CN108496047B - 用于通风设备的过滤装置，有这种过滤装置的分散式居室通风设备和室内通风装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于分散式居室通风设备的室内通风装置，在此室内通风装置中的至少一台可逆式风扇(16)和至少一个蓄热元件(24)被补充配备有用于空气净化的静电沉淀器。此外，用于通风设备、尤其用于分散式居室通风设备的过滤装置包括空气通道(30)，该空气通道内有被要净化的气流强制流过、沿空气通道(30)规定区段延伸的静电沉淀器，所述过滤装置在空气通道的该规定的静电沉淀器区段(18)内，还附加地具有至少一个流入气流的蓄热元件(24)，静电沉淀器与蓄热元件在空间相互交叉。

Description

用于通风设备的过滤装置，有这种过滤装置的分散式居室通 风设备和室内通风装置
技术领域
本发明涉及一种用于通风设备、尤其用于分散式居室通风设备的过滤装置，一种具有这种过滤装置的分散式居室通风设备，以及一种尤其用于分散式居室通风设备的室内通风装置。
背景技术
可控式居室通风系统是节能和基本上气密设计的建筑物平稳工作的关键部件。通过使用可控式居室通风设备，能保持居室空气质量不变，原本通过窗户自然通风会造成的热损失也会降到最低程度。由此还将空气湿度保持在一个受控制的水平，从而避免生霉和其他因湿度引起的建筑物损坏。
术语“居室”与之相关地意味着其中的空气质量应予改善，以便人员逗留。这种系统例如也可以用于办公室，因此术语“居室通风系统”应理解为不限于在住宅建筑中使用。
在市场上区分集中式与分散式居室通风系统。
与集中式居室通风系统相比，近来在住宅建筑领域的分散式通风系统大量增加。这一方面源于制造成本越来越低，这便注定会将这种系统事后再加装在现有的建筑物内。分散式系统突出的优点还在于，可以取消通向中央热交换器的难以或根本不能进入的长的空气通道。这意味着在维护和卫生方面的一大优点。
为了使热损失最小，在前面提及的分散式居室通风系统中通常设置蓄热器，通过风扇换向为排气运行，蓄热器被向外导引的内部热空气加热，然后在相反的运行模式中，预热流入的通常较冷的外部空气。由此在已知的设备中热回收率达到＞80％。
此外对于这种居室通风设备在德国法律规定要过滤至少流入室内的空气。这种过滤通常借助滤垫之类进行。
近些年来已知，在空气中气动的直径为10μm或更小的微粒，所谓的尘埃，对人的健康会有多么严重的作用。这种尘埃粒子在呼吸时进入上呼吸道或肺内，并有可能从那里到达血液循环系统内，以及，取决于它们的型式及其毒性，会在体内酿成重大的健康损害。德国联邦环境局在当前的研究中得出，在德国每年平均有47000人基于尘埃污染过早死亡，例如由于急性呼吸道疾病或肺癌。这种情况在世界上许多其他大城市比德国更严重，尤其在亚洲。
传统的过滤器，例如滤垫，在它们的过滤效率方面，尤其在面对较小的颗粒如尘埃时，至少在应避免大的压力损失的情况下工作能力不是很强。此外，这种过滤介质不便于清洁或必须定期更换。若不这样做，则一方面意味着有卫生问题，另一方面由于过滤器被颗粒“堵塞”，使压力损失增大以及设备效率降低。
采用以几千伏高压工作的静电沉淀器或电过滤器(也已知作为电除尘装置)替代传统的过滤器。此时通过电荷沉积空气中存在的微粒。
为了清洁室内空气，已知尤其按所谓Penney原理设计的两级式静电沉淀器。在这里，要沉积的微粒首先通过所谓的电离器充电。这借助设置在带负电的板片之间、通常带正电的细的电晕放电线，通过所谓的电晕放电实现。然后，含有带电微粒的空气到达所谓的集电器内，它由互相平行排列分别带相反电荷的板片组成。带电的颗粒沉积在这些板片上(尤其带负电的板片上)，从而在板片后的空气基本上没有颗粒。
按Penney原理的静电沉淀器臭氧少和工作可靠。当然，这种静电沉淀器的结构长度很长，一方面基于所述的两级式结构，以及另一方面基于所需要的空气通过集电器必须经过的最小行程，为的是以良好的效益进行微粒的沉积。
因为典型的分散式居室通风设备直接安装在墙的穿孔内，所以可供使用的结构长度受限于能提供的墙厚，除非人们愿意容忍不雅致和结构技术并不适用的内或外侧结构。因此传统的居室通风设备已经面临一种技术性挑战，需要将所需要的部件，尤其是风扇，传统的过滤器、回收热量用的蓄热器等，尤其在墙厚小的情况下(例如在现房翻修时所规定的那样)，安置在可供使用的结构长度上。
