CH632061A5

CH632061A5 - Heat recovery appliance

Info

Publication number: CH632061A5
Application number: CH407678A
Authority: CH
Inventors: Johannes Kirchmeier
Original assignee: Johannes Kirchmeier
Priority date: 1977-04-19
Filing date: 1978-04-17
Publication date: 1982-09-15
Also published as: FR2388239B3; FR2388239A1; ATA269978A; AT360133B; DE2717203B2; DE2717203A1

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wärmerückgewinnende Vorrichtung zu schaffen, die eine gedrungene Bauform hat, so dass sie z. B. in die Klimaanlage eines Wohnhauses eingebaut werden kann, sich preisgünstig herstellen lässt, geräuscharm und energiesparend mit hohen Drücken und einem unter allen Umständen konstanten Lufttransport arbeitet, einen optimalen, ebenfalls konstanten Wärmerückgewinn vermittelt und zahlreiche Varianten hinsichtlich des Wärmerückgewinnungsgrades und der Art des Antriebes des Wärmeübertragungselementes gestattet. The invention has for its object to provide a heat recovery device that has a compact design, so that it can be used, for. B. can be installed in the air conditioning system of a house, can be manufactured inexpensively, works quietly and energy-efficiently with high pressures and constant air transport under all circumstances, provides an optimal, also constant heat recovery and numerous variants with regard to the degree of heat recovery and the type of drive of the Heat transfer element allowed.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Radialschaufelrad koaxial innerhalb oder ausserhalb eines Kapillarlaufrades angeordnet und von diesem unabhängig drehbar gelagert ist. Auf diese Weise werden ein Radialschaufelrad und ein als Kapillarlaufrad gestaltetes Wärmeübertragungselement zu einer konzentrischen, wärmerückgewinnenden Einheit kombiniert, die eine gedrungene Bauform hat und mit hohem Wärmerückgewinn arbeitet. Letzteres ist darauf zurückzuführen, dass der Luftstrom des Radialschaufelrades unmittelbar ohne Umlenkung durch das Kapillarlaufrad hindurchtritt, so dass immer sein voller Querschnitt kraftvoll durchströmt und ein Optimum an Wärme aus dem Wärmeübertragungselement mitgerissen wird. Es kann ein kleinporiges Kapillarlaufrad mit hohen Wärmespeichereigenschaften verwendet werden, und die Leistung und Art des Radialschaufelrades können in Anpassung an den Einsatzzweck der Vorrichtung beliebig gewählt werden. Die Leistungsaufnahme des einzigen Radialschaufelrades ist gering. Sowohl das Radialschaufelrad als das Kapillarlaufrad arbeiten praktisch ohne störende Laufgeräusche. Da der Lufttransport unabhängig von Wind- oder Zugerscheinungen konstant ist, ergibt sich auch ein konstanter Wärmerückgewinn, wodurch die Vorrichtung in Verbindung mit ihrer Kleinheit für den Einbau in Klimaanlagen sehr gut geeignet ist. Zur Regulierung des Wärmerückgewinns wird einfach die Drehung des Kapillarlaufrades verlangsamt oder stillgesetzt bzw. beschleunigt. Entsprechend arbeitet die wärmerückgewinnende Vorrichtung nur als Ventilator oder mit Wärmerückgewinn . Eine solche Regelbarkeit kann beispielsweise bei Räumen wünschenswert sein, in denen sich zeitweise sehr viele oder nur wenige Menschen befinden. This object is achieved in that the radial impeller is arranged coaxially inside or outside a capillary impeller and is rotatably supported independently of it. In this way, a radial impeller and a heat transfer element designed as a capillary impeller are combined to form a concentric, heat-recovering unit which has a compact design and works with high heat recovery. The latter is due to the fact that the air flow of the radial impeller passes directly through the capillary impeller without deflection, so that its full cross-section always flows powerfully and an optimum of heat is carried away from the heat transfer element. A small-pore capillary impeller with high heat storage properties can be used, and the performance and type of the radial impeller can be chosen to suit the application of the device. The power consumption of the single radial impeller is low. Both the radial impeller and the capillary impeller work practically without annoying running noises. Since the air transport is constant regardless of wind or drafts, there is also a constant heat recovery, making the device, in combination with its small size, very suitable for installation in air conditioning systems. To regulate the heat recovery, the rotation of the capillary impeller is simply slowed down or stopped or accelerated. Accordingly, the heat recovery device works only as a fan or with heat recovery. Such controllability can be desirable, for example, in rooms in which there are at times very many or only a few people.

