) angeordnet. Knapp unter der Decke (4) ist ein Ventil (5) zum Abziehen der verbrauchten Luft (A) aus dem Raum vorgesehen. Die Abluft (A) wird der Einheit (1) vom Ventil (5) über eine Leitung (6) zugeführt. Der Eintritt der Einheit (1) ist mit dem Bezugszeichen (7) versehen.
Die Abluft (A) wird durch die Außenwand (2) ausgeblasen, wohingegen die eintretende Luft (B) von der äußeren Atmosphäre in die Einheit (1) eingesaugt wird und dann in den Raum über Gebläse (8) an und für sich bekannter Ausführung eingeblasen wird.
Die Austrittsöffnung zur Außenseite und die Eintrittsöffhung für die Luft von der Außenseite sind durch eine Abdeckung (9) überdeckt, die den Eintritt von Wässer in die Einheit (1) verhindert.
Die Einheit hat eine Bedienungsplatte (10) an der Vorderwand und eine entfembare Überprüfungsabdeckung (11). In an sich bekannter Weise sind ein Absauger (12) zum Abführen der Luft aus dem Raum sowie ein Eintrittsgebläse (13) zur Schaffung eines Stromes frischer Luft in dem Raum vorgesehen. Ein geeigneter Filter (14) filtert in an sich bekannter Weise die Frischluft (B).
Die Einheit (1) ist in an sich bekannter Weise auch mit einem Wärmetauscher (15) versehen, der Wärme von der austretenden Luft (A) auf die eintretende Luft (B) überträgt Zur zusätzlichen Erwärmung der eintretenden Luft (B) ist ein Heizelement (16) am Austritt des Frischluftgebläses (13) vorgesehen. Der Wärmetauscher (15) besteht aus zwei Wärmetauscherabschnitten oder -anordnungen (15') und (15"), die in getrennten Abteilungen mit einer Trennwand (17) angeordnet sind; die eintretende Luft (B) und die austretende Luft (A) fließen durch den Wärmetauscher. Die Luftströme treten über Leitungen (18,19) durch die Außenwand (2) hindurch.
Um eine wirksame Wärmewiedergewinnung mit Hilfe des Wärmetauschers (15,15', 15") zu gewährleisten, ist eine Flügelanordnung mit einstellbaren Flügeln sowohl für den Abluftstrom (A) als auch für den eintretenden Strom (B) vorgesehen. Die Flügelanordnung umfaßt ein Gehäuse (20), in dem eine Welle (21) drehbar angeordnet ist und die Welle trägt zwei axial getrennte Paare von Flügeln (22,23) und (24,25). Das Gehäuse (20) ist in zwei Kammern (26, 27) aufgeteilt. Das Paar der Flügel (22, 23) läuft in der Kammer (26) und das Paar der Flügel (24, 25) in der Kammer (27). Die Welle (21) kann so verdreht werden, daß der Flügel (23) die bei (23') gezeigte Lage einnimmt, wohingegen der Flügel (22) die vom Bügel (23) verlassene Lage einnimmt. Da alle Bügel (22) bis (25) der Drehung der gemeinsamen Welle (21) folgen, nimmt der Bügel (24) in gleicher Weise die Lage bei (24') ein und der Bügel (25) nimmt die vom Bügel (24) verlassene Lage ein. Dies ist in Fig. 9 gezeigt Die Welle (21) hat daher eine Bewegung mit einem Drehwinkel ausgeführt, der dem Winkel zwischen zwei Bügeln jedes Paares (22,23) und (24,25) entspricht
Diese Drehung der Welle (21) tritt periodisch auf, so daß während einer Periode die Abluft (A) in einer Ebene (28) in das Gehäuse eintritt und aus dem Gehäuse in eine Ebene (29) austritt, wohingegen zur gleichen Zeit die eintretende Luft (B) in einer Ebene (30) in das Gehäuse eintritt und in einer Ebene (32) aus dem Gehäuse austritt Während der nächsten Periode tritt die Abluft (A') in einer Ebene (32) in das Gehäuse ein und in einer Ebene (33) aus, wohingegen gleichzeitig die eintretende Luft (B') in das Gehäuse in einer Ebene (34) ein- und in einer Ebene (31) austritt.
Die Drehung der Welle (21) zwingt die Abluft während einer Periode durch die Wärmetauscheranordnung (15") hindurchzugehen, wohingegen die eintretende Luft (B) gleichzeitig durch die Wärmetauscheranordnung (15*) hindurchtritt. Während der nächsten Periode tritt die Abluft (A') durch den Wärmetauscher (15*) hindurch, wohingegen die eintretende Luft durch den Wärmetauscher (15") hindurchtritt.
Eine periodische Änderung der Luftströme (A, B) durch zwei gleiche regenerative Massen ist so durch Verdrehen der Welle (21) erreichbar. Die Ventilatoreinheit (1) der Erfindung arbeitet so nicht nur als eine Luftkon-ditionierung/Ventilatoreinheit sondern auch als eine periodische regenerative WärmewiedergewinnungseinheiL -4-

