CZ300990B6

CZ300990B6 - Nucený komínový tepelný výmeníkový systém

Info

Publication number: CZ300990B6
Application number: CZ20032720A
Authority: CZ
Inventors: Janoušek@Jan
Priority date: 2003-10-07
Filing date: 2003-10-07
Publication date: 2009-10-07
Also published as: CZ20032720A3

Abstract

Nucený komínový tepelný výmeníkový systém sestávající z vnitrní trubky (5) pro prívod okolního vzduchu do místnosti, okolo které je umístena vnejší trubka (6) pro odvod vzduchu z místnosti, pricemž že v horní cásti vnitrní trubky (5) je vstupní nástavec (1) pro prívod okolního vzduchu do místnosti a v její spodní cásti je výstupní nástavec (8), pripojený ke vstupnímu ventilátoru, a okolo vnitrní trubky (5) je umístena vnejší trubka (6), opatrená ve své spodní cásti vstupem (7) vzduchu z výstupního ventilátoru a ve své horní cásti výstupem (3) vzduchu z místnosti, pricemž vstupní ventilátor a výstupní ventilátor jsou nastaveny na stejné množství procházejícího vzduchu. Výhodne je okolo vnejší trubky (6), alespon v její cásti umísteno izolacní pouzdro (4). Výhodne je vstupní nástavec (1) pro prívod okolního vzduchu do místnosti opatren filtrem (13) a/nebo mrížkou (12).

Description

Oblast techniky

Vynález se týká nuceného komínového tepelného výměníkového systému pro návratnost a tím i úspory tepla při výměně vzduchu ve vnitřních prostorech zejména obytných domů, složeného z komínového výměníku tvořeného dvojitým soustředným trubkovým systémem, io

Dosavadní stav technikv

Čas plyne a Země pomalu vyčerpává své zásoby paliv, Elektrická energie získaná jinými způsoby je nemůže plně nahradit a navíc i ona má své hranice výroby. Je jen otázka několika let, kdy se ceny energií začnou rychie zvyšoval. Bude numo hieuai úspomá opatření, kdo je dříve najde, bude ve výhodě. Jedním ze základních problémů, a to nejen domácností, se stane udržení tepla v obytných prostorách, kancelářích a výrobních provozech. Problém, jak udržet teplo a čistý vzduch, což patří k základnímu komfortu života, bez zbytečných ztrát energie a s přijatelnými náklady, to byl důvod mého rozhodnutí hledat řešení. Stavební firmy nastoupily cestu vysoce tepelně izolačních materiálů, takže tepelné ztráty vznikající únikem tepla pláštěm staveb jsou dnes již minimální. Zatím však nikdo uspokojivě nevyřešil otázku výměny vzduchu ve vnitřních prostorech, kdy ztráty tepla větráním dosahují kolem 70 % energie na vytápění. Přitom výměna vzduchu zvyšuje podstatně komfort bydlení a zároveň odvádí i vlhkost a zabraňuje vzniku kondenzace par na zdech a plísní. V této oblasti byla podána přihláška vynálezu s názvem „Nucený komorový tepelný výměníkový systém“, pod č. CZ PV 2003-1875. Dalším systémem, který tuto oblast řeší, je „Nucený komínový výměníkový systém“. Cílem tohoto vynálezu je splnění obdobných kritérií, jako je vysoká účinnost jednoduchost a snadná výroba s využitím již známých technologií a technických prvků, snadná údržba, nízká hlučnost, snadný odvod kondenzátu, možnost doplnění dalších funkcí - současná filtrace vzduchu od prachu, pylu, hmyzu ale i vypí30 nání pomocí čidla při přítomnosti kouře a smogu venku, aromatizace vzduchu atp. Dále se jedná o možnost speciálních řešení - kombinace s přitápěním, chlazením, kombinace s klimatizací, možnost regulace pomocí programátoru atp. Dalšími požadavky jsou vysoká životnost, plynulé nahrazení starého vzduchu, snížení vlhkosti vzduchu a účinné odstranění vlhkosti z kondenzované páry na zdech a tím i zamezení vzniku plísní, možnost vytvoření stavebnicového systému komponentů, možnost dokonalého utěsnění oken a dveří proti unikání tepla, což dosud nebylo možné, protože by se vzduch rychle vydýchal, vysoká vlhkost by způsobovala srážení par na zdech a zejména v rozích a vznikaly by plísně. Dosavadní systém uváděné jinými autory jsou komplikované, ať již co do výroby či údržby, často i málo účinné, nebo sou příliš náročné na výrobu a nákladné.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny nuceným komínovým tepelným výměníkovým systémem sestávajícím z vnitřní trubky pro přívod okolního vzduchu do místnosti, okolo které je umístěna vnější trubka pro odvod vzduchu z místnosti, podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že v horní části vnitřní trubky je vstupní nástavec pro přívod okolního vzduchu do místnosti a v její spodní části je výstupní nástavec připojený ke vstupnímu ventilátoru. Okolo vnitrní trubky je umístěna vnější trubka, opatřená ve své spodní části vstupem vzduchu z výstup50 ního ventilátoru a ve své horní části výstupem vzduchu z místnosti. Trubky nemusí být jen kruhového průřezu, ale výhodné jsou obdélníkové průřezy, které mají malý poměr stran, např. 1:5, které tak zajišťují vyšší plochu pro převod tepla, případně může být jen vnitřní trubka profilovaná na průřezu pro zvětšení plochy pro převod tepla. Vstupní ventilátor a výstupní ventilátor jsou nastaveny na stejné množství procházejícího vzduchu.

