AT413597B

AT413597B - Vorrichtung zur wärmerückgewinnung aus abluft

Info

Publication number: AT413597B
Application number: AT0189601A
Authority: AT
Original assignee: Schiedel Gmbh & Co
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2006-04-15
Also published as: ATA18962001A; DE10101512C2; DE10101512A1

Description

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AT 413 597 B

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abluft nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige Vorrichtungen zur Wärmerückgewinnung sind seit langem bekannt. In einem ge-5 schlossenen Kreislauf wird ein Kältemittel geführt, das in relativ kaltem und entspanntem flüssigen Zustand einem Wärmetauscher (Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher) zugeführt wird, der von der Abluft durchströmt wird. Dabei wird die Abluft abgekühlt und das Kältemittel erwärmt und verdampft. Anschließend wird das Kältemittel komprimiert und dabei auf eine Temperatur erwärmt, die in der Haustechnik nutzbar, beispielsweise auf mehr als 40°C. In einem anderen io Wärmetauscher (Kältemittel/Wärmeübertragungsmedium-Wärmetauscher) kann die Wärme auf ein Wärmeübertragungsmedium eines sekundären Kreislaufs übertragen werden und beispielsweise zur Erwärmung von Brauchwasser oder für eine Zentralheizung genutzt werden. In dem anderen Wärmetauscher wird das Kältemittel abgekühlt und kondensiert. Vorzugsweise ist auch das Wärmeübertragungsmedium flüssig, so dass der andere Wärmetauscher relativ kom-15 pakt ausgeführt werden kann. In einem weiteren Wärmetauscher gibt das Wärmeübertragungsmedium seine Wärme an das aufzuheizende Medium wie Brauchwasser oder Zentralheizung ab. Es versteht sich, dass prinzipiell auch auf ein Wärmeübertragungsmedium verzichtet werden kann, wenn die Nutzwärme direkt vom Kältemittel übertragen wird. 20 Nach Verlassen des Kältemittel/Wärmeübertragungsmedium-Wärmetauschers wird das abgekühlte flüssige noch immer unter hohem Druck stehende Kältemittel einem Drosselorgan zugeführt. Beim Durchströmen des Drosselorgans expandiert das Kältemittel und kühlt dabei ab. Nunmehr wird das relativ kalte und entspannte Kältemittel wieder dem Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher zugeführt, so dass der Kreislauf erneut beginnt. 25

Derartige Vorrichtungen sind bekannt. In Gebäuden mit dichten Außenhüllen, vor allem in sogenannten Niedrig-Energie-Häusern, wird der Einsatz einer mechanischen Wohnungslüftung dringend empfohlen. Um die Luft innerhalb eines Wohnraumes gerichtet strömen zu lassen und den erforderlichen Luftaustausch zu ermöglichen, sind Elemente zur vertikalen und zur horizon-30 talen Luftführung wie Luftschächte bzw. Luftkanäle erforderlich.

In Zeiten steigender Energiekosten nimmt die Bedeutung von Systemen zur Wärmerückgewinnung ständig zu. Ein Problem, das dabei verstärkt auftritt, ist die Integration der Wärmerückgewinnung in das Lüftungssystem. 35 AT 298 741 B und AT 291 493 B offenbaren luftkühlende Vorrichtungen, die in einen Luftkanal einschiebbar sind. Dabei ist der Luftkühler oder ein Luftfilter auf einem entsprechenden Einschub montierbar. Um einen großen Freiheitsgrad für Luft Strömungen zu gewährleisten, werden Rahmenelemente in den Luftkanal eingebaut, um den Luftkühler bzw. den Luftfilter aufzu-40 nehmen. DE 198 07 262 A1 offenbart eine Vorrichtung zu Wärmerückgewinnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Die Energierückgewinnung erfolgt hier mittels Wärmerückgewinnung aus Abluft, in dem der raumseitig auftretenden warmen Abluft vor ihrer Ableitung aus dem 45 Gebäude zumindest ein Teil ihrer Wärmeenergie entzogen wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die an sich bekannten Bauteile des primären Kältemittelkreislaufs so anzuordnen, dass diese in einen Lüftungsschacht integriert werden können und auch von ungeübten Kräften leicht montierbar sind. 50

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. 55 Es versteht sich, dass Einschub und Gehäuse aufeinander abgestimmt sind. Die erfindungsge- 3