Das Radialschaufelrad und das Kapillarlaufrad können sich gleichsinnig oder gegensinnig drehen. Ferner ist es möglich, dass die beiden Räder mit gleicher oder mit unterschiedlicher Drehzahl rotieren. Es hat sich gezeigt, dass der Wärmerückgewinn grösser ist, wenn das Kapillarlaufrad sich schneller dreht als das Radialschaufelrad. The radial impeller and the capillary impeller can rotate in the same direction or in opposite directions. It is also possible for the two wheels to rotate at the same or a different speed. It has been shown that the heat recovery is greater if the capillary impeller rotates faster than the radial impeller.

Der Antrieb des Kapillarlaufrades und des Radialschaufelrades kann von einem gemeinsamen Antriebsmotor abgeleitet sein. Vorteilhaft ist hierbei das äussere Rad auf Kugeln frei drehbar gelagert, während das innere Rad an den Antriebsmotor The drive of the capillary impeller and the radial impeller can be derived from a common drive motor. The outer wheel is advantageously freely rotatable on balls, while the inner wheel on the drive motor

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angeschlossen ist. Gegebenenfalls kann eines der Räder abgebremst sein. connected. If necessary, one of the wheels may be braked.

In zweckmässiger Ausgestaltung der Erfindung sind das Kapillarlaufrad und das koaxial zu diesem vorgesehene Radialschaufelrad in einem Gehäuse mit axial gerichtetem Ablufteinlass und Aussenlufteinlass und einander radial gegenüberliegenden Fortluftauslass und Zuluftauslass angeordnet. Diese Ausbildung ist insbesondere für grosse Räume geeignet, weil sich in dem Spiralgehäuse grosse Drücke aufbauen. In an expedient embodiment of the invention, the capillary impeller and the radial impeller provided coaxially therewith are arranged in a housing with an axially directed exhaust air inlet and an external air inlet and a radially opposite exhaust air outlet and supply air outlet. This training is particularly suitable for large rooms because large pressures build up in the volute casing.

Das Kapillarlaufrad und das koaxial vorgesehene Radialschaufelrad können auch vorteilhaft in einem Gehäuse mit axial gerichtetem Ablufteinlass und Aussenlufteinlass mit quer zu den Fortluft- und Zuluftströmen verlaufenden Rotationsachsen in diesen beiden Luftströmen angeordnet sein. Die Kanäle der Abluft- und Aussenlufteinlässe des Gehäuses sind dabei zweckmässig parallel zu den Kanälen der Fortluft- und Zuluftauslässe vorgesehen und das Kapillarlaufrad und das Radialschaufelrad sind mit querverlaufenden Rotationsachsen in dem Kanal der Fortluft- und Zuluftauslässe gegenüber einer Zwischenwandöffnung angeordnet. Das Gehäuse lässt sich einfach und preiswert aus zwei parallelen Rohren herstellen. The capillary impeller and the coaxial radial impeller can also advantageously be arranged in a housing with an axially directed exhaust air inlet and an outside air inlet with axes of rotation running transversely to the exhaust air and supply air streams in these two air streams. The channels of the exhaust air and outside air inlets of the housing are expediently provided parallel to the channels of the exhaust air and supply air outlets and the capillary impeller and the radial paddle wheel are arranged with transverse axes of rotation in the channel of the exhaust air and supply air outlets opposite an intermediate wall opening. The housing can be easily and inexpensively manufactured from two parallel tubes.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing. It shows:

Fig. 1 eine schematische Ansicht des Inneren einer Vorrichtung mit Spiralgehäuse; Figure 1 is a schematic view of the inside of a device with a spiral housing.