1/, JIJUVVU Bó

Ve výhodném provedení je okolo vnější trubky, alespoň v její části, umístěno izolační pouzdro.

Vstupní nástavec pro přívod okolního vzduchu do místnosti je s výhodou opatřen filtrem a/nebo mřížkou.

Výhodou tohoto řešení je vysoká účinnost, jednoduchost a snadná výroba s využitím již známých technologií a technických prvků. Zařízení je snadné na údržbu, vykazuje nízkou hlučnost a má snadný odvod kondenzátu. Zařízení je možné doplnit o další funkce, jako je současná filtrace vzduchu od prachu, pylu, hmyzu, ale i vypínání pomocí čidla pri přítomnosti kouře a smogu venku, aromatízace vzduchu atp. Dále se jedná o možnost speciálních řešení, jako je kombinace io s přitápěním, chlazením, kombinace s klimatizací, možnost regulace pomocí programátoru atp. Dalšími výhodami jsou vysoká životnost, plynulé nahrazení starého vzduchu, snížení vlhkosti vzduchu a účinné odstranění vlhkosti z kondenzované páry na zdech a tím i zamezení vzniku plísní. Rovněž se jedná o možnost vytvoření stavebnicového systému komponentů, možnost dokonalého utěsnění oken a dveří proti unikání tepla. Regulovaný výkon ventilátoru přivádí stejné množství vzduchu dovnitř i ven, a tím nevzniká podtlak ani přetlak v místnosti.

Přehled obrázků na výkresech

Nucený komínový tepelný výměníkový systém podle tohoto vynálezu bude podrobněji popsán na konkrétním příkladu provedení s pomocí přiložených výkresů, kde na Obr. laje znázorněn příkladný komínový tepelný výměníkový systém v bokorysu a na Obr. lb v nárysu. Na Obr. 2a je znázorněn modul s ventilátory v bokorysu a na Obr. 2b v půdorysu. Na obr. 3 je znázorněn v řezu vnější filtr.

Příklady provedení vynálezu

Nucený komínový tepelný výměníkový systém sestává z vnitřní trubky 5 pro přívod okolního vzduchu do místnosti, okolo které je umístěna vnější trubka 6 pro odvod vzduchu z místnosti. V horní části vnitřní trubky 5 je vstupní nástavec I s přírubou 2 pro přívod okolního vzduchu do místnosti a v její spodní části je výstupní nástavec 8 připojený ke vstupnímu ventilátoru. Okolo vnitřní trubky 5 je umístěna vnější trubka 6, opatřená ve své spodní části vstupem vzduchu 7 z výstupního ventilátoru a ve své horní částí výstupem 3 vzduchu z místnosti. Vstupní ventilátor a výstupní ventilátor jsou nastaveny na stejné množství procházejícího vzduchu. Okolo vnější trubky 6 je po celé její délce umístěno izolační pouzdro 4. Vstupní nástavec 1 je opatřen filtrem J3 s mřížkou 12 proti hmyzu, nad kterými je kryt 1_L Filtr J3 je opatřen otvory J4 pro vstup vzduchu do vnitřní trubky 5 a přírubou J_5 pro nasunutí na konec horního dílu vnitřní trubky 5 komínového výměníku.

