CZ2009192A3 - Tepelný výmeník - Google Patents
Tepelný výmeník Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2009192A3 CZ2009192A3 CZ20090192A CZ2009192A CZ2009192A3 CZ 2009192 A3 CZ2009192 A3 CZ 2009192A3 CZ 20090192 A CZ20090192 A CZ 20090192A CZ 2009192 A CZ2009192 A CZ 2009192A CZ 2009192 A3 CZ2009192 A3 CZ 2009192A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- heat exchanger
- air
- inlet
- outlet
- cooler
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 description 113
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 11
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 10
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 229910001234 light alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24V—COLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F24V99/00—Subject matter not provided for in other main groups of this subclass
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/0233—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with air flow channels
- F28D1/024—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with air flow channels with an air driving element
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
- F28F2250/08—Fluid driving means, e.g. pumps, fans
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Tepelný výmeník sestává z telesa (1) výmeníku opatreného vnitrním prostorem se vstupem (7) a výstupem (5) vháneného vzduchu, ve kterém je umístený trubkový chladic (2) se vstupním otvorem (4) a výstupním otvorem (6) pro odcerpávaný vzduch. Ve vstupním otvoru (4) a/nebo ve výstupu (5) jsou umísteny vstupní turbína (9) a/nebo výstupní turbína (10) s elektromotory a ve výstupním otvoru (6) a/nebo vstupu (7) jsou umísteny tryska (11) vnitrního prostoru a/nebo tryska (12) chladice (2). Propojení trysek (11, 12) a turbín (9, 10) s telesem (1) výmeníku a trubkovým chladicem (2) je vzduchotesné. Výhodne je trubkový chladic (2) prímý a je opatren plechovými žebry. Výhodne je teleso (1) výmeníku opatreno alespon ctyrmi vnitrními príckami (3) dosedajícími na trubkový chladic (2) ci uzavíratelným otvorem (8). Alespon jeden elektromotor a/nebo alespon jedna tryska je/jsou s výhodou opatritelné regulátorem. Ve vstupním otvoru (4) a/nebo vstupu (7) jsou umístitelné filtry.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká tepelného výměníku sestávajícího z tělesa výměníku opatřeného vnitřním prostorem se vstupem a výstupem vháněného plynného media, dále jen vzduchu, ve kterém je umístěn trubkový chladič se vstupním otvorem a výstupním otvorem pro odčerpávaný vzduch.
Dosavadní stav techniky
Ceny energií neustále rostou a tak lidstvo stojí před problémem, jak větrat a vytápět uzavřené prostory, jako jsou byty atp., bez zbytečných ztrát tepla, které podstatně zvyšují náklady na jejich provoz.
Dosud se používá především samostatné vytápění a větrání, v horkých dnech klimatizace, v některých případech technika rekuperace vzduchu, nebo je rekuperovaný vzduch dodatečně přihříván. Zařízeni jsou složitá, náročná na výrobu i údržbu a nezhodnocují v potřebné míře
Neodstraňují ztráty tepla prostorů.
energii nutnou pro jejich provoz, vznikající větráním uzavřených
Podstata vynálezu
Výše tepelným uvedené nedostatky sestáváj ícím výměníkem vnitřním prostorem jsou do značné míry z tělesa výměníku se vstupem a výstupem vháněného odstraněny opatřeného vzduchu, ve kterém je umístěn trubkový chladič se vstupním otvorem a výstupním otvorem pro odčerpávaný vzduch, podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že ve vstupním otvoru a/nebo ve výstupu ····
-2jsou umístěny vstupní turbína a/nebo výstupní turbína s motorem, dále jen elektromotorem. Ve výstupním otvoru a/nebo vstupu jsou umístěny tryska vnitřního prostoru, dále jen tryska komor a/nebo tryska chladiče, přičemž velikost podtlaku ve vnitřním prostoru je rovna 0,8 až 0,2 velikosti vnějšího tlaku a velikost přetlaku v trubkovém chladiči je rovna 1,2 až 2 velikosti vnějšího tlaku. Propojení trysek a turbín s tělesem výměníku a trubkovým chladičem je vzduchotěsné.
