DE10101512A1 - Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abluft - Google Patents
Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus AbluftInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abluft, aufweisend einen primären Kältemittelkreislauf, bei dem das Kältemittel nacheinander zumindest die Bauteile Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher (10), Kompressor (16), Kältemittel/Wärmeübertragungsmedium-Wärmetauscher (18) und Drosselorgan (22) durchströmt. Um diese an sich bekannten Bauteile so anzuordnen, daß diese in einen Lüftungsschacht (52) integriert werden können und auch von ungeübten Kräften leicht montierbar sind, wird vorgeschlagen, die Bauteile (10, 16, 18, 22) des primären Kältemittelkreislaufs auf einem Einschub (24) zu montieren, der schubladenartig einschiebbar ist in ein in einem Lüftungsschacht (52) angeordnetes Gehäuse (26).
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abluft
aufweisend einen primären Kältemittelkreislauf, bei dem das Kältemittel
nacheinander zumindest die Bauteile Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher,
Kompressor, Kältemittel/Wärmeübertragungsmedium-Wärmetauscher und
Drosselorgan durchströmt.
Derartige Vorrichtungen zur Wärmerückgewinnung sind seit langem bekannt. In
einem geschlossenen Kreislauf wird ein Kältemittel geführt, das in relativ kaltem
und entspanntem flüssigen Zustand einem Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher
zugeführt wird, der von der Abluft durchströmt wird. Dabei wird die Abluft
abgekühlt und das Kältemittel erwärmt und verdampft. Anschließend wird das
Kältemittel komprimiert und dabei auf eine Temperatur erwärmt, die in der
Haustechnik nutzbar ist, beispielsweise auf mehr als 40°C. In einem
Kältemittel/Wärmeübertragungsmedium-Wärmetauscher kann die Wärme auf ein
Wärmeübertragungsmedium eines sekundären Kreislaufs übertragen werden
und beispielsweise zur Erwärmung von Brauchwasser oder für eine
Zentralheizung genutzt werden. In dem Kältemittel/Wärmeübertragungsmedium-
Wärmetauscher wird das Kältemittel abgekühlt und kondensiert. Vorzugsweise
ist auch das Wärmeübertragungsmedium flüssig, so daß der
Kältemittel/Wärmeübertragungsmedium-Wärmetauscher relativ kompakt
ausgeführt werden kann. In einem weiteren Wärmetauscher gibt das
Wärmeübertragungsmedium seine Wärme ab an das aufzuheizende Medium wie
Brauchwasser oder Zentralheizung ab. Es versteht sich, daß prinzipiell auch auf
ein Wärmeübertragungsmedium verzichtet werden kann, wenn die Nutzwärme
direkt vom Kältemittel übertragen wird.
Nach Verlassen des Kältemittel/Wärmeübertragungsmedium-Wärmetauschers
wird das abgekühlte flüssige noch immer unter hohem Druck stehende
Kältemittel einem Drosselorgan zugeführt. Beim Durchströmen des
Drosselorgans expandiert das Kältemittel und kühlt dabei ab. Nunmehr wird das
relativ kalte und entspannte Kältemittel wieder dem Abluft/Kältemittel-
Wärmetauscher zugeführt, so daß der Kreislauf erneut beginnt.
Derartige Vorrichtungen sind bekannt. In Gebäuden mit dichten Außenhüllen,
vor allem in sogenannten Niedrig-Energie-Häusern, wird der Einsatz einer .
mechanischen Wohnungslüftung dringend empfohlen. Um die Luft innerhalb
eines Wohnraumes gerichtet strömen zu lassen und den erforderlichen
Luftaustausch zu ermöglichen, sind Elemente zur vertikalen und zur horizontalen
Luftführung wie Luftschächte bzw. Luftkanäle erforderlich.
In Zeiten steigender Energiekosten nimmt die Bedeutung von Systemen zur
Wärmerückgewinnung ständig zu. Ein Problem, das dabei verstärkt auftritt, ist
die Integration der Wärmerückgewinnung in das Lüftungssystem.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die an sich bekannten Bauteile des
primären Kältemittelkreislaufs so anzuordnen, daß diese in einen
Lüftungsschacht integriert werden können und auch von ungeübten Kräften
leicht montierbar sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Bauteile des
primären Kältemittelkreislaufs auf einem Einschub montiert sind, der
schubladenartig einschiebbar ist in ein Gehäuse, das als Bestandteil eines
Lüftungsschachtes ausgebildet ist.
