DE102018105864A1 - Heat storage and room ventilation device with a heat storage - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung einen betrifft Wärmespeicher zur Aufnahme von Wärmeenergie von einem Luftstrom und zur Abgabe von Wärmeenergie an einen Luftstrom einer raumlufttechnischen Lüftungsvorrichtung, wobei der Wärmespeicher einen Strömungspfad oder mehrere Strömungspfade zur Führung des Luftstroms oder zumindest eines Teils des Luftstroms durch den Wärmespeicher aufweist. Dabei ist es vorgesehen, dass der Wärmespeicher zwei oder mehrere Wärmespeicherschichten aufweist, dass die Wärmespeicherschichten radial umlaufend oder zumindest teilweise radial umlaufend zu einer axialen Luftzuführung und/oder zu einer axialen Luftabführung des Wärmespeichers angeordnet sind, dass die Wärmespeicherschichten radial beabstandet zueinander angeordnet sind und dass der Strömungspfad oder die Strömungspfade entlang von in die Wärmespeicherschichten eingebrachten Durchbrüchen jeweils radial durch zumindest zwei der Wärmespeicherschichten geführt sind.Die Erfindung betrifft weiterhin eine raumlufttechnische Lüftungsvorrichtung mit einem solchen Wärmespeicher.Der Wärmespeicher und die raumlufttechnische Lüftungsvorrichtung ermöglichen die Regeneration von Wärmeenergie bei geringen Energieverlusten.The invention relates to a heat accumulator for receiving heat energy from an air flow and for delivering heat energy to an air flow of a ventilation apparatus, wherein the heat accumulator has a flow path or multiple flow paths for guiding the air flow or at least part of the air flow through the heat accumulator. It is provided that the heat storage has two or more heat storage layers, that the heat storage layers are arranged radially circumferentially or at least partially radially encircling to an axial air supply and / or axial air discharge of the heat storage, that the heat storage layers are radially spaced from each other and that The flow path or the flow paths along openings introduced into the heat storage layers are each guided radially through at least two of the heat storage layers. The invention further relates to a ventilation apparatus with such a heat storage. The heat storage and the ventilation apparatus enable the regeneration of heat energy with low energy losses.
Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmespeicher zur Aufnahme von Wärmeenergie von einem Luftstrom und zur Abgabe von Wärmeenergie an einen Luftstrom einer raumlufttechnischen Lüftungsvorrichtung, wobei der Wärmespeicher einen Strömungspfad oder mehrere Strömungspfade zur Führung des Luftstroms oder zumindest eines Teils des Luftstroms durch den Wärmespeicher aufweist.The invention relates to a heat accumulator for receiving heat energy from an air flow and for delivering heat energy to an air flow of a ventilating ventilation device, wherein the heat accumulator has a flow path or more flow paths for guiding the air flow or at least part of the air flow through the heat accumulator.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine raumlufttechnische Lüftungsvorrichtung zur Lüftung von Räumen in Gebäuden mit einem solchen Wärmespeicher.The invention further relates to a ventilating ventilation device for ventilation of rooms in buildings with such a heat storage.
Eine raumlufttechnische Lüftungsvorrichtung mit einem Regenerator und einem Ventilator, insbesondere einem Axialventilator, ist aus der
Die raumlufttechnische Lüftungsvorrichtung stellt eine Wärmebrücke zwischen einem Innenraum und dem Außenbereich eines Gebäudes her. Dies kann zu direkten Energieverlusten, beispielsweise von einem geheizten Innenbereich in den Außenbereich, führen. Auch der aufgeheizte Regenerator steht in Verbindung zum Außenbereich, so dass die von dem Regenerator gespeicherte Energie unbeabsichtigt an einen kalten Außenbereich abgegeben werden kann.The room ventilation ventilation device creates a thermal bridge between an interior and the exterior of a building. This can lead to direct energy losses, for example from a heated indoor area to the outdoor area. The heated regenerator is also connected to the outside area so that the energy stored by the regenerator can be inadvertently released to a cold outdoor area.
