CZ300914B6

CZ300914B6 - Nezávislá jednotka k výmene tepla, zejména k ventilaci budovy

Info

Publication number: CZ300914B6
Application number: CZ20011051A
Authority: CZ
Inventors: Rylewski@Eugeniusz
Original assignee: Masa-Therm S. A.
Priority date: 1998-09-25
Filing date: 1999-09-23
Publication date: 2009-09-09
Also published as: EP1119728A1; CA2344227C; FR2783901B1; CZ20011051A3; ES2242450T3; EP1119728B1; HUP0103579A2; DE69925295T2; DK1119728T3; ATE295514T1; CA2344227A1; DE69925295D1; PT1119728E; PL346936A1; HUP0103579A3; US7036560B1; FR2783901A1; WO2000019151A1; PL194342B1; AU2253400A

Abstract

Nezávislá jednotka k výmene tepla umístená uvnitr budovy, která sestává z pouzdra (12) s príckami (14, 30), jež vymezují dva prostory pro prutok fluida o tvarovaném prurezu a z prostredku pro cirkulaci vzduchu (38, 44, 46), které umožnují jeho protiproudovou cirkulaci v obou kanálech pro prutok fluida, pricemž na jedné strane jde o proud vzduchu cistého (AN), který je odebírán z vnejšku budovy, a na druhé strane jde o proud vzduchu vydýchaného (AV), který se odebírá z vnitrku budovy, a ve které prícky vymezující prostory pro prutok fluida zahrnují ohebnou tenkou planžetu (30) se záhyby (32), pricemž uvedené prícky jsou schopny se deformovat v dusledku príslušného tlaku proudu cistého vzduchu (AN) a proudu vzduchu vydýchaného (AV), a pricemž prostredky pro cirkulaci vzduchu zahrnují nejméne jeden vstupní ventilátor (38) v nezávislé jednotce výmeny tepla usporádaný ve strední cásti pouzdra (12) pro prívod proudu cistého vzduchu (AN) dovnitr budovy z vnejšku a dva výstupní ventilátory (44, 46) nezávislé jednotky výmeny tepla umístené v koncových cástech pouzdra pro odvod vydýchaného vzduchu z vnitrku mimo budovu. Nezávislá jednotka k výmene tepla dále zahrnuje kontrolní rídicí panel (52) pro selektivní zajištení zapínání a vypínání jednoho nebo nekolika vstupních ventilátoru (38) a jednoho nebo nekolika výstupních ventilátoru (44, 46), což zajištuje funkci výmeny tepla tehdy, když jsou zapnuty dva výstupní ventilátory, jakož i funkci bez výmeny tepla tehdy, když jeden ze dvou výstupních ventilátoru je zapnut a druhý vypnut.

Description

Nezávislá jednotka k výměně tepla, zejména k ventilaci budovy

Oblast techniky

Předmět vynálezu se týká nezávislé jednotky k výměně tepla, která je umístěna uvnitř budovy a slouží např. pro zajištění ventilace a/nebo klimatizace místnosti nebo i celého vnitrního prostoru této budovy.

io Předmět vynálezu se týká zejména nezávislé jednotky k výměně tepla, která sestává z pouzdra vybaveného příčkami, jež vymezují dva prostory pro průtok fluida o tvarovaném průřezu, přičemž je nezávislá jednotka vybavena rovněž prostředky pro cirkulaci vzduchu, které umožňují jeho proti proudovou cirkulací v obou kanálech pro průtok fluida, kdy na jedné straně jde o proud vzduchu čistého (AN), který je odebírán z vnějšku budovy a na druhé straně o proud vydýcha15 něho vzduchu (AV) evakuovaného z vnitřku budovy.

Dosavadní stav techniky

Nezávislá jednotka tohoto typu je popsána ve francouzském dokumentu FR86 17714. Tato známá nezávislá jednotka umožňuje zajistit ventilaci a/nebo klimatizaci místnosti nebo celého prostoru uvnitř budovy, a to prostřednictvím výměny tepla mezi primárním a sekundárním fluidem, přičemž na jedné straně jde o čistý vzduch, který je odebírán z vnějšku budovy a na druhé straně o vydýchaný vzduch, který se evakuuje z vnitřku budovy.

Podle různých možných alternativ může být tímto způsobem z vnějšku odebíraný čistý vzduch ochlazen nebo ohříván vydýchaným vzduchem, který se evakuuje z budovy. Ventilace celku nebo místnosti se tak provádí bez větších změn tepla uvnitř budovy.

