DE102008051813A1 - Device for heat recovery of heat energy present in air by rotational heat exchanger, has rotating heat wheel which is arranged in exhaust air- and air supply duct and air stream flows through heat wheel - Google Patents

Device for heat recovery of heat energy present in air by rotational heat exchanger, has rotating heat wheel which is arranged in exhaust air- and air supply duct and air stream flows through heat wheel Download PDF

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Abstract

The device has a rotating heat wheel (1) which is arranged in an exhaust air- and air supply duct and air stream flows through the heat wheel. The heat wheel is divided into even number of chambers (3) forming sectors with closed partition walls (7). The exhaust air- and air supply duct is connected with half of the sector forming chambers during standstill of the heat wheel. The exhaust air- and air supply duct is adjacent to the sectors. An independent claim is included for a method for cyclic rotational actuation of a heat wheel.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung von in Luft befindlicher Wärmeenergie durch einen Rotationswärmeübertrager mit einem sich drehenden Wärmerad, das in einem Fortluft- und einem Zuluftkanal angeordnet ist, deren Luftströme das Wärmerad durchströmen, wobei ein Luftstrom aufgewärmt und ein Luftstrom abgekühlt wird.The The invention relates to a device for heat recovery of in-air Thermal energy by a rotary heat exchanger with a rotating heat wheel, which is arranged in an exhaust air and a supply air duct, whose air flows through the heat wheel, wherein a stream of air warmed up and a stream of air is cooled.

Es ist bekannt, die Wärmeenergie der aus einem Raum insbesondere einem Wohnraum austretenden Abluft in einer Speichermasse zu speichern und an die Zuluft (Außenluft) abzugeben. Hierzu werden Regeneratoren wie Rotationswärmeübertrager (Rotationswärmetauscher) verwendet, die ein Wärmerad aufweisen, das mit der Speichermasse gefüllt ist. Bei diesen bekannten Rotationswärmeübertragern hat es sich gezeigt, dass in erheblichem Maße Leckluft besteht, die im Falle belasteter Abluft unerwünscht ist.It is known, the heat energy the exiting from a room in particular a living room exhaust air to store in a storage mass and to the supply air (outside air) leave. For this purpose, regenerators such as rotary heat exchangers (rotary heat exchangers) used a heat wheel have, which is filled with the storage mass. In these known Rotationswärmeübertragern It has been shown that there is a significant amount of air leakage in the air Trapped exhaust air undesirable is.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass bei einfacher Konstruktion und Herstellung die Leckluft auf ein Minimum reduziert ist.task The invention is a device of the type mentioned to improve so that with simple design and manufacture the leakage air is reduced to a minimum.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Wärmerad in eine gerade Anzahl von Kammern bildenden Sektoren mit geschlossenen Trennwänden unterteilt ist und dass die an den Sektoren angrenzenden Fortluft- und Zuluftkanäle bei Stillstand des Wärmerades jeweils stets mit der Hälfte der sektorenförmigen Kammern verbunden sind.These Task is inventively characterized solved, that the heat wheel in an even number of chambers forming sectors with closed partitions is divided and that adjacent to the sectors exhaust air and supply air ducts at standstill of the heat wheel always always with half the sectoral Chambers are connected.

Hierdurch ist dafür gesorgt, dass die am Wärmerad anliegenden Anschlussflächen der Fortluft- und Zuluftkanäle bei Stillstand des Wärmerades exakt mit den sektorenförmigen Kammern des Wärmerades fluchten, so dass Leckluft nicht entstehen kann. Hierbei sind die am Wärmerad anliegenden Anschlussöffnungsflächen als Zuluftöffnung und Abluftöffnung der Fortluft- und Zuluftkanäle in ihrem Querschnitt halbkreisförmig und entsprechen damit in ihrer Größe und Form einer Hälfte aller Wärmeradkammern.hereby is for that taken care of that at the heat wheel adjacent connection surfaces the exhaust air and supply air ducts at standstill of the heat wheel exactly with the sectoral Chambers of the heat wheel aligned, so that leakage air can not arise. Here are the at the heat wheel adjacent terminal opening surfaces as air intake opening and exhaust port the exhaust air and supply air ducts semicircular in cross-section and thus correspond in their size and shape to a half of all Wärmeradkammern.

Von Bedeutung ist, dass die Stirnseiten der Trennwände jeweils eine Dichtung aufweisen, die gegenüber der Kanaltrennwand abdichtet, so dass auch hierdurch Leckluft verhindert wird.From Meaning is that the end faces of the partition walls each have a seal, the opposite the channel partition seals, so that also prevents leakage air becomes.