Es versteht sich, daß Einschub und Gehäuse aufeinander abgestimmt sind. Die
erfindungsgemäße Ausführung der Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus
Abluft integriert diese in das notwendige Lüftungssystem, ohne daß aufwendige
Montage- und Installationsarbeiten erforderlich sind. Für die neue Ausführung
werden keine zusätzlichen Konsolen oder Unterkonstruktionen benötigt.
Vorzugsweise wird die Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abluft auf
einen vertikalen Lüftungsschacht aufgesetzt. Es ist daher vorteilhaft, wenn die
Abluft unten in das Gehäuse einströmt und oben aus dem Gehäuses austritt. So
bildet das Gehäuse einen integralen Bestandteil des Abfluft-Lüftungsschachtes.
Ein Ventilator zum Absaugen der Abluft kann wahlweise oberhalb oder
unterhalb des Gehäuses der Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abluft
angeordnet sein.
Der Einschub kann besonders leicht ein- und ausgebaut werden, wenn das
Gehäuse die Form eines Quaders hat und Stirnwand sowie beide Seitenwände
als seitliche Wandungen des Lüftungsschachtes ausgebildet sind, und die vierte
Wandung des Lüftungsschachtes von der Rückwand des eingeschobenen
Einschubs und/oder einer Abdeckplatte gebildet wird.
Infolge der Anordnung sämtlicher Bauteile des primären Kältemittelkreislaufs auf
dem Einschub müssen an diesem lediglich von außen zugängliche
Anschlußelemente für Arbeitsstrom, für die Steuerung/Regelung, für den
Kondensatablauf sowie für den Zulauf und für den Ablauf des
Wärmeübertragungsmediums vorgesehen sein. Daher kann der Einschub leicht
von einem "Nichtkältefachmann" montiert oder ausgetauscht werden. Ein
besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß bei
Verwendung eines vertikalen Lüftungsschachtes mit Installationsschacht
sämtliche Leitungen im Installationsschacht geführt werden können. Da häufig
die Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung auf dem Dachboden eines
Wohnhauses, der Warmwasserboiler und die Heizung jedoch im Keller
angeordnet sind, ist auf diese Weise eine einfache Verbindung möglich, ohne
daß Deckendurchbrüche erforderlich sind.
Da für die Wärmeübertragung aus Gasen große Flächen erforderlich sind, ist es
vorteilhaft, wenn der Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher in einer vertikalen Wand
des Einschubs angeordnet ist. Unterhalb dieses Wärmetauschers kann eine mit
einer Ableitung versehene Wanne zum Auffangen von Kondensat vorgesehen
sein, so daß herabtropfendes Kondensat nicht in den Lüftungsschacht gelangen
kann.
Wenn die Grundplatte des Einschubes kleiner ist als die Grundfläche des
Gehäuses, wenn also die Tiefe oder die Breite des Einschubs geringer ist als die
Tiefe bzw. die Breite des Gehäuses, so bleibt zwischen dem Abluft/Kältemittel-
Wärmetauscher und der parallelen Gehäusewand ein Kanal frei, durch den die
Abluft strömen kann.
Ein Kanal für die Abluft verbleibt im Bodenbereich, wenn der Einschub niedriger
ist als das Gehäuse und in eingeschobenem Zustand die Grundplatte des
Einschubs beabstandet von der Grundfläche des Gehäuses angeordnet ist.
Sofern der Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher niedriger und/oder schmaler als
die ihm zugewandte Wand des Gehäuses ist, so können den Abstand
überbrückende Leitbleche und/oder Abdichtelemente vorgesehen sein. Auf diese
Weise wird nach Einbringen des Einschubs in das Gehäuse zumindest im
Bodenbereich und zwischen Gehäusewand und Abluft/Kältemittel-
Wärmetauscher ein Kanal für die zuströmende Abluft gebildet. Vorzugsweise ist
der Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher stirnseitig in den Einschub eingebaut.
Vorzugsweise ist der Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher als Lamellen-
Wärmetauscher ausgebildet.
Für den Kältemittel/Wärmeübertragungsmedium-Wärmetauscher wird die
Ausführung als Platten-Wärmetauscher empfohlen.
Das Drosselorgan kann als Kapillar-Rohr ausgebildet sein, welches zur
Platzersparnis als Wendel gewickelt sein kann.
Als Kompressor wird ein Hubkolben-Kompressor empfohlen, der bei geringem
Energieverbrauch eine lange Lebensdauer hat und praktisch wartungsfrei ist.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht
nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen, für sich
und/oder in Kombination, sondern auch aus der nachstehenden Beschreibung
eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispieles.