.ίο V této známé jednotce jsou vytvořeny dva prostory pro průtok fluida, které jsou také nazývány kanály a jsou uvnitř pouzdra rozděleny dvěma vlnitými příčkami, obvykle kovovými, což v mnohých případech neusnadňuje jednoduché čištění.

Podstata vynálezu

Předmět vynálezu se zaměřuje zejména na vytvoření nezávislé jednotky, která užívá jiné materiály usnadňující její čištění; navíc lze jednotku podle vynálezu vyrobit jednoduchým způsobem a za vynaložení malých nákladů, přičemž toto řešení umožňuje různé funkce s výměnou nebo bez výměny tepla podle definice patentového nároku 1.

Rozdělení mezi dvěma prostoiy pro průtok fluida, zvanými rovněž kanály, je provedeno ohebnou tenkou planžetou se záhyby.

Výhodou této ohebné planžety je její nepatrná hmotnost a dále možnost ji vyjmout a snadno vyčistit, např. jednoduchým omytím nebo její výměnou za stejnou novou planžetu.

Navíc její ohebnost umožňuje přetváření příslušných záhybů, jelikož příslušné prostory umožňují vzájemnou modifikaci v závislosti na průtoku čistého vzduchu a vydýchaného vzduchu.

Je výhodné vyrobit tuto planžetu z materiálů těsných vůči vzduchu, jako např. z tkanin, netkané textilie, z plastického materiálu, z papíru a podobných materiálů.

Uvedené materiály planžety mohou být nepropustné vůči vodním parám, jestliže interakce mezi dvěma proudy vzduchu není zapotřebí; planžeta může být však také propustná vůči vodním parám, což umožňuje nahradit jednu část vodních par obsaženou ve vydýchaném vypouštěném vzduchu mimo budovu.

Další význak vynálezu spočívá v tom, že pouzdro má obvykle podlouhlý tvar a záhyby ohebné 5 planžety uložené po celé jeho délce jsou rovnoběžné.

Podle výhodného provedení vynálezu je pouzdro uloženo vertikálně a povrchové přímky planžety jsou rovněž vertikální.

io V tomto případě, kdy pouzdro je uloženo vertikálně, jsou dva ventilátory pro evakuaci vzduchu z budovy uloženy v horní a dolní části pouzdra.

Je možné vybavit jednotku dvěma výměníky tepla, které jsou připojeny ke dvěma ventilátorům pro evakuaci vzduchu a z nichž každý je vybaven ohebnou planžetou vymezující dva prostory pro průtok fluida.

Přehled obrázků na výkresech

Popis příkladu provedení vynálezu, který následuje, se odvolává na připojené výkresy s těmito obrázky:

obr. 1 znázorňuje pohled zpředu na jednotku výměny tepla dle vynálezu umístěnou na zdi vnitřku budovy;

obr. 2 je řez linií II-II obr. 1;

obr. 3 znázorňuje zvětšený řez linií III-III dle obr. 1;

- obr. 4 je schematické znázornění analogické obr. 1 dle určité funkce obr. 5 znázorňuje řez linií V-V dle obr. 4;

obr. 6 znázorňuje řez linií VI-VI dle obr. 4; obr. 7 znázorňuje řez linií VII—VII dle obr. 4; obr. 8 je pohled analogický obr. 4 s jinou funkcí;

- obr. 9 je řez linií IX-IX dle obr. 8;

obr. lOje řez linií X-X dle obr. 8 a obr. 11 je řez linií XI-XI dle obr. 8.

Příklady provedeni vynálezu

Obr. 1 až 3 znázorňují nezávislou jednotku k výměně tepla, která má být umístěna uvnitř budovy a opřena o stěnu M této budovy.

Tato nezávislá jednotka JO výměny tepla má tvar pouzdra 12, které má obvyklý podlouhlý tvar, výšku H řádu 200 cm, šířku L řádu 30 cm a hloubku P řádu 15 cm. V tomto příkladu provedení je pouzdro 12 uloženo ve vertikální poloze a je vymezeno dvěma bočními příčkami JJ. a ]3 vnitřní příčkou J_5, zadní příčkou J7, vnější příčkou 16, spodní příčkou 18 (obr. 3). Navíc je pouzdro uloženo do poloviny své výšky ve stěně 14, která vystupuje z jedné i druhé strany bočních příček a vytváří tak lokální rozšíření.

Pouzdro J2 je bočně prodlouženo ve své centrální části, která je napojena na stěnu J4 kanálem 20, jež tvoří plášť a prochází stěnou M, takže ústí ven směrem EXT z budovy (obr. 2 a 3). Kanál jako integrální Část pouzdra 12 je uložen za tímto účelem do otvoru 22 předem vytvořeného v tloušťce stěny M.