Tepelný výměník tak sestává z kombinace vysoce účinného tepelného výměníku s výkonnou turbinou poháněnou elektromotorem, pro kompresi odčerpávaného vzduchu, umístěnou v prostoru vstupního otvoru odčerpávaného vzduchu a/nebo pro odsávání vháněného vzduchu z tepelného výměníku, umístěnou v prostoru výstupu vháněného vzduchu, kdy dostatečný přetlak a podtlak je spoluurčen tryskami komor a chladiče, umístěnými ve výstupním otvoru odčerpávaného vzduchu a vstupu vháněného vzduchu tepelného výměníku. Vyvolané adiabatické děje v tepelném výměníku a za ním, včetně tepla z turbín a elektromotorů, jsou využity k ohřátí vháněného vzduchu, kterým je pak vyhříván a současně i větrán uzavřený prostor, podle tohoto vynálezu.
Propoj ení trysek a turbín s tělesem výměníku a trubkovým chladičem je vzduchotěsné.
Všechny části, včetně turbín s elektromotory a propojení na rozvody vzduchu, jsou instalovány v dostatečně pevných pouzdrech z tepelně izolačních materiálů pro zabránění ztrát tepla.
Vynález představuje velmi výhodné a pojetím převratné, řešení. Větrání skloubené s velmi efektivní výměnou tepla a potřebným ohřevem vstupujícího čerstvého vzduchu využívajícím vyvolané adiabatické děje, je zajištěno ziskovým tepelným výměníkem. Přitom potřebné navýšení původní teploty je dosaženo adiabatickým stlačením a rozpínáním vzduchu v samotném tepelném ····
-3výměníku a za nim, včetně využití veškeré elektrické energie dodávané do motorů ventilátorů k ohřevu vzduchu. Tento systém dosahuje podstatně většího zvýšení teploty vzduchu, než odpovídá množství dodané elektrické energie. Je to dáno právě originální kombinaci vysoce účinného tepelného výměníku a v něm vyvolaných adiabatických dějů při stlačení a rozpínání vzduchu.
Vzduch odčerpávaný z uzavřeného prostoru je ohřát při chlazení elektromotorů turbíny a pak stlačován turbínou do trubek chladiče. Na koncích trubek chladiče nebo ve výstupním otvoru pro výstup odčerpávaného vzduchu je umístěna tryska chladiče, která je určena k omezení volného průchodu odčerpávaného vzduchu a tak je v trubkách chladiče vytvořen značný přetlak. Původní teplota odčerpávaného vzduchu je tedy nejprve navýšena o teplotu adekvátní teplu dodanému při chlazení turbíny s elektromotorem, kinetické energii plynu dodané vlastní turbínou a energii vznikající třením v turbíně a plynu. Takto předehřátý vzduch navýší teplotu ještě adiabatickým stlačením v trubkách chladiče. Tam je ochlazen na teplotu odpovídající teplotě vstupujícího vháněného vzduchu a účinnosti tepelného výměníku. Po průchodu tryskou chladiče dojde k prudkému adiabatickému rozpínání a dalšímu ochlazení vzduchu na teplotu výrazně nižší než je teplota vzduchu vháněného, tím je dosaženo energetického vyrovnání celého zařízení.
Vzduch vháněný do uzavřeného prostoru prochází nejprve tryskou komor, umístěnou ve vstupu vzduchu do první komory, umístěné v části před koncem chladiče. Ta je určena k omezení volného průchodu vháněného vzduchu a snižuje podstatně jeho tlak. Vyvolané adiabatické rozpínání v komorách tepelného výměníku ochladí vháněný vzduch v komorách o několik °C. Adiabatické stlačení vzduchu v trubkách chladiče a adiabatické rozpínání vzduchu v komorách tepelného výměníku zvyšuje uvnitř ····
-4tepelného výměníku rozdíl teplot mezi vzduchem odčerpávaným a vháněným. Pokud je účinnost tepelného výměníku například 95%, pak se zde vháněný vzduch ohřeje o 95% z uvedeného rozdílu,
Z poslední komory odsává a současně i ohřívá vzduch druhá turbína. Za turbínou dochází k dalšímu adiabatickému stlačení na tlak okolního vzduchu a tím k jeho dalšímu ohřevu. Tento zpětný adiabatický děj ohřeje vháněný vzduch o dalších několik °C.