对于静电沉淀器而言的另一个方面在于能量消耗。尽管典型的静电沉淀器功耗不是很高，然而基于在高压电源设备中的转换损失以及基于持续流动的放电电流，在居室范围内的静电沉淀器需要消耗数量级约10W的功率。在连续运行以及面临在分散式居室通风设备中通常要提供多个(至少两个)装置的情况下，这种功耗不能不令人关注。
发明内容
因此本发明的目的是，创造一种过滤装置和一种具有这种过滤装置的分散式居室通风设备以及一种室内通风装置，它们在结构尺寸紧凑的同时能够以节能的方式最佳地实现尘埃过滤。
上述目的借助具有权利要求1所述特征的过滤装置，具有权利要求8所述特征的分散式居室通风设备，以及具有权利要求12所述特征的室内通风装置来实现。
在各从属权利要求中说明本发明有利的扩展设计。
按本发明用于通风设备、尤其用于分散式居室通风设备的过滤装置包括空气通道，它有被要净化的气流强制流过、沿空气通道规定区段延伸的静电沉淀器，其中，所述空气通道规定的静电沉淀器区段附加具有至少一个流入气流的蓄热元件。
本发明特别适用于分散式居室通风设备，但也能用于在两个空气侧之间存在温度差的同时也存在过滤需要的、其它通风设备，例如还能用于集中式室内通风设备或汽车空调系统等。
按本发明的一个方面，组合静电沉淀器与蓄热器。尽管传统的静电沉淀器的一些元器件当然也有一定的固有蓄热能力。但对于力求达到在80％至90％范围内的热回收率而言，仅有这些元器件通常还远远不足以实现足够的热容量。按本发明应设置附加的蓄热元件，它们的蓄热能力明显超过静电沉淀器电极(或必要的固定装置等)的固有蓄热能力。
优选地，所述至少一个蓄热元件-与静电沉淀器电极相反-由电绝缘或导电性差的材料制成。
除了足够的单位热容量和在热交换器与气流之间足够的换热系数外，为了有效热回收需要足够的存储介质，它们通常不能仅仅通过静电沉淀器所必需的元器件提供。因此按一种优选的实施形式，蓄热元件有一个总的质量，它至少如对于静电沉淀器在技术上所必需的元器件质量的50％，优选地100％那么大。
以此方式，按本发明通过组合蓄热器/过滤器，应提供装置的至少一个显著的、优选大部分蓄热容量，典型地是5％至100％，特别优选地是25％至100％。必要时附加的蓄热容量还可以借助单独定位在过滤装置前或后附加的专用蓄热器补充；同样还可以使用附加的过滤器，例如涉及滤垫的传统过滤器。
集成在过滤器内附加的蓄热容量可例如借助设置在电容器板片之间附加的蓄热元件获得。作为替代或除此之外，也可以将基于其金属持性良好导电的电容器板片设计为特别能蓄热，当然在这种情况下沉积的微粒有可能影响热传输。因此最后的这项措施优选地适用于带正电的电容器板片，因为在Penney放电时微粒优先正预电离的情况下，带正电的微粒沉积在集电器负的板片上。
总之，所述至少一个蓄热元件和静电沉淀器优选地相互交叉为，使与所述至少一个蓄热元件交叉的所述静电沉淀器的轴向尺寸，小于单独的有相应工作能力的静电沉淀器的轴向尺寸与一个或多个单独的有相应工作能力的蓄热元件的轴向尺寸之和。
由此导致有效节省结构长度，从而使按本发明的过滤装置尤其适用于能安装在墙厚小的墙穿孔内的分散式室内通风设备，尽管如此，本发明的使用不应仅限于此。
使用于按本发明过滤装置的静电沉淀器优选地按Penney原理设计为两级式静电沉淀器，包括电离器和集电器。
所述至少一个蓄热元件可优选地设计为梳状，其中，所述至少一个梳状元件的各个齿，优选地伸入静电沉淀器优选地板片状集电器电极间空隙内。由此有效利用在集电器电极或板片之间的空间。根据蓄热元件的介电特性，在集电器板片之间余留空间内的场特性基于微粒沉积而得到改善或至少没有变坏。所述梳状元件可以设置在集电器板片的部分区域内，或同样板片状沿集电器板片之间较大的区域延伸，这也体现出气动优化。
所述至少一个蓄热元件优选地基本上由一种具有高热导率和蓄热能力强但优选不导电的材料制成，尤其用一种塑料或陶瓷材料制成。
此外，在本发明的范围内建议了一种具有如上所述过滤装置的分散式居室通风设备。
在过滤装置前或后优选地连接至少一台受控制器控制的电风扇，在居室通风设备处于正常工作模式时它换向运行，从而在内侧与外侧之间存在温差时能通过所述至少一个蓄热元件达到热量回收。