Kanál 20 má čtvercový průřez vymezený stranami délky 1, přičemž 1 je větší než L; tento kanál je rozdělen přepážkou 24 na dva kanály 26 a 28. Kanál 26 zajišťuje pro pouzdro ]2 přívod čerstvého vzduchu AN (vzduch z vnějšku) odebíraného mimo budovu. Kanál 28 zabezpečuje evakuaci vydýchaného vzduchu AV z pouzdra (vzduch z vnitřku) ven z budovy.

Uvnitř pouzdra 12 je umístěna tenká ohebná planžeta 30, která tvoří záhyby 32 typu záclony nebo io podobným. Tyto záhyby uložené po celé délce pouzdra 12 jsou vzájemně rovnoběžné. Jinak vyjádřeno, záhyby jsou uloženy v podstatě vertikálně. Ohebná tenká planžeta 30, určená pro vytvoření příček výměny tepla, ohraničuje z jedné strany prostor pro průtok fluida 34, který komunikuje s kanálem 26 pro cirkulaci proudu nového vzduchu AN, a z druhé strany prostor 36, který navazuje na kanál 28 aby byla zajištěna cirkulace vydýchaného vzduchu AV. Prostory 34 a 36 umožňují cirkulaci dvou proudů vzduchu v protiproudu, takže jsou rozděleny na primární a sekundární proud, čímž je zajištěna vzájemná výměna tepla. Ohebná tenká planžeta 30 je vyrobena z vzduchotěsného materiálu jako např, z fólie tkaniny nebo fólie netkané textilie, z tenké vrstvy plastické hmoty nebo papíru a podobných materiálů.

Takový materiál je výhodný, protože je lehký a lze jej snadno vyjmout z pouzdra, třebas za účelem umytí, např. v myčce, pokud jde o látku nebo tenkou vrstvu plastické hmoty nebo při výměně planžety za novou. Jak bude dále popsáno, vzhledem k pružnosti materiálu se mohou záhyby planžety deformovat vlivem tlaků proudu čistého vzduchu AN a proudu vydýchaného vzduchu A V, čímž je zajištěno řízené otevírání a uzavírání jednoho nebo více prostorů 34 a 36 podle zvolené funkce.

Materiál, z něhož je vyrobena tenká ohebná planžeta 30, může být buď nepropustný vůči vodním parám, nebo naopak propustný vůči vodním parám podle toho, zda je zapotřebí nahradit část vodní páry obsažené v evakuovaném vzduchu. To je důležité zejména vzhledem k okolnosti, že so je tímto způsobem možno udržovat jistou úroveň měření vlhkosti vzduchu uvnitř budovy.

Nezávislá jednotka výměny tepla 10 podle vynálezu sestává mimo jiné z prostředků, které zajišťují cirkulaci proudů vzduchu AN a AV. Uvnitř kanálu 26 je uložen vstupní ventilátor 38, který má zajistit přívod čistého vzduchu AN zvenku dovnitř budovy.

Proud vzduchu AN proniká do pouzdra 12, zvláště pak do prostoru 34. Dále se rozděluje na vyšší proud ANS a nižší proud ANF (obr. 1 a 2). Vyšší proud je proud stoupající a opouští pouzdro 12 alespoň jedním otvorem 40 upraveným v horní části pouzdra 12 zatímco proud ANF je proud klesající a opouští pouzdro JL2 alespoň jedním otvorem 42, který je uložen ve spodní části pouzd40 ra 12.

Uvnitř pouzdra 12 jsou mimo jiné také upraveny dva ventilátory, přičemž jde o horní ventilátor 44 v horní části a spodní ventilátor 46 ve spodní části (obr. 1). Ventilátor je uložen pod horní příčkou 16, kteráje opatřena otvorem 48, jímž odchází vydýchaný vzduch AV. Navíc je ventilá45 tor 46 umístěn nad spodní příčkou 18, která je opatřena otvorem 50, jímž odchází vydýchaný vzduch AV.

Jak bude zřejmé z dalšího popisu, jeden a/nebo druhý z ventilátorů 44 a 46 mohou být uvedeny v chod. Když je spuštěn ventilátor 44, proud vydýchaného vzduchu nebo horní proud AVS cirku50 luje sestupně a vchází do kanálu 28, aby byl odveden mimo budovu. Když je spuštěn ventilátor 46, proud vydýchaného vzduchu je odebírán ze spodní části budovy a tento proud sestává ze stoupajícího proudu nebo spodního proudu AVF, který opouští pouzdro 12 kanálem 28 směrem ven.