Turbiny s elektromotory jsou umístěny v izolačních pouzdrech tak, aby byly plně chlazeny procházejícím vzduchem, tj. první vzduchem odčerpávaným a druhá vzduchem vháněným. Elektrická energie do nich dodávaná se tak zcela promění v teplo ohřívající odčerpávaný a vháněný vzduch. Jde jak o teplo dodané přímo ohříváním motorů, tak i o energii kinetickou která se u plynu změní vnitřním třením opět v teplo, jakmile ustane proudění vzduchu po průchodu do uzavřených prostor. Obdobně třeni v turbínách se bezezbytku promění na teplo ohřívající vzduch.
Původní teplota vháněného vzduchu do větrané místnosti je tedy navýšena o teplotu odpovídající elektrické energií dodané do elektromotorů turbín, ta může dosahovat 15 až 40 °C i více, navýšeni teploty výměnou tepla v tepelném výměníku a výše popsanými adiabatickými ději, které může dosahovat navýšení o 10 až 40 °C i více. Výsledná teplota vháněného vzduchu je tedy navýšena o 25 až 80°C i více, oproti teplotě odčerpávaného vzduchu, při zachování stejného množství odčerpávaného i vháněného vzduchu a tímto způsobem je větraný prostor i vytápěn, výsledné navýšení je dáno zejména výkonem turbín a dosaženým tlakem v trubkách chladiče a podtlakem v komorách tepelného výměníku. Je sníženo pouze o ztrátu v tepelném výměníku, danou jeho účinností, jak je popsáno výše.
-5Pro zachováni stejného množství vzduchu odčerpávaného i vháněného je výhodné ziskový tepelný výměník doplnit zařízením pro indikaci množství procházejícího vzduchu. S tím souvisí i nutnost regulovat průchod vzduchu jak v části pro vhánění tak i odčerpávání vzduchu. Je to možno zajistit jednak regulací výkonu alespoň jednoho z elektromotorů, nebo změnami průřezu trysky chladiče nebo trysky komor, nebo kombinací obojího, podle účelu, pro který má být ziskový výměník použit.
Tepelný výměníkový systém zaručuje potřebnou účinnost převyšující 95 % při stejném objemu vstupujícího a odčerpávaného vzduchu. Pro potřeby ziskového tepelného výměníku jsou nutné 4 a více komor, je tedy možno přidat ještě 1 nebo více příček. Je však možno použít i jiný typ tepelného výměníku s požadovanou vysokou účinností a vzduchotěsně oddělenými částmi pro vháněný a odčerpávaný vzduch, ve kterém je možno část určenou pro odčerpávaný vzduch natlakovat a v části pro vháněný vzduch vytvářet podtlak, např. vícestupňový tepelný výměník.
Ziskový tepelný výměník je určen především pro větrání a vytápění uzavřených prostorů, tedy bytů, kanceláří, provozů atp. Pokud jsou větrané prostory dobře tepelně izolovány a je zachována podmínka, že množství odčerpávaného a vháněného vzduchu ziskovým tepelným výměníkem je stejné, nedochází k vytlačování teplého vzduchu z větraného prostoru ven, ani k vtahování studeného vzduchu zvenku, takže tepelné ztráty jsou daný jen teplem procházejícím pláštěm, čili stěnami větraného prostoru a úniky při otevírání dveří atp. Ztráty větráním, které tvoří základní položku ve ztrátách tepla, odpadají. S výhodou je použito prachových a pylových filtrů na vstupech vháněného i odčerpávaného vzduchu, které omezují znečišťování zařízení a pronikání prachu a pylu do větraných a vytápěných prostorů.