Fig. 2 einen schematischen Schnitt der Anordnung nach Fig. 1; FIG. 2 shows a schematic section of the arrangement according to FIG. 1;

Fig. 3 eine schematische Ansicht des Inneren einer weiteren Ausführungsform einer wärmerückgewinnenden Vorrichtung; 3 shows a schematic view of the interior of a further embodiment of a heat recovery device;

Fig. 4 einen schematischen Schnitt der Anordnung nach Fig. 3. 4 shows a schematic section of the arrangement according to FIG. 3.

In einem Gehäuse 1 aus Blech oder Kunststoff ist ein Kapillarlaufrad 2 drehbar gelagert. Das Kapillarlaufrad 2 ist als Ring ausgebildet, dessen Wand aufgrund geeigneter innerer Struktur luftdurchlässig und in der Lage ist, als Speichermasse für den Wärmetausch zwischen zwei Luftströmen unterschiedlicher Temperatur zu dienen. Das Kapillarlaufrad kann beispielsweise als Faserkranzläufer aufgebaut sein oder aus grossporigem Schaumstoff od. dgl. bestehen. Bei dem Beispiel der Fig. 1 und 2 ist koaxial innerhalb des Kapillarlaufrades 2 ein Radialschaufelrad 3 ebenfalls drehbar vorgesehen. In den freien inneren Ringraum ist eine Trennscheibe 4 aus geeignetem Material eingesetzt. Diese Trennscheibe 4 ist in dem Kapillarlaufradin-nenraum im wesentlichen unbeweglich vorgesehen und teilt den Innenraum in zwei Kammern 5 und 6 auf, wodurch eine Trennung der axial angesaugten Abluft- und Ausseniuftströme erfolgt. Der Abluftstrom tritt in die Kammer 6 ein, während der Aussenluftstrom in die Kammer 5 gelangt. Zusätzlich zu der durch die Trennscheibe 4 zweiteiligen axialen Ansaugöffnung weist das Gehäuse zwei Ausblasöffnungen auf. Diese liegen sich radial gegenüber und aus der Ausblasöffnung 7 tritt Zuluft aus, während die Ausblasöffnung 8 zum Auslass von Fortluft bestimmt ist. A capillary impeller 2 is rotatably mounted in a housing 1 made of sheet metal or plastic. The capillary impeller 2 is designed as a ring, the wall of which, due to a suitable internal structure, is air-permeable and able to serve as a storage mass for the heat exchange between two air flows of different temperatures. The capillary impeller can be constructed, for example, as a fiber ring rotor or consist of large-pore foam or the like. In the example of FIGS. 1 and 2, a radial vane wheel 3 is also provided rotatably coaxially within the capillary impeller 2. A cutting disc 4 made of a suitable material is inserted into the free inner annular space. This cutting disc 4 is provided essentially immovably in the capillary impeller interior and divides the interior into two chambers 5 and 6, as a result of which the axially sucked-in exhaust air and external air flows are separated. The exhaust air flow enters chamber 6, while the outside air flow enters chamber 5. In addition to the two-part axial suction opening through the cutting disc 4, the housing has two outlet openings. These are located radially opposite one another and supply air emerges from the blow-out opening 7, while the blow-out opening 8 is intended for the discharge of exhaust air.

