DE10159839A1

DE10159839A1 - Vorrichtung zur Belüftung von Innenräumen

Info

Publication number: DE10159839A1
Application number: DE10159839A
Authority: DE
Inventors: Mathias Martin
Original assignee: Kermi GmbH
Current assignee: Kermi GmbH
Priority date: 2001-12-06
Filing date: 2001-12-06
Publication date: 2003-06-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Belüftung von Innenräumen, insbesondere Wohnräumen, mit von außen in den Innenraum und aus dem Innenraum nach außen führenden Zuluft- und Abluftkanälen, in denen ein Wärmetauscher (1) mit Wärmetauscherpaket (2), insbesondere ein Gegenstromwärmetauscher mit zweidimensionalem Wärmeaustausch zur Wärmerückgewinnung vorgesehen ist und weiterhin Ventilatoren (3, 4) zum Hineindrücken der Abluft A¶bl¶ in den Wärmetauscher und Heraussaugen der Zuluft Z¶ul¶ aus dem Wärmetauscher vorgesehen sind, wobei die Anbindung und Trennung der Luftströme an die Strömungskanäle (12, 13) im Wärmetauscherpaket (2) des Wärmetauschers (1) über Platten (5, 6) mit angeformten Stutzen (19) erfolgt, welche über ein Fokussier- und Separierelement (7, 8) mit den im Wärmetauscherpaket (2) angeordneten Strömungskanälen (12, 13) verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Belüftung von Innenräumen, insbesondere Wohnräumen, mit von außen in den Innenraum und aus dem Innenraum nach außen führenden Zuluft- und Abluftkanälen, in denen ein Wärmetauscher mit Wärmetauscherpaket, insbesondere ein Gegenstromwärmetauscher mit zweidimensionalem Wärmeaustausch zur Wärmerückgewinnung vorgesehen ist und weiterhin Ventilatoren zum Hineindrücken der Abluft in den Wärmetauscher und Heraussaugen der Zuluft aus dem Wärmetauscher vorgesehen sind.
Ausgangspunkt dabei ist zum einen die Forderung der Normung für Wärmetauscher zum Zweck der Wärmerückgewinnung bei einer Wohungslüftung nach einer festgelegten minimalen, bestenfalls nicht vorhanden Leckagerate. Zum anderen ist die energetisch günstigste Anordnung der Lüfter und Ventilatoren in einem solchen Gerät diejenige, dass man die Abluft in den Wärmetauscher drückt (die vom Lüfter zusätzlich erzeugte Wärme kann noch mit der Zuluft getauscht werden) und die Zuluft aus dem Wärmetauscher saugt (der schon erwärmten Zuluft wird durch die Lüfterenergie noch weitere Wärme zugeführt). Dies erfordert jedoch zwingend eine sehr gute Abdichtung aller Elemente des Wärmetauschers sowie eine saubere Trennung der Luftströme im Anbindungsbereich, um eine durch die im Wärmetauscher entstehende Druckdifferenz zwischen den Luftströmungen hervorgerufene Verunreinigung der Zuluft durch die übergeströmte Abluft und den damit schlechteren Wirkungsgrad auszuschließen. Das heisst, dass für eine effiziente Wärmerückgewinnung ein optimal abgedichteter Wärmetauscher vorliegen muss. Des weiteren bietet nur ein Wärmetauscher im Gegenstromprinzip mit zweidimensionalem Wärmetausch die höchsten Wärmetauschzahlen. Die aus dem Stand der Technik bekannten Wärmetauscher erfüllen diese kombinierten Anforderungen nicht oder nur teilweise und wenn, dann nur bedingt oder mit beträchtlichem fertigungstechnischen und kostenintensiven Aufwand, zumeist bedingt durch eine Vielzahl von Abdichtungsstellen bei entsprechend großer Länge abzudichtender Fugen.
Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise aus den Druckschriften EP 0055000, EP 00 29573, DE 42 10 530 C2, EP 1001 228 und EP 0127 213 B1 bekannt. Die darin beschriebenen Wärmetauscher bestehen aus übereinandergestapelten Platinen mit speziellen Überströmvorrichtungen und im Ein- und Ausströmbereich wechselseitig verschlossenen Strömungskanälen oder aus Wärmetauscherpaketen mit übereinandergestapelten Platinen mit sich wechselseitig verengenden und erweiternden Ein- und Ausströmkanälen zur Medientrennung.