优选地，静电沉淀器设计用于过滤在送风工作模式时最初流入室内的空气，以及，静电沉淀器，尤其电离器，优选地仅在居室通风设备的送风工作模式时供电，而在排风工作模式时断开。
由此能达到显著节省能量，因为与持续运行相比较，从50％是用于外部空气输送出发，所述静电沉淀器典型地只还在50％的运行时间内才需要电能。如果分散式居室通风设备在某些状态下不运行，例如当依据有害物质传感器或CO2传感器的信号基于室内空气的质量不需要运行时，静电沉淀器同样可以自动断开。
以此为背景，对于本发明另一种可能的替代性的基本描述在于，提供一种通风设备，其包括至少一台可逆式运行的风扇以及一个可选的具有静电沉淀器的蓄热器，该静电沉淀器沿所述至少一台风扇的仅仅一个运行方向才以全部沉积功率工作。
此外，按一种实施形式，控制器有周期性激活和/或能人工激活的净化模式，此时在静电沉淀器断开的情况下以最大的功率向外吹风，并由此尽最大可能排除沉积的灰尘。
作为替代或除此之外，可以设置促动器(例如振动器或敲击器)，它促使或导致易于去除沉积的灰尘。
按一种优选的实施形式，包括电离器工作电压和集电器工作电压在内的静电沉淀器工作电压可以根据不同的参数改变，在这里，这些参数可选自空气输送方向、空气通流量、运行阶段、日期和时钟、内部温度、外部温度、通过网络传输的与所在地有关的尘埃值、空气湿度、关于主要平均粒度(农村/城市模式)的规定指标以及微粒传感器信号和/或尘埃阻力传感器信号。由此得出个性化适应具体工作条件的多种可能性。例如当颗粒传感器指示或借助气象数据或由网络(例如互联网)能得知外部空气只含少量微粒时，便可以降低或免去电过滤器的功率消耗。所述尘埃阻力传感器提供有关要去除的尘埃的单位阻力信息，并允许优化静电沉淀器的运行参数。此外，实时的空气湿度也能用来在空气湿度很高时控制电晕放电以及用于避免集电器电极之间火花放电。
为了达到上述目的，按本发明另一个方面建议一种室内通风装置，尤其用于分散式居室通风设备的室内通风装置，包括设计用于装入建筑物外墙内以及基本上水平延伸的空气通道，至少一台安装在空气通道内的可逆式风扇，以及至少一个设置在空气通道内的蓄热元件。所述室内通风装置的特征在于，在空气通道内还设置至少一个静电沉淀器，它优选地被要净化的气流强制流过。
这种室内通风装置在空气通道内部附加设置至少一个静电沉淀器，因而它不同于已知的用于分散式居室通风设备的室内通风装置。为了将这些构件安置在空气通道一般受墙壁结构厚度限制的长度上，这些构件，尤其蓄热元件与静电沉淀器，如前面已说明的那样可以相互交叉。但是如果有足够的结构长度可供使用，则这些构件也可以串联排列，无需交叉。
附图说明
下面借助附图表示的实施例详细说明本发明。其中：
图1示意表示按本发明分散式居室通风设备的剖视图；
图2示意表示静电沉淀器/蓄热器组合部件的透视图；
图3表示图2的分解图；
图4表示静电沉淀器/蓄热器组合部件另一个视图，其中详细表示透气的几何结构；以及
图5类似于图4表示一种作为替代方式的透气的几何结构。
具体实施方式
在图1中表示总体用10标示的按本发明的分散式居室通风设备，它将图1中处于右方的建筑物外侧，通过外部遮挡板14并经过设置在墙穿孔内的空气通道30，然后再通过内部遮挡板12与内室连接。气流借助可逆式轴向风扇16强制产生，所以可以按已知的方式选择将外部空气28向内或将内部空气向外输送。已知作为其替代方式，优选地用至少另一个气流方向相反的居室通风设备(图中没有表示)交替进行，此时这两个居室通风设备在内室互相流动连通。图中没有表示包括相应的使用者操作元件、通常由微处理器控制的相应的电控制系统。蓄热元件24保证热量回收，为此(如果外面比里面冷)首先通过排出的内部空气加热蓄热元件24，再将其储存的热量释放给外来的进气。
在本发明的范围内，蓄热元件24与静电沉淀器相互交叉成为一个共同的部件18。静电沉淀器按Penney原理多级式工作，并由电离器26和沿作用方向串联的集电器22组成，其中电离器26由被施加正高压的线架(Drahtharfe)构成，而集电器22主要由交替被施加正与负高压电荷的电容器板片22a、22b、22c构成。图中没有表示相应的高压供电引线和电源线路段。此外在静电沉淀器前连接机械的预过滤装置，它借助传统的过滤垫20构成。
