DE102017001976B4

DE102017001976B4 - Wärmetauscheranordnung in einem Fenster- oder Tür-Rahmen oder in einem Rahmen eines Fensterflügels

Info

Publication number: DE102017001976B4
Application number: DE102017001976.2A
Authority: DE
Inventors: Christian Rahmlow; Frank Paulig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-02-28
Filing date: 2017-02-28
Publication date: 2021-03-11
Anticipated expiration: 2037-03-01
Also published as: DE102017001976A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Ausrüstung eines Fensterflügels oder -rahmens mit einem Kleinst-Wärmetauscher mit dem Ziel der permanenten Lüftung von Wohnräumen bis ca. 50 m3Rauminhalt bei gleichzeitiger Wärme-Rückgewinnung.Die Verwendung von Kleinst-Lüftern mit einer Leistung kleiner als 5W wird dadurch ermöglicht, dass der Strömungswiderstand reduziert wird, indem der Wärmetauscher aus einem einzigen geraden, langgestreckten Kanal besteht, dessen Querschnitt sehr schmal bemessen ist (kleiner als 3 cm). Damit ist er in einen Fenster- oder Tür-Rahmen bzw. in den Rahmen eines Fensterflügels einbaubar oder an diesen anbaubar, ohne die normalen Funktionen des Fensters/ der Tür zu behindern. Außerdem erlaubt der Aufbau als lediglich ein Modul, schnell den gesamten Kanal auszutauschen.Der wiederum aus einzelnen Modulen bestehende Kanal ermöglicht die leichte Zugänglichkeit des sehr dünnen (Dicke kleiner als 1 mm) und damit preiswerten und gut wärmeleitfähigen Materials zwischen den Wärme austauschenden Medien, so dass insbesondere eine schnelle und unkomplizierte Reinigung durch den Austausch dieses Wärmeleitmaterials durchführbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmetauscheranordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bekannte Rekuperatoren lüften mit hohen Volumenströmen, beispielsweise Komfort Ultra D105 von Blauberg (http://blaubergventilatoren.de/catalog/komfort-ultra-d105) mit 57 m³/h auf kleinster Stufe. Damit wird einerseits schnell eine gute Luftqualität erreicht, andererseits wird aber allein durch die unvermeidbaren Verluste beim Wärmetausch (von bis zu ca. 40%) insgesamt ein Netto-Wärmeverlust erzeugt, d.h. dass die Verluste höher sind als bei herkömmlichem ein- bis zweimaligem täglichen Stoß-Lüften. Dies wirkt sich negativ auf die Umweltbilanz wie die Heizkosten aus. Außerdem greifen solche Wärmetauscher in die Gebäudehülle ein, was zu Undichtigkeiten, Schäden durch Kondenswasser etc. führen kann. Zudem bedeutet deren großvolumiger Aufbau einen erheblichen baulichen und damit finanziellen Aufwand.
Bekannt ist auch die Verlegung von Rekuperatoren in den Hohlprofilen von Fenstern (z. B. DE 3347028 A1 ) bzw. deren Versorgung mit elektrischer Energie über Solarzellen und die Verringerung des Einbruchsrisikos durch das damit mögliche Vermeiden der Öffnung der Fenster zum Lüften (z. B. in DE 10 2009 040 107 A1 ). Allerdings sind entweder die Querschnitte zu groß (z. B. WO 2011/087381 A1), so dass kein effizienter Wärmeaustausch erfolgen kann, oder Systeme mit vielen Kanälen kleinen Durchmessers fördern die Ablagerung von Dreck und Staub sowie die Schimmelbildung und verteilen die Sporen in der Raumluft.
Filter lassen immer die kleineren Teilchen (für die sie gerade nicht mehr ausgelegt sind) durch und zögern so nur die Notwendigkeit der Reinigung hinaus. Zusätzlich behindern sie den Luftstrom, so dass mehr Energie benötigt wird.
Die hälftige Anordnung zweier Wärmetauscher-Elemente in dem Dichtungsraum zwischen Fensterrahmen und Fensterstock (wie AT 515179 B1), die beim Öffnen des Fensters der Reinigung zugänglich sind, sind auf Dauer nicht dicht gegen Druckverlust. Gerade dieser nicht gewollte Gas-Austausch verringert empfindlich die Effizienz des Wärmetauschs. Die Verwendung vieler kleiner Kanäle für eine effektive Wärmeübertragung erschwert die Reinigung erheblich, so dass oft ein dann wieder teurer Austausch erfolgen muss. Zudem sind die Systeme derart komplex, dass nur entsprechende Spezialisten diesen Umbau vornehmen können.