Bekannt sind Rotationswärmeübertrager. Diese sind im Wesentlichen zylinderförmig ausgeführt und weisen eine entlang ihrer Mittenlängsachse verlaufende Rotationsachse auf. Luft strömt entlang von parallel zu der Rotationsachse und damit der Mittenlängsachse verlaufenden Kanälen durch den Rotationswärmeübertrager und gibt dabei Wärme an diesen ab oder nimmt Wärme auf. Dabei wird im Gegenstromprinzip Kaltluft in einer und Warmluft in umgekehrter Richtung durch den Rotationswärmeübertrager geleitet, wobei durch die Rotation aufgewärmte Bereiche des Rotationswärmeübertragers in die Luftführung der Kaltluft und abgekühlte Bereiche in die Luftführung der Warmluft verstellt werden.Rotary heat exchangers are known. These are essentially cylindrical and have a rotational axis running along their central longitudinal axis. Air flows along parallel to the axis of rotation and thus the central longitudinal axis extending channels through the rotary heat exchanger, while heat from this or absorbs heat. In this case, cold air in one direction and hot air in the reverse direction is passed through the rotary heat exchanger in countercurrent principle, being heated by the rotation heated areas of Rotationswärmeübertragers in the air flow of cold air and cooled areas in the air duct of the hot air.
Die Rotationswärmeübertrager werden durch rotatorisch aufgewickelte Metallschichten realisiert. Ein vorteilhaftes Merkmal ist die grundsätzliche Strömung entlang der Rotationsachse.The rotary heat exchangers are realized by rotationally wound metal layers. An advantageous feature is the basic flow along the axis of rotation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen vorteilhaften Wärmespeicher zur Aufnahme von Wärmeenergie von einem Luftstrom und zur Abgabe von Wärmeenergie an einen Luftstrom einer raumlufttechnischen Lüftungsvorrichtung zu schaffen.The invention is based on the object to provide an advantageous heat storage for receiving heat energy from an air flow and for the delivery of heat energy to an air flow of a ventilating ventilation device.
Die Erfindung ermöglicht die optimierte Dämpfung von Schallemissionen auf der Außenseite des Gebäudes sowie innerhalb der Lüftungsvorrichtung in das Innere des Gebäudes.The invention enables the optimized attenuation of sound emissions on the outside of the building and within the ventilation device in the interior of the building.
Luftwechselenthalpieverluste können bei hohem Luftaustausch und bei materialsparendem Aufbau des Wärmespeichers gering gehalten werden.Air enthalpy losses can be kept low with high air exchange and material-saving design of the heat accumulator.
Energieverluste durch Wärmeleitung können minimiert oder zumindest verringert werden.Energy losses due to heat conduction can be minimized or at least reduced.
Darüber hinaus kann vorteilhaft bei bevorzugten Ausführungsformen durch flexible, kundenorientierte Anpassungen die gewünschte Balance zwischen Wärmerückgewinnungsgraden und der dazu notwenigen Druckänderungsarbeit ermöglicht werden. Besonders zur Adaption der Technik an die verschiedenen Klimazonen ist dies sinnvoll.In addition, in preferred embodiments, the desired balance between heat recovery levels and the pressure change work required for this purpose can be made possible by flexible, customer-oriented adjustments. This makes sense especially for adapting the technology to the different climate zones.
Die mit dem Luftstrom in Kontakt treten Oberflächen des Wärmespeichers sind für Reinigungs- und Wartungsarbeiten zugänglich. Zu den Vorteilen der Sicherstellung der hygienisch notwenigen Zugänglichkeit der mit dem Luftstrom in Kontakt befindlichen Flächen kommt die hygienisch vorteilhafte Ausführung dieser Flächen.The surfaces of the heat accumulator which come into contact with the air flow are accessible for cleaning and maintenance work. Among the advantages of ensuring the hygienic necessary accessibility of the surfaces in contact with the air flow is the hygienically advantageous design of these surfaces.
Nicht zuletzt kommt der Erfindung die Erweiterung der üblichen Zykluszeiten zwischen dem Umschalten der Strömungsrichtung zu, was sich in einer verringerten Wahrnehmung von Umschalt- und Strömungsgeräuschen zusammenführen lässt.Not least, the invention is the extension of the usual cycle times between the switching of the flow direction, which can be combined in a reduced perception of switching and flow noise.
Die Lösung der Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche erreicht, wobei vorteilhafte Weiterbildungen Gegenstand der Unteransprüche und der Beschreibung sind.The solution of the object is achieved by the features of the independent claims, wherein advantageous developments are the subject of the dependent claims and the description.