Alle diese Varianten haben den Nachteil, dass aufwendige Abdichtungen zwischen den Platinen durch Kleben, Schweißen, Weichdichten o. ä. erfolgen müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Nachteile der o. g. Vorrichtungen zu verbessern, wobei unter Verzicht auf aufwendige Abdichtungen ein möglichst leckagefreier Wärmeaustausch erfolgen soll. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den zugehörigen Ansprüchen 2 bis 13 enthalten.
Demnach beinhaltet die Erfindung eine Vorrichtung zur Belüftung von Innenräumen, insbesondere Wohnräumen, mit von außen in den Innenraum und aus dem Innenraum nach außen führenden Zuluft- und Abluftkanälen, in denen ein Wärmetauscher mit Wärmetauscherpaket, insbesondere ein Gegenstromwärmetauscher mit zweidimensionalem Wärmeaustausch zur Wärmerückgewinnung vorgesehen ist. Weiterhin sind Ventilatoren zum Hineindrücken der Abluft in den Wärmetauscher und Heraussaugen der Zuluft aus dem Wärmetauscher vorgesehen.
Erfindungsgemäß erfolgt die Anbindung und Trennung der Luftströme an die Strömungskanäle im Wärmetauscherpaket des Wärmetauschers über Platten mit angeformten stufenförmig ausgebildeten Stutzen, welche über ein Fokussier- und Separierelement mit den im Wärmetauscherpaket angeordneten Strömungskanälen verbunden sind. Dadurch können sehr kurze Ein- bzw. Auslassstrecken realisiert werden, wodurch sich kürzere Gesamtbaulängen für die Vorrichtung ergeben. Das Fokussier- und Separierelement ist ein Element zur Fokussierung (Dreieckauslass aus rechteckigen Kanälen) und Vorstufe zur Separierung der Strömungen. Die dreieckige Form der Öffnungen und Stutzen wird benötigt, um eine Querströmung der Zu- bzw. Außenluft zwischen den Stutzen zu gewährleisten.
Nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung besteht das Wärmetauscherpaket aus einem in einem Gehäuse fixierten Platinenstapel aus übereinandergeschichteten Platinen, die mit einer wechselseitigen Dreiecksprofilierung versehen sind, wobei die Anordnung der Platinen im Gehäuse so erfolgt, dass die beim Stapeln durch die Dreiecksprofilierung entstehenden Kanäle um einen Winkel, vorzugsweise um 45°, gegenüber den äußeren Abgrenzungen des Gehäuses verdreht sind. Im Randbereich des Wärmetauscherpaketes sind aufgrund der Anordnung der Platinen nur Dreieckskanäle ausgebildet. Die Anbindung der Luftströme erfolgt zweckmäßigerweise so, dass im Bereich der entstehenden nahezu quadratischen Kanäle die Zu- und Abluftströme wechselseitig nebeneinander liegen und durch die Dreieckskanäle im Randbereich nur Zuluft geleitet wird. Dadurch steht an den Außenflächen des Gehäuses nur "kalte" Luft an, so dass Wärmeverluste an die Umgebung verhindert werden (wodurch der Wirkungsgrad des Wärmetauschers steigt) und sich somit die Isoliermaßnahmen am Gehäuse verringern.
Die Dreiecksspitzen sind als Berührungspunkte übereinanderliegender Platinen abgeflacht oder lokal durch zweizackige Doppelspitzen ersetzt. Dadurch wird eine gegenseitige Abstützung der Platinen ermöglicht. Diagonalströmungen (Kurzschluß) werden verhindert und es treten keine Strömungsverluste durch Vorsprünge/Versätze in Strömungsrichtung auf. Über den ganzen Querschnitt kann der optimale zweidimensionale Gegenströmer beibehalten werden.
Die Doppelspitzen sind mit Hinterschneidungen versehen, so dass durch ein Einrasten der entsprechenden Gegenkonturen der Platinen eine ausreichend steife Konstruktion entsteht. Die Dreiecksspitzen weisen zur Erzeugung von Turbulenzen parallel zur Verlaufslinie der Kanäle lokale quer liegende Einbuchtungen auf.