为了维护和净化，相应的构件在拆卸内部或外部遮挡板12、14后可以从墙穿孔抽出，此时优选地高压电源通过图中未表示的接触汇流排和插销自动连接或脱开。图中没有具体表示其他详情，如供电引线、固定元件和高压电源线路段。
图2至5详细表示静电沉淀器与蓄热器之间的相互交叉。按图2和3，在本实施例中集电器的诸多分别被交替施加高压的平面式电极22a、22b、22c等被垂直布置，并以规则的间距穿过水平的梳状蓄热元件24a、24b、24c。电极22a-22c设计为比梳状蓄热元件24a-24c短，所以蓄热元件背对电离器26的后部区域超越集电器电极伸出。不过根据对冷凝水排放和微粒储存的要求，也可以考虑旋转90°的几何结构(垂直布置的蓄热元件和水平布置的集电器电极)或旋转45°或其他角度的几何结构，或还可以考虑在电极与蓄热器面积之间完全不同的分配，包括将蓄热元件集成在电极内。
总之，在本实施例中提供一种正交的格栅状结构(也可参见图4)，它总是造成大约为正方形的空气通道。蓄热元件由一种有高热容量基本上不导电的塑料或陶瓷材料构成。在图5所示作为替代的实施形式中，由蓄热元件与静电沉淀器组成的共同的部件18′有这样一种形状，亦即空气通道在其(就装配位置而言的)下侧有屋顶的形状，从而保证更好地排放有可能同时形成的冷凝水。
按一种图中没有表示的作为替代的实施形式，蓄热元件与静电沉淀器直线状前后串联(必要时通过其他构件如鼓风机彼此隔离)地设置在通过墙通道延伸的空气通道内，但是互不交叉。

Claims (11)

1.一种用于通风设备的过滤装置，包括空气通道(30)，该空气通道具有被要净化的气流强制流过、沿空气通道(30)规定区段延伸的静电沉淀器，其特征为：在空气通道(30)规定的静电沉淀器区段(18)内，附加设置至少一个流入气流的蓄热元件(24)，所述至少一个蓄热元件(24)与静电沉淀器相互交叉为，使与所述至少一个蓄热元件交叉的所述静电沉淀器的轴向尺寸，小于单独的有相应工作能力的静电沉淀器的轴向尺寸与一个或多个单独的有相应工作能力的蓄热元件的轴向尺寸之和。
2.按照权利要求1所述的过滤装置，其特征为，所述至少一个蓄热元件(24)由不导电或导电性差的材料制成。
3.按照权利要求1或2所述的过滤装置，其特征为，一个或多个蓄热元件(24)的总质量是静电沉淀器的所必需元器件的质量的至少50％。
4.按照权利要求1或2所述的过滤装置，其特征为，所述至少一个蓄热元件(24)基本上由一种具有高热导率和蓄热能力强的材料制成。
5.按照权利要求1或2所述的过滤装置，其特征为，静电沉淀器设计为包括电离器(26)和集电器(22)的两级静电沉淀器。
6.按照权利要求1或2所述的过滤装置，其特征为，所述至少一个蓄热元件(24)设计为梳状，其中，所述至少一个梳状元件的各个齿伸入静电沉淀器的集电器(22) 电极间空隙内。
7.一种具有按照权利要求1至6之一所述过滤装置的分散式居室通风设备，其特征为：在过滤装置前或后连接至少一台受控制器控制的电风扇(16)，在居室通风设备处于正常工作模式时它换向运行，从而在内侧与外侧之间存在温差时能通过所述至少一个蓄热元件(24)达到热量回收。
8.按照权利要求7所述的分散式居室通风设备，其特征为，静电沉淀器设计用于过滤在送风工作模式时最初流入室内的空气；以及，静电沉淀器仅在居室通风设备的送风工作模式时供电，而在排风工作模式时断开。
9.按照权利要求7或8所述的分散式居室通风设备，其特征为，控制器有周期性激活和/或能人工激活的净化模式，在净化模式中，在静电沉淀器断开的情况下以最大的功率向外吹风；和/或，设有用于周期性消除沉积微粒的机械促动器。
10.按照权利要求7或8所述的分散式居室通风设备，其特征为，包括电离器(26)工作电压和集电器(22)工作电压在内的静电沉淀器工作电压可以根据不同的参数改变，其中，这些参数可选自空气输送方向、空气通流量、运行阶段、日期和时钟、内部温度、外部温度、空气湿度、通过网络传输的与所在地有关的尘埃值、关于主要平均粒度的指标以及尘埃阻力传感器信号。
11.一种室内通风装置，包括
-设计用于装入建筑物外墙内以及基本上水平延伸的空气通道(30)，
-至少一台安置在空气通道(30)内的可逆式风扇(16)，以及
-至少一个按照权利要求1至6之一所述的过滤装置。
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