Das Kapillarlaufrad 2 und das Radialschaufelrad 3 können einen gemeinsamen Antrieb aufweisen. In diesem Falle kann beispielsweise das Radialschaufelrad 3 direkt angetrieben sein, und es kann das Kapillarlaufrad 2 frei drehbar auf Kugeln gelagert sein, so dass es durch den von dem Radialschaufelrad 3 erzeugten Luftstrom in Drehung versetzt wird. Gegebenenfalls kann seine Geschwindigkeit auf geeignete Weise abgebremst werden, um einen besseren Wärmeaustausch zu erreichen. In Abhängigkeit von der gewählten Antriebsart können sich entweder die Räder 2 und 3 gleichsinnig oder auch gegensinnig bewegen. Ihre Rotationsgeschwindigkeit kann unterschiedlich oder gleich sein. The capillary impeller 2 and the radial impeller 3 can have a common drive. In this case, for example, the radial impeller 3 can be driven directly, and the capillary impeller 2 can be freely rotatably supported on balls, so that it is rotated by the air flow generated by the radial impeller 3. If necessary, its speed can be slowed down in a suitable manner in order to achieve a better heat exchange. Depending on the type of drive selected, either wheels 2 and 3 can move in the same direction or in opposite directions. Your rotation speed can be different or the same.

Ein wärmerer Abluftstrom A und ein kälterer Aussenluftstrom B werden von dem Radialschaufelrad 3 in die axialen Ansaugräume 5 und 6 gesaugt und radial nach aussen gegen die A warmer exhaust air flow A and a colder outside air flow B are sucked by the radial impeller 3 into the axial suction spaces 5 and 6 and radially outwards against the

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Wand des Kapillarlaufrades 2 geschleudert. Die innere Struktur des Kapillarlaufrades 2 bewirkt, dass der Kapillarlaufring als Wärmeaustauscher wirksam ist und beim Durchtritt der Abluft-und Aussenluftströme durch den Kapillarring die höhere Temperatur des Abluftstromes A auf den Aussenluftstrom B übertragen 5 wird, so dass die durch die Ausblasöffnung 7 in den zu temperierenden Raum eingelassene Zuluft C erwärmt und die aus der Ausblasöffnung 8 ins Freie ausgestossene Fortluft D abgekühlt ist. Der Wärmerückgewinnungsgrad der Zuluft C liegt über 50 %, und ausserdem wird auch eine Zurückführung von minde- 10 stens 40% der Luftfeuchte in den Raum erreicht. Wall of the capillary impeller 2 flung. The inner structure of the capillary impeller 2 has the effect that the capillary race acts as a heat exchanger and, when the exhaust air and outside air flows through the capillary ring, the higher temperature of the exhaust air flow A is transferred 5 to the outside air flow B, so that the through the blow-out opening 7 into the inlet air C heated and the exhaust air D expelled from the outlet opening 8 has cooled down. The degree of heat recovery of the supply air C is over 50%, and a return of at least 40% of the air humidity into the room is also achieved.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 ist die Anordnung ähnlich getroffen wie bei dem Beispiel der Fig. 1 und 2. Es ist lediglich anstatt eines Gehäuses mit Spiralauslässen ein kastenartiges Gehäuse 10 vorgesehen, das im wesentlichen aus 15 zwei parallelen nebeneinanderliegenden Rohren 11 und 12, vorzugsweise viereckigen Querschnitts, aufgebautist. Die nebeneinanderliegenden, miteinander verbundenen Wände der In the embodiment of FIGS. 3 and 4, the arrangement is similar to that of the example of FIGS. 1 and 2. Instead of a housing with spiral outlets, a box-like housing 10 is provided, which essentially consists of 15 two parallel tubes 11 and 12, preferably a square cross-section. The adjacent, interconnected walls of the

Rohre 11 und 12 weisen einen Kreisausschnitt 13 auf, der als Ansaugöffnung dient. Eine weitere Kreisöffnung 14, deren Durchmesser dem Aussendurchmesser des Kapillarlaufrades 2 im wesentlichen entspricht, ist auf der gegenüberliegenden Wand des Rohres 11 ausgebildet. Diese wird nach Einbau des Kapillarlaufrades und des koaxial in diesem vorgesehenen Radialschaufelrades 3 mittels einer Abdeckplatte 15 verschlossen. Tubes 11 and 12 have a circular section 13 which serves as an intake opening. Another circular opening 14, the diameter of which essentially corresponds to the outer diameter of the capillary impeller 2, is formed on the opposite wall of the tube 11. After the capillary impeller and the radial impeller 3 provided coaxially therein, this is closed by means of a cover plate 15.