Der Platinenstapel besteht nach einem weiteren bevorzugten Merkmal aus einem mäanderförmig übereinandergelegten, querprofilierten Endlosband. Dadurch kann auf Abdichtungen zwischen den Platinen verzichtet werden.
Das Endlosband ist an den vorgesehenen Umkehrpunkten des Mäanders mit Filmgelenken versehen, wodurch zugleich eine seitliche Abstützung gegen Verrutschen erfolgt.
Nach einem anderen bevorzugten Merkmal der Erfindung besteht das Wärmetauscherpaket aus einem extrudierten Gitterkastenprofil, dessen Gitter um einen Winkel von ca. 45° gegenüber den äußeren Abgrenzungen des Profils verdreht ist. Im Randbereich des Wärmetauscherpaketes sind aufgrund der Verdrehung des Gitters nur Dreieckskanäle ausgebildet. Die Anbindung der Luftströme erfolgt zweckmäßigerweise so, dass im Bereich der quadratischen Kanäle die Zu- und Abluftströme wechselseitig nebeneinander liegen und durch die Dreieckskanäle im Randbereich nur Zuluft geleitet wird. Dadurch steht an den Außenflächen des Gehäuses nur "kalte" Luft an, so dass Wärmeverluste an die Umgebung verhindert werden (wodurch der Wirkungsgrad des Wärmetauschers steigt) und sich somit die Isoliermaßnahmen am Gehäuse verringern. Das Gehäuse muß nicht rechteckig ausgeführt sein, sondern kann auch jeden anderen Querschnitt aufweisen. Beim rechteckigen Querschnitt entstehen jedoch am Rand am einfachsten die Dreieckskanäle mit den oben beschriebenen Vorteilen. Das Gitterkastenprofil enthält eine weitere mitextrudierte Umrahmung, die über Verbindungsstege mit dem Kasten verbunden ist. Diese Gehäusekonstruktion ist geeignet Dämmelemente aufzunehmen.
Das Gitterkastenprofil besteht aus Kunststoff mit wärme- und/oder elektrisch leitfähigen Eigenschaften. Dadurch kann der Wirkungsgrad des Wärmetauschers verbessert werden. Über elektrisch leitfähige Fokussier- und Separierelemente kann eine Spannung zum Zweck einer induktiven Zusatzheizung angelegt werden. Damit kann ein Vereisungsschutz hergestellt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Belüftung von Innenräumen,
Fig. 2 Wärmetauscher in Explosionsdarstellung,
Fig. 3 Anordnung der Platinen im Wärmetauscherpaket,
Fig. 4 gefalteter Platinenstapel mit Filmgelenken,
Fig. 5 Wärmetauscherpaket mit extrudiertem Gitterkastenprofil und Umrahmung.
Wie in der Fig. 1 dargestellt, wird die Abluft A_bl durch einen Ventilator 3 in die Öffnungen der Stutzenplatte 5 und darüber hinaus durch die Stutzen 19 in die dafür vorgesehenen Kanäle 12 des Wärmetauscherpaketes 2 gedrückt und gelangt auf der anderen Seite auf gleiche Weise als Fortluft F_l wieder hinaus. Die Außenluft A_ul wird durch den Ventilator 4 auf der Zuluftseite Z_ul angesaugt, umströmt zunächst die Stutzen 19 der Stutzenplatte 6 und tritt nach einer Umlenkung von 90° stirnseitig in alle dafür vorgesehenen Kanäle 13 des Wärmetauscherpaketes 2 ein und gelangt auf der anderen, diagonal gegenüberliegenden Seite auf gleiche Weise als Zuluft Z_ul wieder aus der Belüftungsvorrichtung hinaus. An den jeweiligen Stellen der Vorrichtung sind die nur andeutungsweise dargestellten Versorgungsleitungen 18 angeschlossen.
Die Anbindung und Trennung der Luftströme an die Strömungskanäle 12, 13 im Wärmetauscherpaket 2 des Wärmetauschers 1 erfolgt über Hatten 5, 6 mit angeformten, vorzugsweise stufenförmig ausgebildeten Stutzen 19, welche über ein Fokussier- und Separierelement 7, 8 mit den im Wärmetauscherpaket 2 angeordneten Strömungskanälen 12, 13 verbunden sind. Die Teile des Wärmetauschers sind einzeln in der Fig. 2 deutlich erkennbar.