Von Vorteil ist, wenn die Kammern zur losen Befüllung mit dem Speichermaterial durch Gitter oder Lochbleche an den Stirnseiten verschlossen sind. Vorzugsweise weist das Wärmerad für jede Kammer eine Beladeöffnung, für ein ein- oder mehrmaliges Beladen auf. Hierbei kann die Beladeöffnung in der Umfangsfläche des Wärmerades angeordnet sein.From Advantage is when the chambers for loose filling with the storage material are closed by grids or perforated plates on the front sides. Preferably has the heat wheel for every Chamber a loading opening, for a one or more loading on. Here, the loading opening in the peripheral surface of the heat wheel be arranged.

Eine einfache und komfortable Regelung ist erreichbar, wenn das Wärmerad in einem im Querschnitt rechteckförmigen insbesondere quadratischen Raum einliegt und die Eckräume neben dem Wärmerad die Bypasskanäle aufweisen insbesondere bilden. Hierzu weisen zum Steuern insbesondere Regeln der Bypasskanäle diese Klappenventile auf. Hierbei weist der Eckraum eine Klappenmechanik auf, der die Luftverteilung Bypass/Rad steuert.A easy and comfortable control is achievable when the heat wheel in a rectangular in cross-section especially square room rests and the corner rooms next to the heat wheel the bypass channels in particular, form. For this purpose have to control particular rules the bypass channels these flapper valves on. Here, the corner space has a flap mechanism, which controls the air distribution by-pass / wheel.

Die Nutzung der Eckräume der Bypasskanäle erlaubt die maximale Radgröße für die gewählten Kanäle und damit minimierte Druckverluste ohne auf den Bypass zu verzichten.The Use of the corner rooms the bypass channels allows the maximum wheel size for the selected channels and thus Minimized pressure loss without sacrificing the bypass.

Die Vorrichtung arbeitet besonders ökonomisch, wenn das zyklische schnelle Drehen des Wärmerades durch einen Federmechanismus erfolgt, welcher durch einen Elektromotor aufgezogen wird. Ferner wird hierzu vorgeschlagen, dass das Abbremsen des Wärmerades bei Einführung der Segmente den Federmechanismus teilweise wieder aufzieht zur Energierückgewinnung und Minderung der Kräfte der Entschleunigung. Schließlich ist von Vorteil, wenn zum Minimieren der Leckluft der Sektoren- bzw. Kammerwechsel schnellstmöglich erfolgt.The Device works very economically, when the cyclic fast turning of the heat wheel by a spring mechanism takes place, which is mounted by an electric motor. Further is proposed for this purpose that the braking of the heat wheel at introduction the segments partially reboots the spring mechanism for energy recovery and reducing the forces the deceleration. After all is advantageous if, to minimize the leakage air, the sector or changing the chamber as quickly as possible he follows.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kammern mit Spänen, Schaum und/oder Drahtgewebe aus Metall insbesondere aus Aluminium oder Kupfer gefüllt sind.Especially It is advantageous if the chambers with chips, foam and / or wire mesh Metal in particular made of aluminum or copper are filled.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden näher beschrieben. Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Es zeigenadvantageous Embodiments of the invention will be described in more detail below. An embodiment is shown schematically in the drawings. Show it

1 eine Seitenansicht des Wärmerades mit den sektorenförmigen Kammern, 1 a side view of the heat wheel with the sector-shaped chambers,