-6Pokud se zamění umístěni trysek a turbín na tepelném výměníku, může být ziskový tepelný výměník použit i k ochlazení vzduchu, jako klimatizace, je možno jej použit do uzavřených prostorů k ochlazení vstupujícího vzduchu. Opět je jeho výhodou souběžné větrání a ochlazování vzduchu. Při zachování stejného množství odčerpávaného a vháněného vzduchu nedochází k přičerpávání teplého vzduchu zvenčí. Pokud je tedy prostor dostatečně tepelné izolován, jsou náklady na větrání a ochlazení vzduchu minimální.
Výhodami tohoto řešení jsou především nízká cena, nenáročnost na výrobu a instalaci, vysoká životnost a snadná údržba, která toto zařízení činí dostupným pro širokou veřejnost. Navíc nevzniká při jeho provozu žádná ekologická zátěž. Je-li soustava doplněna filtry, časovým spínačem a termostatem, zajistí sama osobě vysoký komfort prostředí, s požadovanou teplotou, čistotou i vlhkostí vzduchu a především vždy vyvětranou. To vše při značné úspoře nákladů na vytápění, která u dobře izolovaných bytů přesahuje až 50 %.
Přehled obrázků na výkresech
Ziskový tepelný výměník podle tohoto vynálezu, bude podrobněji popsán na konkrétních příkladech provedení s pomocí přiložených výkresů, kde na obr. 1 je znázorněn ziskový tepelný výměník v bočním řezu. Na obr. 2 je znázorněn ziskový tepelný výměník v pohledu z pravého boku. Na obr. 3 znázorněn v pohledu zdola. Na obr. 4 je znázorněn, pro náš příklad použitý, výměníkový tepelný systém v čelním řezu. Na obr. 5 je znázorněn tepelný výměníkový systém v pohledu shora s vyznačením vnitřního uspořádání.
-7Příklady provedení technického řešeni
Příkladný ziskový tepelný výměník sestávající z vysoce účinného tepelného výměníku, kdy je použit tepelný výměníkový systém dle přihlášky vynálezu CZ PV 2003-1875, sestávající z tělesa 1 výměníku opatřeného vnitřním prostorem se vstupem 7 a výstupem 5 vháněného vzduchu, se vstupním otvorem 4 a výstupním otvorem 6 pro odčerpávaný vzduch. Ve vstupním otvoru 4 ve výstupu 5 jsou umístěny turbína 9. s elektromotorem pro kompresi odčerpávaného vzduchu a turbína 10 s elektromotorem pro odsávání vháněného vzduchu a dále ve výstupním otvoru 6 a vstupu 7 jsou umístěny tryska 12 chladiče a tryska 11 komor, přičemž tryska 12 chladiče je s výhodou umístěna na dolní straně tělesa výměníku. Propojení trysek 11, 12 a turbín £, 10 s tělesem 1 výměníku a trubkovým chladičem 2. je vzduchotěsné. Všechny části, včetně pouzder pro instalaci turbín 9, 10 s elektromotory a propojení na rozvody vzduchu jsou vyrobeny z tepelně izolačních a dostatečně pevných materiálů pro zabránění ztrátám tepla a deformací zařízení.
v příkladu ziskového tepelného výměníku v základním provedení je vzduch odčerpávaný z větraného prostoru vháněn turbínou 10 do trubek chladiče 2. Na koncích trubek chladiče 2 nebo ve výstupním otvoru £ pro výstup odčerpávaného vzduchu, je umístěna tryska 12 chladiče 2, která brání volnému průchodu odčerpávaného vzduchu a tak se v trubkách chladiče 2 vytváří značný přetlak. Vzduch vháněný do větraného prostoru prochází nejprve tryskou 11 komor, umístěnou v prostoru vstupu Ί_ vzduchu do první komory, která je umístěna v části tepelného výměníku blíže k trysce 12 chladiče 2, tedy v prostoru posledního dílu chladiče 2. Ta omezuje volný průchod vháněného vzduchu a snižuje podstatně jeho tlak v komorách tepelného výměníku. Z poslední komory odčerpává vzduch druhá turbína 9.