Die in den axialen Ansaugraum des Kapillarlaufrades 2 und des Radialschaufelrades 3 mittig eingesetzte Trennscheibe 4 endet einerseits im Bereich eines Antriebsmotors 16 für die beiden Räder 2 und 3 und andererseits an der Aussenwand des Rohres 12. Die Abluft A und die Aussenluft B werden durch die seitlichen Öffnungen in das Rohr 12 eingesaugt, treten getrennt in den axialen Ansaugraum des Kapillarlaufrades 2 und des Schaufelrades 3 ein und verlassen nach vollzogenem Wärmeaustausch als Zuluft C und Fortluft D das Rohr 11. Die in den zu belüftenden Raum eintretende Zuluft C ist auf gleiche Weise wie zu dem Beispiel der Fig. 1 und 2 erläutert, erwärmt worden. The separating disc 4, which is inserted centrally in the axial suction space of the capillary impeller 2 and the radial impeller 3, ends on the one hand in the area of a drive motor 16 for the two wheels 2 and 3 and on the other hand on the outer wall of the tube 12. The exhaust air A and the external air B are discharged through the side Openings sucked into the pipe 12, enter the axial suction chamber of the capillary impeller 2 and the paddle wheel 3 separately and leave the pipe 11 after the heat exchange as supply air C and exhaust air D. The supply air C entering the room to be ventilated is the same as explained to the example of FIGS. 1 and 2, heated.

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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PATENT CLAIMS Fiber ring runner or the like is effective both as a heat exchanger and as an air conveyor. This double function of heat

1. Heat-recovery device for the simultaneous transmission element has the result that the maximum and ventilation of rooms with a rotating heat-heat storage capacity of the material cannot be used. The load-bearing element, which can be separated by a partition 5, because in the construction of such a heat transmission separate exhaust air and outside air inlets as well as the counter element a compromise must be made between directed supply air and exhaust air outlets in connection see heat storage capacity on the one hand and air conveying capacity and on the other hand an air-promoting radial blade wheel device. Such a compromise always requires to be assigned, characterized in that the radial view-certain concessions for one factor or another, felrad (3) of the radial vane wheel device coaxially within 10 because an optimum heat storage capacity is at a cost or arranged outside a capillary impeller (2) and of the delivery rate and vice versa. Efforts are also independently rotatable. for this reason after the compact design of the blower

2. Device according to claim 1, characterized in that there are limits which limit the possible use of the heat-that the radial impeller (3) and the capillary impeller (2) are undesirably restricted in practice, rotate in the same direction. 15 In addition, the air-transferring heat transfer

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that problems with regard to noise generation, that the radial paddle wheel (3) and the capillary impeller (2) additionally rotate in opposite directions in the construction of the heat transfer belt. must be taken into account and for further restrictions

4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized gekenn- either the degree of heat recovery or the air-records that the radial impeller (3) and the capillary impeller 20 can lead to delivery.

(2) have the same speed. To overcome the described problem is with

5. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that a heat-recovering fan is a rotating heat drawing that the radial impeller (3) and the capillary impeller measuring transfer insert with an air-conveying impeller (2) have different speeds. have been combined (DE-AS 1503559). In parallel to each other

6. The device according to claim 1, characterized in that air inlets and outlets are coaxial two fixed guide-that the outer wheel (2,3) on balls freely rotatable and built-in blade assemblies, between which there is an axial-the inner wheel (2, 3) is connected to a drive motor. Paddle wheel is located, between the blades of which a net-like

7. The device according to claim 1, characterized in that heat transfer insert is suspended from metal wire mesh, that the capillary impeller (2) and the radial paddle wheel (3) in the entrained by the rotating axial paddle wheel is a spiral housing (1) with an axially directed drain inlet (A) 30 . The axially consecutive assembly parts are located and the outside air inlet (B) and radially opposite one another - in a cylindrical housing which is arranged by a longitudinal exhaust air outlet (D) and supply air outlet (C). Partition into an air supply duct and an air discharge duct (Fig. 1, 2). is divided into within each channel

8. The device according to claim 1, characterized in that guide vane arrangements are aligned such that the axial fan, the capillary impeller (2) and the radial vane wheel (3) in 35 in both channels an air flow in a mutually opposite housing (10) with an axially directed exhaust air inlet ( A) and set directions.