AT 413 597 B mäße Ausführung der Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abluft integriert diese in das notwendige Lüftungssystem, ohne dass aufwendige Montage- und Installationsarbeiten erforderlich sind. Für die neue Ausführung werden kein zusätzlichen Konsolen oder Unterkonstruktionen benötigt. 5

Vorzugsweise wird die Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abluft auf einen vertikalen Lüftungsschacht aufgesetzt. Es ist daher vorteilhaft, wenn die Abluft unten in das Gehäuse einströmt und oben aus dem Gehäuse austritt. So bildet das Gehäuse einen integralen Bestandteil des Abluft-Lüftungsschachtes. Ein Ventilator zum Absaugen der Abluft kann wahlweise io oberhalb oder unterhalb des Gehäuses der Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abluft angeordnet sein.

Der Einschub kann besonders leicht ein- und ausgebaut werden, wenn das Gehäuse die Form eines Quaders hat und Stirnwand sowie beide Seitenwände als seitliche Wandungen des Lüf-15 tungsschachtes ausgebildet sind, und die vierte Wandung des Lüftungsschachtes von der Rückwand des eingeschobenen Einschubs und/oder einer Abdeckplatte gebildet wird.

Infolge der Anordnung sämtlicher Bauteile des primären Kältemittelkreislaufs auf dem Einschub müssen an diesem lediglich von außen zugängliche Anschlußelemente für Arbeitsstrom, für die 20 Steuerung/Regelung, für den Kondensatablauf sowie für den Zulauf und für den Ablauf des Wärmeübertragungsmediums vorgesehen sein. Daher kann der Einschub leicht von einem "Nichtkältefachmann" montiert oder ausgetauscht werden. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß bei Verwendung eines vertikalen Lüftungsschachtes mit Installationsschacht sämtliche Leitungen im Installationsschacht geführt werden 25 können. Da häufig die Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung auf dem Dachboden eines Wohnhauses, der Warmwasserboiler und die Heizung jedoch im Keller angeordnet sind, ist auf diese Weise eine einfache Verbindung möglich, ohne daß Deckendurchbrüche erforderlich sind.

Da für die Wärmeübertragung aus Gasen große Flächen erforderlich sind, ist es vorteilhaft, 30 wenn der Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher in einer vertikalen Wand des Einschubs angeordnet ist. Unterhalb dieses Wärmetauschers kann eine mit einer Ableitung versehene Wanne zum Auffangen von Kondensat vorgesehen sein, so daß herabtropfendes Kondensat nicht in den Lüftungsschacht gelangen kann. 35 Wenn die Grundplatte des Einschubes kleiner ist als die Grundfläche des Gehäuses, wenn also die Tiefe oder die Breite des Einschubs geringer ist als die Tiefe bzw. die Breite des Gehäuses, so bleibt zwischen dem Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher und der parallelen Gehäusewand ein Kanal frei, durch den die Abluft strömen kann. 40 Ein Kanal für die Abluft verbleibt im Bodenbereich, wenn der Einschub niedriger ist als das Gehäuse und in eingeschobenem Zustand die Grundplatte des Einschubs beabstandet von der Grundfläche des Gehäuses angeordnet ist.

Sofern der Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher niedriger und/oder schmaler als die ihm zuge-45 wandte Wand des Gehäuses ist, so können den Abstand überbrückende Leitbleche und/oder Abdichtelemente vorgesehen sein. Auf diese Weise wird nach Einbringen des Einschubs in das Gehäuse zumindest im Bodenbereich und zwischen Gehäusewand und Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher ein Kanal für die zuströmende Abluft gebildet. Vorzugsweise ist der Ab-luft/Kältemittel-Wärmetauscher stirnseitig in den Einschub eingebaut. 50

Vorzugsweise ist der Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher als Lamellen-Wärmetauscher ausgebildet. Für den Kältemittel/Wärmeübertragungsmedium-Wärmetauscher wird die Ausführung als Plat-55 ten-Wärmetauscher empfohlen. 4

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Das Drosselorgan kann als Kapillar-Rohr ausgebildet sein, welches zur Platzersparnis als Wendel gewickelt sein kann.

Als Kompressor wird ein Hubkolben-Kompressor empfohlen, der bei geringem Energie-5 verbrauch eine lange Lebensdauer hat und praktisch wartungsfrei ist.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen, für sich und/oder in Kombination, sondern auch aus der nachstehenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten bevor-io zugten Ausführungsbeispieles.