····
-8Turbíny 9, 10 s elektromotory jsou umístěny v otvorech a pouzdrech tak, aby byly plně chlazeny procházejícím vzduchem, tj . první vzduchem odčerpávaným a druhá vzduchem vháněným. Je výhodné umístit je přímo v tělese tepelného výměníku. Přitom je nutno zachovat vzduchotěsnost napojení turbiny na vlastní trubky chladiče 2 v prvém případě i napojení na poslední komoru tepelného výměníku v druhém případě. Stejně tak musí být vzduchotěsně napojen výstup z trubek chladiče 2 na trysku 12 chladiče 2 a vývod z poslední komory tepelného výměníku na trysku 11 komor. Vzduchotěsné odděleni komor od trubek chladiče 2 je samozřejmosti. Celý systém, tj. tepelný výměník včetně elektromotorů a turbín a propojení s větraným prostorem i vnějším prostředím musí být provedeno tepelně izolovaným pouzdrem a potrubím s dostatečnou tepelnou izolací, aby nedocházelo ke ztrátám tepla stěnami tepelného výměníku nebo pouzdry kolem motorů a turbín, případně rozvody vzduchu. Těleso tepelného výměníku, trubky chladiče a případně i další díly propojující turbíny s tepelným výměníkem musí být vyrobeny z materiálů dostatečně pevných, aby odolaly bez deformací tlaku i podtlaku a případně i vibracím vytvářeným elektromotory a turbínami.
Pro zachování stejného množství vzduchu odčerpávaného i vháněného je výhodné ziskový výměník doplnit zařízením pro indikaci a regulací množství procházejícího vzduchu. Je to možno zajistit jednak regulací výkonu alespoň jednoho z elektromotorů, nebo změnami průřezu trysky chladiče nebo trysky komor, nebo kombinací obojího, podle účelu, pro který má být ziskový výměník použit,
Umístění ziskového výměníku je možné jak uvnitř větraných prostorů, tak vně, především přímo na zdech budov, obdobně jako u klimatizací. U bytů se předpokládá umístění především vně, aby »·« ··; : · ·,.: · *·: ·.: ; ·: ·./ ··
-9do místnosti nepronikal hluk elektromotorů a turbín. Rozvody pak odčerpávají vzduch například z kuchyně a vhání jej do místností tak, aby vháněný vzduch postupoval od nejvzdálenějších části místností do chodeb a tudy dále k místu odčerpávání vzduchu. To je s výhodou umístěno v kuchyni bytu atp. Tak je zajištěna velmi účinná výměna vzduchu, kdy čistý a ohřátý vzduch vytlačuje postupně původní vzduch a zajišťuje tak dokonalé vyvětrání a vytápění místností. Rozvody mohou být z trubek, plochého potrubí nebo i vestavěnými kanálky. Je však nutno dodržet příslušné průřezy, aby nevznikaly nadměrné odpory pro průchod vzduchu, s výhodou je použito prachových a pylových filtrů na vstupech vháněného i odčerpávaného vzduchu, které omezují znečišťování zařízení a pronikání prachu a pylu do větraných a vytápěných prostorů.