Die den Wärmespeicher betreffenden Aspekte der Erfindung werden bei bevorzugten Ausführungsformen vorteilhaft auch dadurch gelöst dass der Wärmespeicher zwei oder mehrere Wärmespeicherschichten aufweist, dass die Wärmespeicherschichten radial umlaufend oder zumindest teilweise radial umlaufend zu einer axialen Luftzuführung und/oder zu einer axialen Luftabführung des Wärmespeichers angeordnet sind, dass die Wärmespeicherschichten radial beabstandet zueinander angeordnet sind und dass der Strömungspfad oder die Strömungspfade entlang von in die Wärmespeicherschichten eingebrachten Durchbrüchen jeweils radial durch zumindest zwei der Wärmespeicherschichten geführt sind. Wird Warmluft durch den Wärmespeicher geleitet, so gibt sie bei ihrem Durchgang durch die Durchbrüche und entlang der Zwischenbereiche zwischen benachbarten Wärmespeicherschichten Wärmeenergie an die Wärmespeicherschichten ab. Diese Energie wird von den Wärmespeicherschichten zwischenspeichert. Durch die Beabstandung der Wärmespeicherschichten sind sie thermisch zueinander isoliert. Wärmeverluste in radialer Richtung können somit durch den geschichteten Aufbau des Wärmespeichers sehr gering gehalten werden. Besonders vorteilhaft können zwischen benachbarten Wärmespeicherschichten schlecht wärmeleitende Abstandshalter vorgesehen sein. Beim Durchleiten von Warmluft durch den Wärmespeicher werden die in Strömungsrichtung vorderen Wärmespeicherschichten stärker aufgewärmt als die nachfolgenden. Es bildet sich über die Wärmespeicherschichten ein Temperaturgradient aus. Dass sich ausbildende, radiale Temperaturprofil entspricht dem eines Gegenstromwärmeübertragers und ist Voraussetzung für höchste Wärmeübertragungsgrade. Dabei sind die wärmeren Wärmespeicherschichten beispielsweise einem warmen Innenraum und die kühleren Wärmespeicherschichten einem kalten Außenbereich zugewandt. Die Temperaturunterschiede zwischen dem Innenraum und der dem Innenraum zugewandten Wärmespeicherschicht sowie zwischen dem Außenbereich und der dem Außenbereich zugewandten Wärmespeicherschicht sind somit im Vergleich zu einem monolithischen Wärmespeicher, der annähernd kein Temperaturprofil ausbildet, deutlich geringer. Dies führt zu einem reduzierten Energieaustausch zwischen dem Wärmespeicher und den daran angrenzenden Bereichen und dadurch bedingt zu geringen Energieverlusten.The heat storage aspects of the invention are advantageously solved in preferred embodiments in that the heat storage two or more heat storage layers that the heat storage layers are arranged radially circumferentially or at least partially radially encircling to an axial air supply and / or to an axial air discharge of the heat storage, the heat storage layers are arranged radially spaced from one another and that the flow path or the flow paths are guided radially through at least two of the heat storage layers along openings introduced into the heat storage layers. If warm air is passed through the heat accumulator, it transfers thermal energy to the heat storage layers as it passes through the apertures and along the intermediate regions between adjacent heat storage layers. This energy is buffered by the heat storage layers. Due to the spacing of the heat storage layers, they are thermally insulated from one another. Heat losses in the radial direction can thus be kept very low by the layered structure of the heat storage. Particularly advantageously, it is possible to provide poorly heat-conducting spacers between adjacent heat storage layers. When passing hot air through the heat storage, the heat storage layers upstream in the flow direction are warmed up more than the following ones. It forms over the heat storage layers of a temperature gradient. The fact that the forming, radial temperature profile corresponds to that of a countercurrent heat exchanger and is a prerequisite for the highest heat transfer rates. The warmer heat storage layers, for example, a warm interior and the cooler heat storage layers facing a cold outdoor area. The temperature differences between the interior space and the heat storage layer facing the interior and between the exterior area and the heat storage layer facing the outside area are thus significantly lower in comparison to a monolithic heat storage device which forms almost no temperature profile. This leads to a reduced exchange of energy between the heat storage and the adjacent areas and thereby to low energy losses.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung wird der Begriff Luft stellvertretend für ein Fluid verwendet, welches neben gasförmigen auch flüssige Anteile, wie beispielsweise gelöste Feuchtigkeit oder Tröpfchen, insbesondere auch feinste Verteilungen umfassen kann.In the context of the present disclosure, the term air is used as representative of a fluid which, in addition to gaseous, may also comprise liquid fractions, such as, for example, dissolved moisture or droplets, in particular very fine distributions.