Outside air inlet (B) are arranged, the outlet cross- Since an axial paddle can only work with low pressures and very cuts for the exhaust air flow (D) or the supply air flow (C) in low air flow rates, it is essential for the axial cut of the capillary impeller (2 ) corresponding- generation of opposing air currents, d. H. to pass through

chen (Fig. 3, 4). 40 push the air in one direction and suck in

9. The device according to claim 8, characterized in the other direction, unsuitable. The heat recovery is that the channels of the exhaust air and outside air inlets (A, B) of the correspondingly low. It also worsens housing (10) parallel to the ducts of the exhaust air and supply air, that outlets (D, C) are provided due to the limited delivery capacity of the axial fan, and that the capillary impeller (2) as a heat transfer insert is a very large-pore network-like and the radial paddle wheel (3) with transverse rotating structures must be used, the heat-storing axis in the duct of the exhaust air and supply air outlets (D, C) is insufficient.

are arranged opposite an intermediate wall opening (13). Another disadvantage of this fan is that it has to be installed in a building wall so that the

Exhaust air inlet and the supply air outlet inside as well as the outside air

50 inlet and the exhaust air outlet are on the outside or vice versa. The invention relates to a heat recovery device which results in a wind dependency of the fan. The for ventilation of rooms with a rotating fan works with wind fluctuations with fluctuating Lei heat transfer element, the stung with a partition or not at all, because the weak axial fan, the separate exhaust air and outside air inlets and additionally through the guide vanes and Heat transfer opposing supply air and exhaust air outlets is impaired in 55 use, the action of pressure against the adjacent connection and to which an air-conveying radial paddle wheel, which is connected to one another and flows through in the opposite direction, is assigned. cannot compensate for the openings in the housing. This too

It is known that the heat transfer effect of a rotation fluctuations affect the heat recovery. Furthermore, the heat transfer element for the heat recovery conditions uses the axial sequence of the fan components to exploit a solution from the exhaust air. In this case, the 60 long design is sucked in, which complicates the installation of the fan,

used, warm room air extracts the heat and in the case of an air conditioning fan it is known to be a

Transfer outside air area. The extracted outside air is used to use more powerful radial paddle wheel devices which extract heat extracted from the exhaust air and heat it (DE-OS 2536297). This works with two radial vane wheels

Outside air is blown into the room to be ventilated. It the. One radial paddle wheel is used to introduce air, which results in cost-saving ventilation through recovery 65 and a second one to release air and between one of the heat from the exhaust air. Exhaust air and one supply air outlet is far from the

In known heat-recovery devices (DE- radial paddle wheels a rotating heat transfer element-

PS1225 808, DE-PS1776198) is a capillary impeller from a ment of a disc of an asbestos honeycomb structure.

This is driven by its own motor, so that the energy requirement for the two fans and the heat exchanger is huge. Furthermore, because of the use of two fans and their space-consuming assignment to the heat transfer element, the air conditioning fan is not suitable for the installation, for. B. in a residential building. The running noises amplified by the fan doubling are also unpleasant for home use.

Furthermore, a radial blower is known (CH-PS 576075) which has guide elements fixedly connected to it for the purpose of increasing the air output of the blower inside or outside a capillary ring. The result is a radial fan with only one rotor, which consists of the capillary ring and the guide elements which rotate with it and which are intended to provide an additional drive for the air flow passing through the capillary ring in the radial direction. This radial fan with only a single rotor is not effective as a heat recovery device and is used exclusively for air delivery.