Krom terčíkového principu pro regulaci množství procházejícího vzduchu přes ventilátory lze použít i jiné principy, využívající fyzikální vlastnosti proudícího vzduchu - například principů využívaných v zabezpečovacích systémech u pohybových čidel. Výkon ventilátorů je vhodné volit tak, aby například v bytech došlo k 10 výměnám vzduchu za den. Například pro byt o podlahové ploše 70 m² s prostorem kolem 180 m³, což odpovídá přibližně výkonu 1,25 m³ za minutu. Jde tedy o velmi malé výkony, srovnatelné s výkony ventilátorů v počítačích nebo digestořích, které by bylo možno i využít, protože jsou již praxí vyzkoušené a mají vysokou spolehlivost, tichý chod atd.

Částmi komínového výměníku tepla jsou dvě soustředné, dostatečně dlouhé (dle požadavků na účinnost, ale i rodinných domů se doporučuje nejméně 4 m) trubky, jejichž vzájemná poloha je vymezena například drátěnými rozpěrkami, jaké se používají například u odtahů plynových turbokotlů, na koncích opatřené přírubami pro napojení dalších komponentů. Trubky nemusí být jen kruhového průřezu, ale výhodné jsou obdélníkové průřezy, které mají malý poměr stran, např.

1:5, které tak zajišťují vyšší plochu pro převod tepla, případně může být jen vnitřní trubka

-2*

Víj vuv/sv uu profilována na průřezu pro zvětšení plochy pro převod tepla. V budově je systém ukončen modulem s ventilátory a dále trubičkami 9 pro odvod kondenzované vody, v homí části pak nástavcem s filtrem 13 a odváděcím potrubím pro odpadní vzduch. Vlastní výrobky mohou mít upravené rozměry dle požadavků na výkon jednotky, účinnost, materiály atp.

Považuje se za vhodné zachování přibližných poměrů průměrů trubek, aby průřezy pro vstupující a vystupující vzduch byly přibližně stejné. Je-li poloměr vnitřní trubky r, poloměr vnější trubky R, pak pro jejich vzájemný poměr platí přibližně vztah R = V2 r. Pokud se bude uvažovat tloušťka plechu uvnitř trubky t, pak matematický vztah zní: R² - 2r* + 2rt+t². Trubkový systém je io umístěn v izolačním pouzdře 4. Jeho tloušťka se doporučuje upravit dle izolačního materiálu, který má být použit. Profil může být čtvercový, kruhový atp., dle účelu. Podmínkou je, aby po obvodu nikde jeho stěna nebyla menší než minimální izolační tloušťka. Pro vlastní tělo „komínu“ se doporučuje stavebnicový systém například z dílů o délce 1 m, nastavitelných pomocí přírub, prolisů atp. Vnitřní trubka 5 musí být z materiálu s dobrou tepelnou vodivostí, například

7 hliníku mědi atn.

Je nutno vycházet z účelu pro jaký má být použit, například do otvoru komína, podél vnější zdi, do ventilační šachty, jako konstrukční součást domu atp. Pro zabezpečení dobré funkce výměníku je nutno zajistit těsnost trubek vůči sobě, přitom příruby směřují nahoru, aby kondenzovaná voda mohla volně stékat po stěně na dno a odtud být trubičkou odváděna například do odpadu. Je nutno, aby tento odpad kondenzátu byl opatřen sifonem, který zamezí přisávání falešného vzduchu - musí mít dostatečný sloupec vody, aby nebyla vysávána podtlakem nebo vytlačována přetlakem způsobeným ventilátory nebo vlastním tahem vznikajícím jako v komíně.

Protože není účelem tohoto patentu stanovit technologii výroby, je ponecháno na výrobci, aby sám vybral vhodně technologie výroby dle účelu, ke kterým má být zařízení využito. Přitom je na něm, aby tyto technologie a konečný výrobek byl v souladu s platnými technickými normami, Z technologie výroby pak vychází i technologie údržby například u filtrů atd.

S nuceným oběhem vzduchu souvisí i rozvod ve větraných prostorech. Pokud jde o byty, doporučuje se plochá potrubí, tj. s obdélníkovým průřezem, která tolik nenarušují estetické hodnoty obytných místností, vzduch pak vypouštět mřížkou. Je nutno využití zkušeností s již používanou vzduchotechnikou - například klimatizací, aby nedocházelo například k hlučným vibracím vzduchu v rozvodovém potrubí. Systém je nutno doplnit i vhodnými propojovacími prvky.

Všechny otvory, ať již vstupní nebo výstupní, je nutno opatřit síťkou nebo mřížkou proti vniknutí hmyzu a drobných živočichů - myší, atp. Dále je nutné, aby přívod a výstup vzduchu venku byly od sebe dostatečně vzdáleny - tedy jeden z nich musí být opatřen potrubím, které přivádí nebo dovádí vzduch například na jinou stranu budovy, aby nedocházelo kpromísení. Je nutno vychá40 zet z konkrétních podmínek instalace. Elektrickou část instalace je nutno řešit v souladu s ČSN a ovládací panel včetně obvyklých indukčních prvků je možno umístit samozřejmě v místnosti.