2 eine Ansicht der Fortluft- und Zuluftkanalöffnungen, wie sie am Wärmerad anliegen. 2 a view of the exhaust air and Zuluftkanalöffnungen as they rest against the heat wheel.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Rotationswärmeübertrager (Rotationswärmetauscher) mit einem Wärmerad 1 auf, das sich um eine Achse 2 zyklisch dreht. Das Wärmerad ist in mehrere sektorenförmige Kammern 3 aufgeteilt, wobei die Anzahl der Kammern gerade ist, so dass eine gleich große Anzahl an Kammern und damit eine Hälfte der Kammern von dem Zuluftkanal und die andere Hälfte von dem Abluftkanal erreichbar ist und durchströmt wird. Zu beiden Stirnseiten des Wärmerades 1 liegen somit jeweils eine Zuluftöffnung 4 und eine Abluftöffnung 5 am Wärmerad 1 derart an, dass beide Wärmeradhälften in entgegen gesetzten Richtungen durchströmt werden. Die Zuluftöffnung 4 ist von der Abluftöffnung 5 durch eine Trennwand 6 getrennt, die eine Dichtung aufweist, mit der sie an den auf Durchmessern liegenden Trennwänden 7 der Kammern 3 dichtend anliegen. Darüber hinaus weisen auch die halbkreisbogenförmigen Ränder 8 der Öffnungen 4, 5 Dichtungen auf, die an den Außenrändern 9 der Kammern 3 anliegen.The device according to the invention has a rotary heat exchanger (rotary heat exchanger) with a heat wheel 1 up, that's about an axis 2 cyclically turns. The heat wheel is in several sector-shaped chambers 3 divided, wherein the number of chambers is straight, so that an equal number of chambers and thus one half of the chambers of the supply air duct and the other half of the exhaust duct is reached and flows through. To both ends of the heat wheel 1 are thus each a Zuluftöffnung 4 and an exhaust port 5 at the heat wheel 1 such that both Wärmeradhälften are flowed through in opposite directions. The supply air opening 4 is from the exhaust vent 5 through a partition 6 disconnected, the a seal with which they are located on the diameter-based partitions 7 of the chambers 3 lie sealingly. In addition, also have the semicircular edges 8th the openings 4 . 5 Seals on, on the outer edges 9 of the chambers 3 issue.

Die Kammern 3 sind lose mit Spänen, Schaum oder Drahtgewebe aus Aluminium oder Kupfer gefüllt, die die Wärmeenergie speichern und abgeben. Die Stirnseiten 10 der Kammern 3 sind durch hoch luftdurchlässige Gitter oder Lochbleche verschlossen. Um die Kammern zu befüllen und die Befüllung wechseln zu können, weist jede Kammer 3 in der teilzylindrischen Umfangsfläche eine Beladeöffnung auf.The chambers 3 are loosely filled with chips, foam or wire mesh made of aluminum or copper, which store and release the heat energy. The front ends 10 of the chambers 3 are closed by highly air-permeable grids or perforated sheets. To fill the chambers and change the filling, each chamber has 3 in the part-cylindrical peripheral surface on a loading opening.

Auch die klassische Bestückung mit gewelltem Blech ist möglich.Also the classical equipment with corrugated metal is possible.

Das Wärmerad 1 liegt in einem von einem Gehäuse 12 gebildeten Raum ein, der seitlich des Wärmerades Eckräume 11 als Resträume bildet. Diese Eckräume werden als Bypasskanäle genutzt, durch die Luft parallel zu der Luft im Wärmerad strömen kann. Alternativ können innerhalb der Eckräume 11 auch Rohre als Bypasskanäle liegen. Hierbei sind in den Bypasskanälen Ventile insbesondere Klappen angeordnet, um die Luftströme zu steuern insbesondere zu regeln. Vorzugsweise bestehen mindestens zwei Bypasskanäle jeweils in einem Eckraum 11, wobei ein Bypasskanal Abluft und einer Zuluft führt.The heat wheel 1 lies in one of a housing 12 formed space, the side of the heat wheel corner spaces 11 as rest spaces forms. These corner spaces are used as bypass ducts through which air can flow parallel to the air in the heat wheel. Alternatively, within the corner spaces 11 also tubes are as bypass channels. In this case, in particular valves are arranged in the bypass channels to control the air flows in particular to regulate. Preferably, at least two bypass channels each in a corner space 11 , where a bypass duct leads exhaust air and a supply air.

Eine hohe Effektivität und geringste Mengen an Leckluft werden erzielt, wenn das Umschalten der Vorrichtung in Form eines Wechsels der Kammern 3 von der Abluftöffnung 5 zur Zuluftöffnung 4 schnellstmöglich erfolgt. Dies wird sprunghaft durch einen Federmechanismus erreicht, der durch einen Elektromotor aufgezogen wird. Eine Energieeinsparung ist hierbei möglich, wenn die Kräfte des Abbremsens (Entschleunigung) zum Aufziehen/Spannen der Feder(n) genutzt wird.A high efficiency and lowest amounts of leakage air are achieved when the switching of the device in the form of a change of the chambers 3 from the exhaust port 5 for supply air opening 4 as soon as possible. This is achieved abruptly by a spring mechanism that is wound by an electric motor. An energy saving is possible in this case, if the forces of deceleration (deceleration) is used for mounting / tensioning of the spring (s).