Das Wärmetauscherpaket besteht aus einem in einem Gehäuse 10 fixierten Platinenstapel aus übereinandergeschichteten Platinen 11, die mit einer wechselseitigen Dreiecksprofilierung versehen sind, wobei die Anordnung der Platinen 11 im Gehäuse 10 so erfolgt, dass die beim Stapeln durch die Dreiecksprofilierung entstehenden Kanäle 12 um einen Winkel, vorzugsweise um 45°, gegenüber den äußeren Abgrenzungen des Gehäuses 10 verdreht sind. Die Anordnung der Platinen ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Im Randbereich des Wärmetauscherpaketes sind aufgrund der Anordnung der Platinen 11 nur Dreieckskanäle 13 ausgebildet.
Das Wärmetauscherpaket kann gemäß Fig. 5 auch aus einem extrudierten Gitterkastenprofil 15 bestehen, dessen Gitter um einen Winkel von ca. 45° gegenüber den äußeren Abgrenzungen des Profils verdreht ist. Das Gitterkastenprofil 15 enthält eine weitere mitextrudierte Umrahmung 16, die über Verbindungsstege 17 mit dem Kasten 15 verbunden ist

Claims

1. Vorrichtung zur Belüftung von Innenräumen, insbesondere Wohnräumen, mit von außen in den Innenraum und aus dem Innenraum nach außen führenden Zuluft- und Abluftkanälen, in denen ein Wärmetauscher (1) mit Wärmetauscherpaket (2), insbesondere ein Gegenstromwärmetauscher mit zweidimensionalem Wärmeaustausch zur Wärmerückgewinnung vorgesehen ist und weiterhin Ventilatoren (3, 4) zum Hineindrücken der Abluft A_bl in den Wärmetauscher und Heraussaugen der Zuluft Z_ul aus dem Wärmetauscher vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung und Trennung der Luftströme an die Strömungskanäle (12, 13) im Wärmetauscherpaket (2) des Wärmetauschers (1) über Platten (5, 6) mit angeformten Stutzen (19) erfolgt, welche über ein Fokussier- und Separierelement (7, 8) mit den im Wärmetauscherpaket (2) angeordneten Strömungskanälen (12, 13) verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetauscherpaket (2) aus einem in einem Gehäuse (10) fixierten Platinenstapel aus übereinandergeschichteten Platinen (11) besteht, die mit einer wechselseitigen Dreiecksprofilierung versehen sind, wobei die Anordnung der Platinen (11) im Gehäuse (10) so erfolgt, dass die beim Stapeln durch die Dreiecksprofilierung entstehenden Kanäle (12) um einen Winkel, vorzugsweise um 45°, gegenüber den äußeren Abgrenzungen des Gehäuses (10) verdreht sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Randbereich des Wärmetauscherpaketes (2) aufgrund der Anordnung der Platinen (11) nur Dreieckskanäle (13) ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreiecksspitzen als Berührungspunkte übereinanderliegender Platinen abgeflacht sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreiecksspitzen lokal durch zweizackige Doppelspitzen ersetzt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppelspitzen mit Hinterschneidungen versehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreiecksspitzen parallel zur Verlaufslinie der Kanäle lokale, quer liegende Einbuchtungen aufweisen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Platinenstapel aus einem mäanderförmig übereinandergelegten, querprofilierten Endlosband besteht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Endlosband an den vorgesehenen Umkehrpunkten des Mäanders mit Filmgelenken (14) versehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetauscherpaket (2) aus einem extrudierten Gitterkastenprofil (15) besteht, dessen Gitter um einen Winkel von ca. 45° gegenüber den äußeren Abgrenzungen des Profils verdreht ist.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Randbereich des Wärmetauscherpaketes (2) aufgrund der Verdrehung des Gitters nur Dreieckskanäle (13) ausgebildet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitterkastenprofil (15) eine weitere mitextrudierte Umrahmung (16) enthält, die über Verbindungsstege (17) mit dem Kasten (15) verbunden ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitterkastenprofil aus Kunststoff mit wärme- und/oder elektrisch leitfähigen Eigenschaften besteht.

14. Vorrichtung nach einem der o. g. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fokussier- und Separierelement (7, 8) als weichdichtende Formdichtung ausgebildet ist.