Es zeigen: 15 20

Fig. 1 schematisch den Kältemittelkreislauf einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abluft,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abluft mit einem Einschub in der Rückansicht,

Fig. 3 den Einschub aus Fig. 2 in perspektivischer Schrägansicht von hinten links oben,

Fig. 4 die Vorrichtung aus Fig. 2 in eingebautem Zustand in einem Lüftungsschacht in teilweise geschnittener Rückansicht und

Fig. 5 die eingebaute Vorrichtung aus Fig. 4 in teilweise geschnittener Seitenansicht von links.

Fig. 1 zeigt schematisch den Kältemittelkreislauf einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abluft. In einem geschlossenen Kreislauf wird ein Kältemittel geführt, 25 das in relativ kaltem und entspanntem Zustand einem Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher 10 zugeführt wird, der von der Abluft durchströmt wird. Die ausströmende Abluft 12 ist gegenüber der einströmenden Abluft 14 abgekühlt. Das Kältemittel wird mittels eines Kompressors 16 komprimiert und dabei erwärmt. In einem Kältemittel/Wärmeübertragungsmedium-Wärme-tauscher 18 wird die Wärme auf ein Wärmeübertragungsmedium eines sekundären Kreislaufs 30 20 übertragen. In dem Kältemittel/Wärmeübertragungsmedium-Wärmetauscher 18 wird das Kältemittel abgekühlt und noch immer unter hohem Druck stehend einem Drosselorgan 22 zugeführt. Beim Durchströmen des Drosselorgans 22 expandiert das Kältemittel und kühlt dabei ab. Nunmehr wird das relativ kalte und entspannte Kältemittel wieder dem Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher 10 zugeführt, so daß der Kreislauf erneut beginnt. 35

In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abluft in der Rückansicht dargestellt. Auf einem Einschub 24 sind der Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher 10, der Kompressor 16, der Kältemittel/Wärmeübertragungsmedium-Wärmetauscher 18 und das Drosselorgan 22 des primären Kältemittelkreislaufs montiert. 40

Der Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher 10 ist in einer vertikalen Wand des Einschubes 24, hier in der Stirnwand, angeordnet und als Lamellen-Wärmetauscher ausgebildet. Der Kompressor 16 ist als Hubkolben-Kompressor ausgebildet, der Kältemittel/Wärmeübertragungsmedium-Wärmetauscher 18 ist als Platten-Wärmetauscher ausgebildet, und als Drosselorgan 22 ist ein 45 zu einer Wendel gewickeltes Kapillar-Rohr eingebaut. Bei Verwendung von R 134a als Kältemittel können bei einer Eintrittstemperatur des Kältemittels von 2°C und einem Druck von 2.5 bar in den Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher 10 bis zu 150 m3 Abluft pro Stunde von 22°C auf 11°C abgekühlt werden. Bei nachfolgender Verdichtung des Kältemittels auf 10 bar steigt seine Temperatur auf bis zu 65°C an. Im Kältemittel/Wärmeübertragungsmedium- 50 Wärmetauscher 18 wird anschließend bei einem Druck von 10 bar auf rund 50°C abgekühlt und kondensiert, wobei das Wärmeübertragungsmedium von 47°C auf 52°C erwärmt wird. Nach Durchtritt durch das Drosselorgan 22 erreicht das Kältemittel eine Temperatur von 2°C bei 2.5 bar. Bezogen auf 1 kWh eingesetzter elektrischer Energie zum Antrieb des Kompressors 16 werden 4 kWh an Wärmeenergie zurückgewonnen. 55