Řešení umožňuje přidat k výměníku indikátor na kouř a smog - je možno jej umístit před vstupní částí vzduchu z venku, například do prostoru před vnější filtr, Propojením s ventilátory může systém při zamoření kouřem nebo smogem automaticky vypnout a po snížení koncentrace opět automaticky zapnout. Pro mnoho oblastí je to jediná možnost jak si udržet v bytech čistý vzduch a jak „větrat“ jen v době, kdy je venku Čistý vzduch a nemuset přitom být doma.

Pro zvýšení komfortu je možno vzduch vstupující z výměníku do místnosti i parfémovat pomocí odpařovacích nádobek vložených do výstupního prostoru za ventilátorem, S vložením nádobek s aromatickou látkou je nutno počítat i při výrobě tělesa výměníku, případně v rozvodovém systému ventilace.

Zapínání a vypínání sytému lze upravit programátorem, obdobně jako topení nebo klimatizaci.

-3Na výkresech znázorněné komponenty komínového tepelného výměníkového systému lze využít k těmto provedením vynálezu.

Příklad 1

Základní provedení nuceného komínového výměníkového systému například pro rodinné domy, kde je možno vlastní výměník umístit například do komína, nebo i vést vně budovy po obvodové zdi atp. Podstatným způsobem sníží spotřebu tepla v zimním období a energie potřebné na udrželo ní potřebného klimatu uvnitř domu.

Příklad 2

Jedná se o výměník s ohříváním vzduchu. Pokud je objekt dobře tepelně izolovaný, je možno nahradit lokální topení vložením ohřívacího modulu, převážně elektrického, přímo do výstupu vzduchu z výměníkového systému do objektu. Teplý vzduch je pak plynule rozváděn do vnitřních prostorů. Ohřívací modul musí být opatřen zabezpečovacím systémem dle ČSN a bytovým termostatem, jinak by snadno došlo k přehřívání místností. Tento systém lze považovat do budoucna za velmi perspektivní obdobně jako následující kombinaci výměníku s klimatizací.

Příklad 3

Výměník s klimatizací. Pro zajištění dokonalého komfortu bydlení a vnitřního životního prostředí je určena kombinace tepelného výměníku s klimatizací. Klimatizační prvek je možno vyrábět jako další díl stavebnicového systému. Nutno však mít na zřeteli, že rozvodné potrubí ve vnitřním prostoru musí být vybaveno svodem kondenzované vody, která se při rozvodu studeného vzduchu na potrubí sráží a stéká. Musí být upraveno i proti pronikání kondenzátu z rozvodného ao systému na povrch potrubí a odizolováno tak, aby se na jeho povrchu pára nesrážela.

Průmyslová využitelnost

Nucený komínový tepelný výměníkový systém podle tohoto vynálezu má velmi široké využití při úspoře energií v domácnostech, kancelářích, výrobních provozech. Přitom nákladnost na výrobu, instalaci a provoz je minimální. Navíc lze vytvořit kompletní stavebnicový systém na sebe navazujících komponentů. Lze předpokládat, že tyto systémy se stanou i součástí nově projektovaných rodinných domů a dalších budov.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Nucený komínový tepelný výměníkový systém, sestávající z vnitřní trubky (5) pro přívod okolního vzduchu do místnosti, okolo které je umístěna vnější trubka (6) pro odvod vzduchu z místnosti, vy značu jící se tím, že v horní části vnitřní trubky (5) je vstupní nástavec (1) pro přívod okolního vzduchu do místnosti a v její spodní části je výstupní nástavec (8)

50 připojený ke vstupnímu ventilátoru, a okolo vnitřní trubky (5) je umístěna vnější trubka (6), opatřená ve své spodní části vstupem (7) vzduchu z výstupního ventilátoru a ve své horní části výstupem (3) vzduchu z místnosti, přičemž vstupní ventilátor a výstupní ventilátor jsou nastaveny na stejné množství procházejícího vzduchu.

-4V-Xj
2. Nucený komínový tepelný výměníkový systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že okolo vnější trubky (6) je alespoň v její části umístěno izolační pouzdro (4).
3. Nucený komínový tepelný výměníkový systém podle nároku 1 nebo 2, vyznačující 5 setím, že vstupní nástavec (1) pro přívod okolního vzduchu do místnosti je opatřen filtrem (13) a/nebo mřížkou (12).