-3CZ 300914 B6

Ve všech těchto případech je možná výměna tepla cirkulací mezi čistým vzduchem, který je odebírán zvnějšku a vydýchaným vzduchem zevnitř budovy, a to buď v homí části, nebo ve spodní části, nebo v obou částech najednou.

Ventilátory 38, 44 a 46 jsou spojeny s kontrolním řídicím panelem 52, který je schematicky znázorněn na obr. 1 a který může být umístěn v bezprostřední blízkosti pouzdra J_2 nebo může tvořit jeho součást.

Tento kontrolní řídicí panel zajišťuje selektivní ovládání tří ventilátorů, a to volitelně podle zvoio leně funkce, přičemž jeho ovládání může být buď manuální, nebo automatické s tím, že se bere v úvahu teplota uvnitř a/nebo vně budovy.

Obr. 4 a 5 jsou velmi podobné obr. 1 a 2 a schematicky znázorňují nezávislou jednotku Γ0 výměny tepla. Na těchto obrázcích jsou tři ventilátory 38, 44 a 46 zapnuty. To znamená, že čistý proud is vzduchu AN, který je odebírán z vnějšku budovy, je dopravován do místností v její homí a spodní části otvory 40 a 42 pouzdra 12. Pokud jsou ventilátory zapnuty, je stejným způsobem veden proud vydýchaného vzduchu A V 48 a 50 a evakuován kanálem 28 mimo budovu. Když ventilátory pracují, jsou oba prostory pro průtok fluida 34 a 36 pod tlakem a záhyby planžety 30 vymezují z jedné i druhé strany dva vstupy do kanálů a tak zajišťují cirkulaci obou proudů fluida (obr. 6 a 7).

Vzhledem k probíhající výměně teplaje proud čistého vzduchu AN dopravovaný do místností budovy případ od případu ochlazován nebo ohříván výměnou tepla s proudem vydýchaného vzduchu AV, který se nachází v budově a je evakuován mimo ni.

Obr. 8 a 9, které jsou podobné obr. 4 a 5, lze zaznamenat jiný druh funkce bez výměny tepla.

Podle tohoto příkladu provedení vynálezu je vstupní ventilátor 38 (centrální ventilátor) zapnut, stejně jako výstupní ventilátor 44, ale výstupní ventilátor 46 je zastaven, což vyvolává funkční nerovnováhu.

Jak je znázorněno na obr. 10 a 11, v této situaci jsou záhyby ohebné tenké planžety 30 v různém postavení podle toho, zda se nacházejí nad vedením 20 (obr. 10) nebo pod tímto vedením (obr. 11).

V poloze nad vedením 20 jsou oba prostory pro průtok fluida 34 a 36 vystaveny tlaku, takže jsou odpovídající kanály otevřeny, stejně jako prostor 34, tak i prostor 36 což vede k nízké výměně tepla mezi proudem čistého stoupajícího vzduchu ANS a sestupujícím proudem vydýchaného vzduchu AVS v homí části.

Vzhledem k tomu, že ventilátor 46 je zastaven, jsou pod vedením 20 znatelné rozdíly v tlaku mezi prostory 34 a 36 pro průtok fluida. Jelikož je prostor 34 vystaven průchodu proudu vzduchu pod tlakem a prostor 36 naopak není pod tlakem, kanály tohoto prostoru se zavírají, což znemožňuje výměnu tepla. Z toho vyplývá, že v podstatě žádná část vydýchaného vzduchu není odvede45 na ze spodní části pouzdra 12Samozrejmě je možné zastavit ventilátor 44 v homí části a zapnout ventilátor 46 ve spodní části.

Rovněž lze zapnout ventilátory 44 a 46 střídavým způsobem a přitom udržovat Chod ventilátoru

38 podle konkrétní volby uživatele.

Zvolené funkce je také možno automaticky kontrolovat např. prostřednictvím ventilátoru,

V této souvislosti je třeba poznamenat, že jsou—li oba ventilátory 44 a 46 zapnuty, dochází k výměně tepla vzduchu. Pokud je zapnut jen jeden z ventilátorů, k výměně vzduchu nedochází.

-4\~L, JUW7AT UU

Jsou-li zapnuty všechny ventilátory, jsou kanály ohraničeny z obou stran ohebnou tenkou planžetou a jsou tedy otevřeny po celé své délce, vzduch cirkuluje normálně z obou stran této planžety a tak dochází k výměně tepla.