V praxi postačí, u bytů o podlahové ploše 60 až 90 m2, k vyvětrání a v chladných dnech i k vytápění, spustit ziskový tepelný výměník denně na dobu přibližně 1,5 hod., rozdělenou do 4 úseků v trvání 15 - 30 - 15 - 30 minut. Při celkovém příkonu turbín například 1,5 kw, je tedy denně spotřebováno pouze 2,25 kWh, cenově tedy do 20,- Kč denně. Tyto náklady se snižují dále výhodnými tarify za odběr elektrické energie, dle uzavřených smluv. Rozměry samotného chladiče 2, které limitují celkový rozměr ziskového tepelného výměníku, postačí u hliníkového chladiče obdobného automobilovému, 100 x 25 x 4 cm. Turbíny 9 a 10 s elektromotory jsou obdobné jako u vysavačů. Je však třeba snížit jejich hlučnost, například tím, že turbíny jsou vyrobeny z odlitků z lehkých slitin, namísto plechových. Ziskový tepelný výměník se dá v základní části - bez příslušenství - vyrobit v rozměrech 140 x 35 x 30 cm. Váha se pohybuje kolem 8 kg. Výhodnost tohoto systému je evidentní. Je-li soustava doplněna časovým spínačem, filtry a termostatem, zajistí sama osobě vysoký komfort prostředí, s požadovanou teplotou, vlhkostí *···
- 10vzduchu a především vždy vyvětranou. To vše při značné úspoře nákladů na vytápění, která u dobře izolovaných bytů přesahuje až 50% .
Pro lepši pochopeni výhodnosti zařízeni je uveden zjednodušený praktický příklad výpočtu pro zcela konkrétní podmínky prostředí a parametry zařízení.
Hodnoty veličin a jejich použití pro výpočet jsou přibližné, ale reálné, např. hodnoty týkající se turbín a elektromotorů jsou obdobné, jaké dosahují současné vysavače. Vzduch;
měrná hmotnost ς = 1,28 (kg/m3) měrná plynová konstanta r = 800 (J/kg°K) tlak okolního vzduchu: px = 100 000 (Pa) venkovní teplota: to = 0 °C t j . To = 273 °K vnitřní teplota: tv = 20 °C tj . Tv = 293 °K Poissonova konstanta pro vzduch: κ - 1,3
Turbíny a tepelný výměník:
příkon turbín: Pi = P2 = P = 1000 W účinnost tepelného výměníku: 95 % přetlak: 125000 Pa podtlak: 75000 Pa množství čerpaného vzduchu: V - 0,05 m 3/s
Použité vztahy:
(p2V2 - P1VJ . T =--------------- p = v.g.r.ůt ; pxV/ = p2V2 K
PiVx
Vlastní výpočet určil konečnou teplotu vháněného vzduchu:
t = 95,63 (°C) ♦ ···
- 11 Za daných podmínek by došlo k ohřátí vháněného vzduchu z 0 °C na 95,63 °C. Z toho přibližně polovinu tvoři nárůst teploty z adiabatických dějů.
Pro představu o výhodnosti vynálezu je uvedeno porovnání s klasickým větráním doplněným ohřevem na teplotu vzduchu dodanou ziskovým tepelným výměníkem, při venkovní teplotě 0 °C a vnitřní 20 °C, pro byt o ploše 72 m2 a objemu 180 m3:
a) energie potřebná pro klasickou výměnu vzduchu s předehřátím z 0 QC na 96 °C:
Q - V.g.r.ůt ; Q = 180.1,28.800.96 = 17694720 (J) = 17,7 (MJ) =4,9 (kWh)
b) energie spotřebovaná stejnou výměnou vzduchu ziskovým tepelným výměníkem:
Q = P.t ; Q = 2000.3600 = 7200000 (Ws) = 7,2 (MJ) = 2 (kWh)
Řešení podle vynálezu má tedy zhruba 2,5 krát nižší spotřebu energie a tomu odpovídající náklady na provoz.