Es zeigen:
Fig. 1 schematisch den Kältemittelkreislauf einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abluft,
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus
Abluft mit einem Einschub in der Rückansicht,
Fig. 3 den Einschub aus Fig. 2 in perspektivischer Schrägansicht von hinten
links oben,
Fig. 4 die Vorrichtung aus Fig. 2 in eingebautem Zustand in einem
Lüftungsschacht in teilweise geschnittener Rückansicht und
Fig. 5 die eingebaute Vorrichtung aus Fig. 4 in teilweise geschnittener
Seitenansicht von links.
Fig. 1 zeigt schematisch den Kältemittelkreislauf einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abluft. In einem geschlossenen
Kreislauf wird ein Kältemittel geführt, das in relativ kaltem und entspanntem
Zustand einem Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher 10 zugeführt wird, der von
der Abluft durchströmt wird. Die ausströmende Abluft 12 ist gegenüber der
einströmenden Abluft 14 abgekühlt. Das Kältemittel wird mittels eines
Kompressors 16 komprimiert und dabei erwärmt. In einem
Kältemittel/Wärmeübertragungsmedium-Wärmetauscher 18 wird die Wärme auf
ein Wärmeübertragungsmedium eines sekundären Kreislaufs 20 übertragen. In
dem Kältemittel/Wärmeübertragungsmedium-Wärmetauscher 18 wird das
Kältemittel abgekühlt und noch immer unter hohem Druck stehend einem
Drosselorgan 22 zugeführt. Beim Durchströmen des Drosselorgans 22
expandiert das Kältemittel und kühlt dabei ab. Nunmehr wird das relativ kalte
und entspannte Kältemittel wieder dem Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher 10
zugeführt, so daß der Kreislauf erneut beginnt.
In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus
Abluft in der Rückansicht dargestellt. Auf einem Einschub 24 sind der
Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher 10, der Kompressor 16, der
Kältemittel/Wärmeübertragungsmedium-Wärmetauscher 18 und das
Drosselorgan 22 des primären Kältemittelkreislaufs montiert.
Der Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher 10 ist in einer vertikalen Wand des
Einschubes 24, hier in der Stirnwand, angeordnet und als Lamellen-
Wärmetauscher ausgebildet. Der Kompressor 16 ist als Hubkolben-Kompressor
ausgebildet, der Kältemittel/Wärmeübertragungsmedium-Wärmetauscher 18 ist
als Platten-Wärmetauscher ausgebildet, und als Drosselorgan 22 ist ein zu einer
Wendel gewickeltes Kapillar-Rohr eingebaut. Bei Verwendung von R 134a als
Kältemittel können bei einer Eintrittstemperatur des Kältemittels von 2°C und
einem Druck von 2,5 bar in den Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher 10 bis zu
150 m3 Abluft pro Stunde von 22°C auf 11°C abgekühlt werden. Bei
nachfolgender Verdichtung des Kältemittels auf 10 bar steigt seine Temperatur
auf bis zu 65°C an. Im Kältemittel/Wärmeübertragungsmedium-
Wärmetauscher 18 wird anschließend bei einem Druck von 10 bar auf rund
50°C abgekühlt und kondensiert, wobei das Wärmeübertragungsmedium von
47°C auf 52°C erwärmt wird. Nach Durchtritt durch das Drosselorgan 22
erreicht das Kältemittel eine Temperatur von 2°C bei 2,5 bar. Bezogen auf 1 kWh
eingesetzter elektrischer Energie zum Antrieb des Kompressors 16 werden
4 kWh an Wärmeenergie zurückgewonnen.
Der Einschub 24 ist schubladenartig in ein quaderförmiges Gehäuse 26
einschiebbar. Das Gehäuse 26 besitzt eine rechteckige Grundfläche 28, in der
eine Eintrittsöffnung 30 für einströmende Abluft 14 vorgesehen ist. In der
Oberseite 32 des Gehäuses 26 ist eine Austrittsöffnung 34 für ausströmende
Abluft 12 angeordnet. Das geschlossene Seitenwände 34, 38 und eine
geschlossene Stirnwand 40 aufweisende Gehäuse 26 ist auf seiner Rückseite
offen.
In der Rückwand 42 des Einschubes 24 sind von außen zugänglich ein erstes
Anschlußelement 44 für Arbeitsstrom und für die Steuerung/Regelung, ein
zweites Anschlußelement 46 für den Kondensatablauf sowie ein drittes
Anschlußelement 48 für den Zulauf und ein viertes Anschlußelement 50 für den
Ablauf des Wärmeübertragungsmediums angeordnet.
In Fig. 3 ist die Vorrichtung aus Fig. 2 in perspektivischer Schrägansicht von
hinten links oben dargestellt, so daß die Anordnung der Bauteile deutlich wird.
An der Stirnseite des Abluft/Kältemittel-Wärmetauschers 10 sind Leitbleche 51
vorgesehen.