Herzstück kompakterer Wärmetauscher (wie z. B. SmartFan von Solar Info Zentrum SIZ) ist ein Zwischen-Wärmespeicher der nur abwechselnd von jeder Seite nacheinander angesteuert werden kann, also nur maximal bis zur halben Temperaturdifferenz effektiv arbeitet. Bei kleineren Temperaturdifferenzen wird wegen der kurzen Bauweise die dann nur wenig abgekühlte Raumluft nach außen abgegeben und so geht Wärme verloren. Damit steht andererseits auch wieder nur eine kleine Temperaturdifferenz zur Erwärmung der kalten Außenluft zur Verfügung.
Aus der EP 0 801 275 A2 ist ein Ersatzluftventil bekannt, das eine Kanalisierung für ein Leiten einer Ersatzluft in einen Gebäuderaum und Steuerorgane einer Luftströmung umfasst. Dabei ist das Ersatzluftventil für den Einbau in einen Einbaurahmen vorgesehen. Die Steuerorgane der Luftströmung sind so angeordnet, dass sie die dem Gebäuderaum zuzuführende Luft nach oben lenken. Die Kanalisierung umfasst einen oder mehrere Kanäle dergestalt, dass sie in einer in Längsrichtung eines oberen waagerechten Teils des Einbaurahmens und senkrecht zu einer Hauptebene eines Fensters liegenden Ebene schräg ausgebildet sind, wobei eine in den Gebäuderaum kommende Luft gegen Kanten des Fensters gelenkt wird. Die Kanäle sind dabei vertikal voneinander durch eine dünne Folie oder ein Blech getrennt, wobei sich Luftströmungen der Kanäle im Ersatzluftventil nicht mischen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmetauscheranordnung in einem Fenster- oder Tür-Rahmen oder in einem Rahmen eines Fensterflügels anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Wärmetauscheranordnung gelöst, welche die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Wärmetauscheranordnung in einem Fenster- oder Tür-Rahmen oder in einem Rahmen eines Fensterflügels zur Übertragung von Wärme von erwärmter Raumluft auf kalte Frischluft umfasst erfindungsgemäß einen Wärmetauscher, welcher aus einem einzigen geraden, langgestreckten Kanal mit einer Innenröhre besteht, dessen Querschnitt so schmal bemessen ist, insbesondere kleiner als 3 cm ist, dass der Kanal in einen Fenster- oder Tür-Rahmen oder in den Rahmen eines Fensterflügels einbaubar oder an diesen anbaubar ist, ohne die normalen Funktionen des Fensters oder der Tür zu behindern, wobei der Aufbau als lediglich ein Modul erlaubt, schnell den gesamten Kanal auszutauschen, wobei in dem Kanal zwei Folien so eingeklemmt sind, dass sich in dem Kanal die von der Raumluft durchströmte oder durchströmbare Innenröhre ergibt und somit die Möglichkeit besteht, diese Innenröhre an ihrer Außenseite beidseitig der Klemmung in gleicher Richtung oder aber in verschiedener Richtung nacheinander mit dem Ziel einer Erhöhung einer Wärmeübergangsfläche mit einem Medium zu umspülen.
Ein streng modularer Aufbau in Form eines geradlinigen Kanals ermöglicht einen einfachen Ein- und Ausbau des Wärmetauschers durch Einlegen und formschlüssige Halterung mittels einrastender Nasen. So soll sichergestellt sein, dass bei nötiger Reinigung bzw. notwendigen Reparaturen ein schneller Umbau erfolgen kann.
Außerdem besteht die Möglichkeit, ein bereits vorhandenes Fenster nachträglich umzubauen, da die schmale Konstruktion einen Einbau in eine Vielzahl von Fenstermodellen ermöglicht. Das wird auch dadurch unterstützt, dass der Aufbau des Wärmetauschers selbst modular erfolgt.
Die vereinfachte Bauweise in Form eines einzigen Wärmetauscher-Rohres reduziert die Gerätekosten und ermöglicht dem versierten Laien eine Reinigung bzw. den Austausch in Eigenregie, was die Kosten für Handwerker erspart.
Die Ausführung des Materials, durch das die Wärme fließen soll, als Folie bzw. sehr dünnes Blech, reduziert die Austauschkosten drastisch, so dass dessen Wechsel einer Reinigung vorzuziehen ist. Dabei ist die Ausformung als eine Folie ( ), als zwei Folien mit Zwischenraum ( ) oder Folien-Röhren verschiedener Querschnittsformen (z. B. ) unerheblich.
Die Arbeit im Dauerbetrieb und das In-Kauf-Nehmen geringer Schwankungen der Luftqualität ermöglichen eine drastische Reduzierung der von der Anlage vorzuhaltenden Leistung und damit den zum Betrieb nötigen Energie-Aufwand und dessen Kosten. Ebenso werden der finanzielle und bauliche Aufwand sowie die Kosten von Reparatur wie Wartung reduziert, da das Gerät kleiner aufgebaut werden kann. Ermöglicht wird das dadurch, dass Wohnräume im Tagesverlauf eher unkontinuierlich genutzt werden und so auch Nicht-Nutzungszeiten für den Luftaustausch zur Verfügung stehen.