V dalším příkladu je výměník určen k ochlazení vzduchu ve větraných místnostech - tedy jako klimatizace:
Principu ziskového výměníku lze využít i k obrácenému efektu, tj. k ochlazováni vzduchu vháněného do větraného prostru. Je však nutno upravit jej tak, že turbíny 9, 10 s motory budou umístěny tak, že první turbína 9. odsává odčerpávaný vzduch z trubek chladiče 2 a druhá turbína 10 vtlačuje vháněný vzduch do poslední komory tepelného výměníku. Tryska 12 chladiče 2 je umístěna ve vstupním otvoru 4 odčerpávaného vzduchu do trubek chladiče 2 a tak při provozu dochází ke snížení tlaku uvnitř trubek chladiče 2 a tak i ke ·♦··
- 12 snížení jeho teploty. Tryska 11 komor je umístěna v poslední komoře a zvyšuje tak tlak i teplotu vzduchu uvnitř komor tepelného výměníku. Po průchodu tryskou komor dojde k adiabatickému rozpínáni vzduchu vháněného do větraných prostor. Tím je také podstatně ochlazen až na výrazně nižší teplotu než je teplota odčerpávaného vzduchu. Tímto uspořádáním elektrická energie, dodávaná do elektromotorů a tepelná energie vznikající třením v turbině, ohřívá přímo odčerpávaný vzduch až za tepelným výměníkem a tedy bez vlivu na teplotu vháněného vzduchu do větraných prostorů. Obě energie z turbiny a motoru vhánějící vzduch do větraných prostorů se promítají do zvýšení teploty vháněného vzduchu před vstupem do první komory tepelného výměníku a ta je uvnitř tepelného výměníku eliminována v závislosti na účinnosti tepelného výměníku, kdy je vháněný vzduch ochlazen až téměř na teplotu odčerpávaného vzduchu v koncové části trubek chladiče
2. Přitom elektromotor druhé turbiny 10 a ona sama může být samostatně chlazena venkovním vzduchem, takže teplotu vzduchu ve vlastním tepelném výměníku nezvyšují.
Průmyslová využitelnost
Tepelný výměník podle tohoto technického řešení nalezne uplatněni především při větrání a vytápění uzavřených prostorů, tedy bytů, kanceláří, provozů atp. Ziskový tepelný výměník je rovněž možné použít k ochlazení vzduchu nebo jako klimatizace.
Claims (7)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Tepelný výměník sestávající z tělesa (1) výměníku opatřeného vnitřním prostorem se vstupem (7) a výstupem (5) vháněného vzduchu, ve kterém je umístěn trubkový chladič (2) se vstupním otvorem (4) a výstupním otvorem (6) pro odčerpávaný vzduch, vyznačující se tím, že ve vstupním otvoru (4) a/nebo ve výstupu (5) jsou umístěny vstupní turbína (9) a/nebo výstupní turbína (10) s elektromotory a ve výstupním otvoru (6) a/nebo vstupu (7) jsou umístěny tryska (11) vnitřního prostoru a/nebo tryska (12) chladiče (2), přičemž velikost podtlaku ve vnitřním prostoru je rovna 0,8 až 0,2 velikosti vnějšího tlaku a velikost přetlaku v trubkovém chladiči (2)je rovna 1,2 až 2 velikosti vnějšího tlaku a propojení trysek (11), (12) a turbín (9), (10) s tělesem (1) výměníku a trubkovým chladičem (2) je vzduchotěsné.
- 2. Tepelný výměník podle nároku 1, vyznačující se tím, že trubkový chladič (2) je přímý a je opatřen plechovými žebry.
- 3. Tepelný výměník podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že těleso (1) výměníku je opatřeno alespoň čtyřmi vnitřními příčkami (3) dosedajícími na trubkový chladič (2).
- 4. Tepelný výměník podle kteréhokoli z uvedených nároků, vyznačující se tím, že těleso (1) výměníku je opatřeno uzavíratelným otvorem (8).
- 5. Tepelný výměník podle kteréhokoli z výše uvedených nároků, vyznačující se tím, že všechny části včetně propojení na ·· ····-14rozvody vzduchu jsou vyrobeny z tepelně izolačních, dostatečně pevných materiálů pro zabráněni ztrát tepla a deformací zařízeni.
- 6. Tepelný výměník podle kteréhokoli z výše uvedených nároků, vyznačující se tím, že alespoň jeden elektromotor a/nebo alespoň jedna tryska je opatřen regulátorem.