Claims

5 AT 413 597 B Der Einschub 24 ist schubladenartig in ein quaderförmiges Gehäuse 26 einschiebbar. Das Gehäuse 26 besitzt eine rechteckige Grundfläche 28, in der eine Eintrittsöffnung 30 für einströmende Abluft 14 vorgesehen ist. In der Oberseite 32 des Gehäuses 26 ist eine Austrittsöffnung 34 für ausströmende Abluft 12 angeordnet. Das geschlossene Seitenwände 36, 38 und eine 5 geschlossene Stirnwand 40 aufweisende Gehäuse 26 ist auf seiner Rückseite offen. In der Rückwand 42 des Einschubes 24 sind von außen zugänglich ein erstes Anschlußelement 44 für Arbeitsstrom und für die Steuerung/Regelung, ein zweites Anschlußelement 46 für den Kondensatablauf sowie ein drittes Anschlußelement 48 für den Zulauf und ein viertes Anschlu-io ßelement 50 für den Ablauf des Wärmeübertragungsmediums angeordnet. In Fig. 3 ist die Vorrichtung aus Fig. 2 in perspektivischer Schrägansicht von hinten links oben dargestellt, so daß die Anordnung der Bauteile deutlich wird. An der Stirnseite des Ab-luft/Kältemittel-Wärmetauschers 10 sind Leitbleche 51 vorgesehen. 15 Fig. 4 und Fig. 5 zeigen die Vorrichtung aus Fig. 2 in eingebautem Zustand in einem Lüftungsschacht 52 in teilweise geschnittener Rückansicht bzw. in teilweise geschnittener Seitenansicht von links. Das Gehäuse 26 ist auf einen Mantelstein 54 des Lüftungsschachtes 52 aufgesetzt und wird von diesem getragen. Auf die Oberseite 32 des Gehäuses 26 ist eine Ventilatoreinheit 20 56 aufgesetzt, welche die Abluft absaugt. Die Stirnwand 40 sowie beide Seitenwände 36, 38 sind als seitliche Wandungen des Lüftungsschachtes 52 ausgebildet. Die vierte Wandung des Lüftungsschachtes 52 bilden die Rückwand 42 des eingeschobenen Einschubs 24 sowie eine Abdeckplatte 58. 25 Aus Fig. 5 ist deutlich ersichtlich, daß die Grundplatte 60 des Einschubes 24 kleiner ist als die Grundfläche 28 des Gehäuses 26, so daß zwischen der Stirnwand 40 und dem Ab-luft/Kältemittel-Wärmetauscher 10 ein erster Kanal 62 frei bleibt. Der Einschub 24 ist niedriger als das Gehäuse 26. Im eingeschobenen Zustand ist die Bodenplatte 60 des Einschubs 24 beabstandet von der Grundfläche 28 des Gehäuses 26, so daß im Bodenbereich ein zweiter 30 Kanal 64 für die Abluft frei bleibt, der stirnseitig an den ersten Kanal 62 anschließt. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abluft mit einem Kühlmittelkreis, bei dem ein Wärmetauscher (10) Abluftwärme an das Kältemittel und ein anderer Wärmetauscher (18) Kältemittelwärme an ein Wärmeübertragungsmedium übertragen und bei dem ein Kompressor (16) das Kältemittel komprimiert und ein Gehäuse (26) zur Aufnahme von Vorrichtungselementen dient, 40 dadurch gekennzeichnet, dass beide Wärmetauscher (10, 18), der Kompressor (16) und ein Drosselorgan (22) für das Kältemittel auf einem Einschub (24) montierbar sind, der schubladenartig in das Gehäuse (26) einschiebbar ist, welches zum Einbau in einen Lüftungsschacht (52) dient und dessen Seitenwände (36, 38) und dessen Stirnwand (40) seitliche Wandungen des Lüf-45 tungsschachts (52) bilden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückwand (42) des Einschubs (24) und/oder eine Abdeckplatte (58) eine weitere so Wandung des Lüftungsschachts (52) bilden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abluft unten in das Gehäuse (26) einströmt und oben aus diesem austritt. 55 6 AT 413 597 B
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Einschub (24) von außen zugängliche Anschlußelemente (44, 46, 48, 50) für Arbeitsstrom, für die Steuerung/Regelung, für den Kondensatablauf sowie für den Zulauf und 5 für den Ablauf des Wärmeübertragungsmediums vorgesehen sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (10) an einer vertikalen Wand des Einschubs (24) angeordnet ist. 10
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (60) des Einschubs (24) kleiner ist als die Grundfläche (28) des Gehäuses (24), so dass zwischen Gehäusewand und Wärmetauscher (10) ein erster Kanal 15 (62) frei bleibt, durch den die Abluft strömen kann.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass de,r Einschub (24) niedriger ist als das Gehäuse (26) und dass in eingeschobenem 20 Zustand die Grundplatte (60) des Einschubs (24) beabstandet von der Grundfläche (28) des Gehäuses (26) angeordnet ist, so dass im Bodenbereich ein zweiter Kanal (64) für die Abluft frei bleibt.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergenden Ansprüche, 25 dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (10) als Lamellen-Wärmetauscher ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 30 dass der andere Wärmetauscher (18) als Platten-Wärmetauscher ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselorgan (22) als Kapillar-Rohr ausgebildet ist. 35
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (16) als Hubkolben-Kompressor ausgebildet ist. 40 Hiezu 5 Blatt Zeichnungen 45 50 55