Claims (13)

Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung von in Luft befindlicher Wärmeenergie durch einen Rotationswärmeübertrager mit einem sich drehenden Wärmerad (1), das in einem Fortluft- und einem Zuluftkanal angeordnet ist, deren Luftströme das Wärmerad durchströmen, wobei ein Luftstrom aufgewärmt und ein Luftstrom abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmerad (1) in eine gerade Anzahl (N) von Kammern (3) bildenden Sektoren mit geschlossenen Trennwänden (7) unterteilt ist und dass die an den Sektoren angrenzenden Fortluft- und Zuluftkanäle bei Stillstand des Wärmerades (1) jeweils stets mit der Hälfte der sektorenförmigen Kammern (3) verbunden sind.Apparatus for recovering the heat in air heat energy by a rotary heat exchanger with a rotating heat wheel ( 1 ), which is arranged in an exhaust air and a supply air duct, whose air flows through the heat wheel, wherein an air stream is warmed up and an air stream is cooled, characterized in that the heat wheel ( 1 ) into an even number (N) of chambers ( 3 ) forming sectors with closed partitions ( 7 ) and that adjacent to the sectors exhaust and supply air ducts at standstill of the heat wheel ( 1 ) always with half of the sector-shaped chambers ( 3 ) are connected. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die am Wärmerad (1) anliegenden Anschlussöffnungsflächen als Zuluftöffnung (4) und Abluftöffnung (5) der Fortluft- und Zuluftkanäle in ihrem Querschnitt halbkreisförmig sind und damit in ihrer Größe und Form einer Hälfte aller Wärmeradkammern (3) entsprechen.Apparatus according to claim 1, characterized in that the heat wheel ( 1 ) adjacent connection opening surfaces as supply air opening ( 4 ) and exhaust port ( 5 ) of the exhaust air and Zuluftkanäle are semicircular in cross-section and thus in size and shape of half of all heat wheel chambers ( 3 ) correspond. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseiten der Trennwände (7) jeweils eine Dichtung aufweisen, die gegenüber der Kanaltrennwand (6) abdichten.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the end faces of the partitions ( 7 ) each have a seal opposite the channel partition ( 6 ) seal. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (3) zur losen Befüllung mit dem Speichermaterial durch Gitter oder Lochbleche an den Stirnseiten verschlossen sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the chambers ( 3 ) are closed for loose filling with the storage material by grids or perforated plates at the end faces. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmerad (1) für jede Kammer (3) eine Beladeöffnung, für ein ein- oder mehrmaliges Beladen aufweist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat wheel ( 1 ) for each chamber ( 3 ) has a loading opening, for a single or multiple loading. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beladeöffnungen in der Umfangsfläche des Wärmerades (1) angeordnet sind.Apparatus according to claim 5, characterized in that the loading openings in the peripheral surface of the heat wheel ( 1 ) are arranged. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmerad (1) in einem im Querschnitt rechteckförmigen insbesondere quadratischen Raum einliegt und die Eckräume (11) neben dem Wärmerad die Bypasskanäle aufweisen insbesondere bilden.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat wheel ( 1 ) rests in a rectangular in cross section in particular square space and the corner spaces ( 11 ) in addition to the heat wheel have the bypass channels in particular form. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Steuern insbesondere Regeln der Bypasskanäle diese Klappenventile aufweisen.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that for controlling in particular rules of the bypass channels these flapper valves exhibit. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Eckraum (11) eine Klappenmechanik aufweist, der die Luftverteilung Bypass/Rad steuert.Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the corner space ( 11 ) has a flap mechanism that controls the air distribution by-pass / wheel. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zyklische schnelle Drehen des Wärmerades (1) durch einen Federmechanismus erfolgt, welcher durch einen Elektromotor aufgezogen wird.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cyclic fast turning of the heat wheel ( 1 ) is performed by a spring mechanism which is wound by an electric motor. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbremsen des Wärmerades (1) bei Einführung der Segmente den Federmechanismus teilweise wieder aufzieht zur Energierückgewinnung und Minderung der Kräfte der Entschleunigung.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the braking of the heat wheel ( 1 ) at the introduction of the segments, the spring mechanism partially reboots for energy recovery and reducing the forces of deceleration. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (3) mit Spänen, Schaum und/oder Drahtgewebe aus Metall insbesondere aus Aluminium oder Kupfer gefüllt sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the Kam to learn ( 3 ) are filled with chips, foam and / or wire mesh made of metal, in particular aluminum or copper. Verfahren zum zyklischen Drehbetätigen eines Wärmerades (1) einer Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Minimieren der Leckluft der Sektoren- bzw. Kammerwechsel schnellstmöglich erfolgt.Method for cyclically rotating a heat wheel ( 1 ) A device according to one of the preceding claims, characterized in that for minimizing the leakage of the sector sector or chamber change takes place as quickly as possible.
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