- 7. Tepelný výměník podle kteréhokoli z výše uvedených nároků, vyznačující se tím, že ve vstupním otvoru (4) a/nebo vstupu (7) jsou umístěny filtry.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20090192A CZ2009192A3 (cs) | 2009-03-30 | 2009-03-30 | Tepelný výmeník |
| PCT/CZ2010/000036 WO2010111978A2 (en) | 2009-03-30 | 2010-03-30 | Heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20090192A CZ2009192A3 (cs) | 2009-03-30 | 2009-03-30 | Tepelný výmeník |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2009192A3 true CZ2009192A3 (cs) | 2010-10-13 |
Family
ID=42828752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20090192A CZ2009192A3 (cs) | 2009-03-30 | 2009-03-30 | Tepelný výmeník |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2009192A3 (cs) |
| WO (1) | WO2010111978A2 (cs) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114060925B (zh) * | 2021-11-16 | 2024-12-06 | 广东信稳能控技术研究有限公司 | 绿色环动空调室内机 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3006318C2 (de) * | 1980-02-20 | 1986-08-07 | MLL Maximal Lärmschutz-Lüftungen GmbH | Lüftungsvorrichtung |
| DE3230279A1 (de) * | 1982-08-14 | 1984-02-16 | Fulgurit Gmbh & Co Kg | Vorrichtung zur raumbelueftung |
| DE19902267C2 (de) * | 1999-01-21 | 2002-10-31 | Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg | Lüftungsgerät |
| CZ300488B6 (cs) * | 2003-07-04 | 2009-06-03 | Výmeníkový tepelný systém |
-
2009
- 2009-03-30 CZ CZ20090192A patent/CZ2009192A3/cs unknown
-
2010
- 2010-03-30 WO PCT/CZ2010/000036 patent/WO2010111978A2/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2010111978A3 (en) | 2011-03-31 |
| WO2010111978A2 (en) | 2010-10-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN202403377U (zh) | 排气温差对外热交换器均温的空调装置 | |
| JP5094894B2 (ja) | 空調システム | |
| CN110360622A (zh) | 厨房空气调节系统 | |
| CN103032160B (zh) | 大功率集装箱式柴油发电机组 | |
| US20110023517A1 (en) | Facility for producing sanitary hot water for congregate housing | |
| US6082094A (en) | Ventilation system for acoustic enclosures for combustion turbines and air breathing heat engines | |
| US8381541B2 (en) | Air conditioning device utilizing temperature differentiation of exhausted gas to even temperature of external heat exchanger | |
| WO2011089728A1 (ja) | 換気端末装置および換気システム | |
| CN101240917A (zh) | 用于使建筑物中的空间冷却和变暖的设备 | |
| CZ2009192A3 (cs) | Tepelný výmeník | |
| CN204693673U (zh) | 半导体制冷模块及抽油烟机 | |
| CN102878618A (zh) | 空调系统 | |
| JP2015129621A (ja) | 熱交換型換気システム | |
| CN204513686U (zh) | 高压变频器室降温装置 | |
| CN103726997B (zh) | 一种海上风力发电机组的机舱冷却装置 | |
| CN107166516A (zh) | 一种室内外空气交换保温调节装置 | |
| CN220852284U (zh) | 一种空压机热能回收装置 | |
| CN201569105U (zh) | 一种新型墙式通风装置 | |
| CN204693887U (zh) | 半导体制冷模块及抽油烟机 | |
| JP6162424B2 (ja) | ガスタービン発電プラント及び複合発電設備 | |
| RU126096U1 (ru) | Система обогрева производственного помещения с установленным оборудованием | |
| CN202221155U (zh) | 三元体热风炉 | |
| CN207299114U (zh) | 一种燃气无水散热器机组 | |
| CN201069285Y (zh) | 一种热泵热水机组 | |
| CZ305130B6 (cs) | Tepelné centrum vzduch/vzduch |