Pokud je zapnut jen jediný výstupní ventilátor, dochází k nerovnováze Pouze ty kanály, které jsou pod tlakem, jsou otevřeny, zatímco ostatní jsou zploštělé a prakticky uzavřené. Otevřený kanál má větší šířku (prakticky dvojnásobnou) a vzduch jimi více proudí. Tam, kde se nenachází takto zdvojený proud, nedochází navíc k výměně tepla.

Je důležité zdůraznit, že předmět vynálezu není nikterak omezen výše popsaným provedením, které slouží pouze jako příkladné znázornění; vynález je možno aplikovat i v jiných variantách.

Dále je třeba poznamenat, že pouzdro j2 může být uloženo v horizontální pozici spolu s ventilá15 tory 44 a 46 umístěnými ve stejné výšce.

Stejně tak je možná konstrukce pouzdra ze dvou částí, z nichž každá bude sestávat z výměníku tepla spolu s tenkou ohebnou planžetou a z jednoho z výstupních ventilátorů. V tomto případě může každý z výměníku tepla mít své vlastní pouzdro a vlastní vstupní a výstupní ventilátor.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Nezávislá jednotka k výměně tepla umístěná uvnitř budovy, která sestává z pouzdra (12) s příčkami (14, 30), jež vymezují dva prostory pro průtok fluida o tvarovaném průřezu a z prostředků pro cirkulaci vzduchu (38, 44, 46), které umožňují jeho protiproudovou cirkulaci v obou

30 kanálech pro průtok fluida, přičemž na jedné straně jde o proud vzduchu čistého (AN), který je odebírán z vnějšku budovy, a na druhé straně jde o proud vzduchu vydýchaného (AV), který se odebírá z vnitřku budovy, a ve které příčky vymezující prostory pro průtok fluida zahrnují ohebnou tenkou planžetu (30) se záhyby (32),

35 vyznačená tím, že uvedené příčky jsou schopny se deformovat v důsledku příslušného tlaku proudu čistého vzduchu (AN) a proudu vzduchu vydýchaného (AV);

tím, že prostředky pro cirkulaci vzduchu zahrnují nejméně jeden vstupní ventilátor (38) v nezávislé jednotce výměny tepla uspořádaný ve střední části pouzdra (12) pro přívod proudu Čistého

40 vzduchu (AN) dovnitř budovy z vnějšku a dva výstupní ventilátory (44, 46) nezávislé jednotky výměny tepla umístěné v koncových částech pouzdra pro odvod vydýchaného vzduchu z vnitřku mimo budovu;

a dále tím, že zahrnuje kontrolní řídicí panel (52) pro selektivní zajištění zapínání a vypínání jed45 noho nebo několika vstupních ventilátorů (38) a jednoho nebo několika výstupních ventilátorů (44, 46), což zajišťuje funkci výměny tepla tehdy, když jsou zapnuty dva výstupní ventilátory, jakož i funkci bez výměny tepla tehdy, když jeden ze dvou výstupních ventilátorů je zapnut a druhý vypnut.

50
2. Jednotka podle patentového nároku 1, vyznačená tím, že tenká ohebná planžeta (30) je vyrobena z materiálu nepropustného vůči vzduchu, jako je látka, netkaná textilie, plastický materiál, papír nebo podobné materiály.
3. Jednotka podle patentového nároku 2, vyznačená tím, že materiál tenké ohebné

55 planžety (30) je navíc nepropustný vůči vodním parám.

-5CZ 300914 B6
4. Jednotka podle patentového nároku 2, vyznačená tím, že materiál tenké ohebné planžety (30) je navíc propustný vůči vodním parám.
5 5. Jednotka podle patentových nároků 1 až 4, vyznačená tím, že pouzdro (12) je v podstatě podlouhlého tvaru, a dále tím, že záhyby (32) tenké ohebné planžety (30) mají v podstatě paralelní povrch a rozprostírají se ve směru délky pouzdra.
6. Jednotka podle patentového nároku 5, vyznačená tím, že pouzdro (12) je uloženo ío vertikálně, a že záhyby planžety jsou v podstatě vertikální.
7. Jednotka podle jednoho z patentových nároků 1 až 6, vyznačená tím, že pouzdro (12) je umístěno v podstatě vertikálně, a že oba výpustní ventilátory (44, 46) jsou upraveny v horní části a dolní části pouzdra.
8. Jednotka podle jednoho z patentových nároků 1 až 7, vyznačená tím, že je vybavena dvěma výměníky tepla sdruženými s dvěma vystupujícími ventilátory (44, 46), z nichž každý obsahuje tenkou ohebnou planžetu.