1 zeigt dabei eine nicht erfindungsgemäße Ausführungsform einer Wärmetauscheranordnung.

Claims

Wärmetauscheranordnung in einem Fenster- oder Tür-Rahmen oder in einem Rahmen eines Fensterflügels zur Übertragung von Wärme von erwärmter Raumluft auf kalte Frischluft mittels eines Wärmetauschers, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher aus einem einzigen geraden, langgestreckten Kanal mit einer Innenröhre besteht, dessen Querschnitt so schmal bemessen ist, insbesondere kleiner als 3 cm ist, dass der Kanal in den Fenster- oder Tür-Rahmen oder in den Rahmen eines Fensterflügels einbaubar oder an diesen anbaubar ist, ohne die normalen Funktionen des Fensters oder der Tür zu behindern, wobei der Aufbau als lediglich ein Modul erlaubt, schnell den gesamten Kanal auszutauschen, wobei in dem Kanal zwei Folien so eingeklemmt sind, dass sich in dem Kanal die von der Raumluft durchströmte oder durchströmbare Innenröhre ergibt und somit die Möglichkeit besteht, diese Innenröhre an ihrer Außenseite beidseitig der Klemmung in gleicher Richtung oder aber in verschiedener Richtung nacheinander mit dem Ziel einer Erhöhung einer Wärmeübergangsfläche mit einem Medium zu umspülen.
Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscheranordnung aus einzelnen modularen Bestandteilen besteht, die in folgender Reihenfolge angeordnet sind: Einströmlüfter, Übergangsdüse, Kanal mit den Folien, Übergangsdüse, Ausströmlüfter, wobei die Folien zwischen den Wärme austauschenden Medien derart leicht zugänglich sind, dass insbesondere eine schnelle und unkomplizierte Reinigung durch den Austausch der Folien sichergestellt ist, wobei eine Halterung und Abdichtung formschlüssig durch Einrasten von unter Spannung stehenden Halte-Nasen oder mit Dichtmasse, insbesondere Silikon, erfolgt.
Wärmetauscheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal aus zwei Hälften besteht, die durch Haltenasen verbunden sind und dabei die Folien eines gut leitfähigen Materials so einklemmen, dass diese selbst als Abdichtung fungieren.
Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltenasen die gesamte Länge auf beiden Seiten umfassen.
Wärmetauscheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenröhre vorgeformt ist und mit nicht unbedingt kreisförmigem Querschnitt vorgesehen ist und vollständig von einem anderen Medium umströmt wird.
Wärmetauscheranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Folien des gut leitfähigen Materials geformte Innenröhre aus Metall, insbesondere Kupfer, Aluminium, Edelstahl oder Legierungen, mit einer Dicke d < 1 mm ausgeführt ist.
Wärmetauscheranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in die Folien des gut leitfähigen Materials Oberflächen-Unebenheiten eingeprägt sind, die in Verbindung mit einem entsprechenden Volumenstrom und kleinen Querschnitten zu solchen Reynoldszahlen führen, dass die Strömung schnell in eine turbulente Strömung umschlägt, so dass eine starke Durchmischung sichergestellt ist und eine Ausbildung einer einen Wärmeübergang negativ beeinflussenden Grenzschicht verhindert ist.
Wärmetauscheranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Einströmlüfter und/oder Ausströmlüfter mit einer elektrischen Leistung von unter 5 Watt vorgesehen sind, so dass ein echter Dauerbetrieb über in das Fenster oder den Rahmen integrierte Solarzellen mit entsprechendem Puffer-Akku möglich ist.
Wärmetauscheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Ausströmöffnungen mit einer in nur einer Richtung geöffneten Haube versehen sind, die einen Luftstrom von jeweiligen Einströmöffnungen weg lenkt, so dass sich Luftströme nicht direkt am Wärmetauscher mischen und sich insgesamt ein Kreislauf für den ganzen Raum in Gang setzt.