Claims (2)

  1. AT 394 773 B PATENTANSPRÜCHE 1. Ventilatoreinheit mit Wärmewiedergewinnung, vorzugsweise für die Anordnung in ein« Außenwand des zu belüftenden Raumes, so daß Abluft über die Wand zur Außenseite geführt, wohingegen eintretende Frischluft von der Außenseite angesaugt und der Ventilatoreinheit zugeführt wird, wo sie in geeigneter Weise konditioniert, d. h. erwärmt (gekühlt), gefiltert, gegebenenfalls befeuchtet usw. wird, bevor sie in den Raum eingeblasen wird, wobei die Einheit ein Austrittsgebläse für die Aufrechterhaltung des Austrittes von Luft aus dem Raum und ein Einlaßgebläse zum Einströmen von Luft aus dem Raum und ein Einlaßgebläse zum Einströmen von Luft in den Raum umfaßt und auch für die Wärmewiedergewinnung einen Wärmetauscher aufweist um Wärme von der austretenden Abluft zur eintretenden Frischluft zu übertragen und die jeweiligen Luftströme, wie an sich bekannt, zwischen zwei gleichen Regeneratormassen wechseln, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (15), der zwei getrennte Wärmetauscheranordnungen (15', 15") aufweist, mit einer Flügelanordnung verbunden ist, die einstellbare Flügel (22, 23, und 24, 25) hat, die zueinander versetzt angeordnet sind, um sowohl den eintretenden Luftstrom (B) als auch den austretenden Luftstrom (A) zu steuern, wobei die Flügel (22, 23 und 24, 25) wie an sich bekannt auf einer gemeinsamen Drehwelle (21) angeordnet sind, die periodisch um einen bestimmten Drehwinkel verdrehbar ist und alle Flügel (22 bis 25) gleichzeitig verdreht, so daß in einer Lage die Abluft (A) durch die erste Wärmetauscheranordnung (15') geführt wird, wohingegen der eintretende Luftstrom (B) gleichzeitig durch die andere Wärmetauscheranordnung (15") geführt wird, und wo in einer zweiten Lage die jeweiligen Luftströme (A, B) durch die gegenüberliegenden Wärmetauscheranordnungen (15*, 15") geführt sind, d. h. die eintretende Luft (B) durch den Wärmetauscher (15') und die austretende Luft (A) durch den Wärmetauscher (15"), um eine wirksame Wärmewiedergewinnung und Wärmeübertragung zu gewährleisten.
  2. 2. Ventilatoreinheit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelanordnung zwei axial getrennte Paare von Flügeln (22, 23 und 24, 25) auf der Welle (21) besitzt, die jeweils einen spitzen Winkel der gleichen Größe bilden, so daß ein Flügel (22) des einen Paares in derselben Ebene wie ein entgegengesetzt gerichteter Flügel (25) des zweiten Paares liegt, und der zweite Flügel (23) des ersten Paares in derselben Ebene wie der zweite Flügel (24) des zweiten Paares (25) liegt, wobei die Welle (21) periodisch über einen derartigen Winkel zwischen seinen zwei äußeren Endlagen verdrehbar ist, die dem Winkel zwischen den Flügeln jedes Paares entsprechen. Hiezu 4 Blatt Zeichnungen -5-
AT0175785A 1984-06-28 1985-06-12 Ventilatoreinheit mit waermewiedergewinnung, vorzugsweise fuer die anordnung in einer aussenwanddes zu belueftenden raumes AT394773B (de)

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NO842611A NO154708C (no) 1984-06-28 1984-06-28 Ventilasjonsapparat med varmegjenvinning.

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