Fig. 4 und Fig. 5 zeigen die Vorrichtung aus Fig. 2 in eingebautem Zustand in
einem Lüftungsschacht 52 in teilweise geschnittener Rückansicht bzw. in
teilweise geschnittener Seitenansicht von links. Das Gehäuse 26 ist auf einen
Mantelstein 54 des Lüftungsschachtes 52 aufgesetzt und wird von diesem
getragen. Auf die Oberseite 32 des Gehäuses 26 ist eine Ventilatoreinheit 56
aufgesetzt, welche die Abluft absaugt. Die Stirnwand 40 sowie beide
Seitenwände 36, 38 sind als seitliche Wandungen des Lüftungsschachtes 52
ausgebildet. Die vierte Wandung des Lüftungsschachtes 52 bilden die
Rückwand 42 des eingeschobenen Einschubs 24 sowie eine Abdeckplatte 58.
Aus Fig. 5 ist deutlich ersichtlich, daß die Grundplatte 60 des Einschubes 24
kleiner ist als die Grundfläche 28 des Gehäuses 26, so daß zwischen der
Stirnwand 40 und dem Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher 10 ein erster Kanal 62
frei bleibt. Der Einschub 24 ist niedriger als das Gehäuse 26. Im
eingeschobenen Zustand ist die Bodenplatte 60 des Einschubs 24 beabstandet
von der Grundfläche 28 des Gehäuses 26, so daß im Bodenbereich ein zweiter
Kanal 64 für die Abluft frei bleibt, der stirnseitig an den ersten Kanal 62
anschließt.
Claims (11)
1. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abluft aufweisend einen
primären Kältemittelkreislauf, bei dem das Kältemittel nacheinander
zumindest die Bauteile Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher (10),
Kompressor (16), Kältemittel/Wärmeübertragungsmedium-
Wärmetauscher (18) und Drosselorgan (22) durchströmt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bauteile (10, 16, 18, 22) des primären Kältemittelkreislaufs auf
einem Einschub (24) montiert sind, der schubladenartig einschiebbar ist in
ein in einem Lüftungsschacht angeordnetes Gehäuse (26).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abluft unten in das Gehäuse (26) einströmt und oben aus dem
Gehäuse (26) austritt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (26) die Form eines Quaders aufweist, daß
Stirnwand (40) sowie beide Seitenwände (36, 38) als seitliche Wandungen
des Lüftungsschachtes ausgebildet sind, und daß die vierte Wandung des
Lüftungsschachtes von der Rückwand (42) des eingeschobenen
Einschubs (24) und/oder einer Abdeckplatte (58) gebildet wird.
4. Vorrichtung nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Einschub (24) von außen zugängliche Anschlußelemente (44, 46,
48, 50) für Arbeitsstrom, für die Steuerung/Regelung, für den
Kondensatablauf sowie für den Zulauf und für den Ablauf des
Wärmeübertragungsmediums vorgesehen sind.
5. Vorrichtung nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher (10) in einer vertikalen Wand
des Einschubes (24) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Grundplatte (60) des Einschubes (24) kleiner ist als die
Grundfläche (28) des Gehäuses (24), so daß zwischen Gehäusewand und
Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher (10) ein erster Kanal (62) frei bleibt,
durch den die Abluft strömen kann.
7. Vorrichtung nach zumindest Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Einschub (24) niedriger ist als das Gehäuse (26) und daß in
eingeschobenem Zustand die Bodenplatte (60) des Einschubes (24)
beabstandet von der Grundfläche (28) des Gehäuses (26) angeordnet ist,
so daß im Bodenbereich ein zweiter Kanal (64) für die Abluft frei bleibt.
8. Vorrichtung nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abluft/Kältemittel-Wärmetauscher (10) als Lamellen-
Wärmetauscher ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kältemittel/Wärmeübertragungsmedium-Wärmetauscher (18) als
Platten-Wärmetauscher ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Drosselorgan (22) als Kapillar-Rohr ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kompressor (16) als Hubkolben-Kompressor ausgebildet ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10101512A DE10101512C2 (de) | 2001-01-12 | 2001-01-12 | Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abluft |
AT0189601A AT413597B (de) | 2001-01-12 | 2001-12-04 | Vorrichtung zur wärmerückgewinnung aus abluft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
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DE10101512C2 DE10101512C2 (de) | 2002-11-21 |
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ID=7670572
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE10101512A Revoked DE10101512C2 (de) | 2001-01-12 | 2001-01-12 | Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abluft |
Country Status (2)
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DE (1) | DE10101512C2 (de) |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8331 | Complete revocation |