Wird Kaltluft, beispielsweise durch eine Umkehr der Strömungsrichtung, durch den zuvor aufgewärmten Wärmespeicher geleitet, so wird die in den Wärmespeicherschichten gespeicherte Wärmeenergie zumindest anteilig auf die Kaltluft übertragen. Dabei wird die Kaltluft von den kühleren Wärmespeicherschichten zu den wärmeren gelenkt, was dazu führt, dass sie sich beim Durchtritt durch den Wärmespeicher kontinuierlich erwärmt. Die Wärmerückgewinnung erfolgt demnach entsprechend einem radial umgesetzten Gegenstromprinzip.If cold air, for example by a reversal of the flow direction, passed through the previously heated heat storage, the heat energy stored in the heat storage layers is at least partially transferred to the cold air. In this case, the cold air is directed from the cooler heat storage layers to the warmer, which causes it to heat continuously as it passes through the heat storage. The heat recovery takes place accordingly according to a radially implemented countercurrent principle.
Die radiale Anordnung der Wärmespeicherschichten ermöglicht einen kompakten Aufbau des Wärmespeichers bei gleichzeitig hohem Wärmespeichervermögen. Er kann so, beispielsweise in einem Gehäuse angeordnet, an einer Wand im Innenraum eines Gebäudes umlaufend zu einer Wandöffnung, durch welche der Luftaustausch mit dem Außenbereich erfolgt, angebracht werden.The radial arrangement of the heat storage layers allows a compact construction of the heat accumulator with high heat storage capacity. He can so, for example, arranged in a housing, on a wall in the interior of a building surrounding a wall opening, through which the air exchange with the outside area, are attached.
Durch den radial geschichten Aufbau des Wärmespeichers wird eine hervorragende akustische Dämpfung erreicht. Im Außenbereich eines Gebäudes oder in einer Lüftungsvorrichtung, beispielsweise durch einen Ventilator, erzeugt Schallwellen müssen die aufeinanderfolgenden Wärmespeicherschichten passieren, um in einen Innenraum des Gebäudes abzustrahlen. Dabei absorbiert jede Wärmespeicherschicht einen Teil der Schallenergie. Beim Auftreffen auf die Oberflächen der Wärmespeicherschichten wird jeweils ein Anteil der Schallwellen reflektiert. Dies führt zu Mehrfachreflektionen zwischen benachbart angeordneten Wärmespeicherschichten, wobei bei jedem Auftreffen der Schallwellen auf einer der Wärmespeicherschichten ein Teil der Schallenergie absorbiert wird. Bis zum vollständigen Durchtritt einer Schallwelle durch den Wärmespeicher wird auf diese Weise ein Großteil der Schallenergie von den Wärmespeicherschichten aufgenommen. Dabei kommt sowohl der Speicherung von Wärme als auch der Dämpfung niederfrequenter Schalldrücke die hohe Masse des Wärmespeichers zugute.Due to the radial layered structure of the heat accumulator excellent acoustic damping is achieved. Sound waves generated in the exterior of a building or in a ventilation device, such as by a fan, must pass through the successive heat storage layers to radiate into an interior of the building. Each heat storage layer absorbs part of the sound energy. When hitting the surfaces of the heat storage layers, a proportion of the sound waves is reflected in each case. This leads to multiple reflections between adjacent heat storage layers, wherein each time the sound waves impinge on one of the heat storage layers, part of the sound energy is absorbed. Until the complete passage of a sound wave through the heat storage, a large part of the sound energy is absorbed by the heat storage layers in this way. Both the storage of heat and the damping of low-frequency sound pressure benefits the high mass of the heat accumulator.
Ein einfacher Aufbau des Wärmespeichers bei einer geringen Anzahl an benötigten Bauelementen kann dadurch erreicht werden, dass zumindest ein Anteil der Wärmespeicherschichten des Wärmespeichers, vorzugsweise alle Wärmespeicherschichten des Wärmespeichers, einstückig ausgebildet sind.A simple construction of the heat accumulator with a small number of required components can be achieved in that at least a portion of the heat storage layers of the heat accumulator, preferably all heat storage layers of the heat accumulator, are integrally formed.
Ein einstückiger Aufbau von Wärmespeicherschichten kann dadurch erreicht werden, dass zumindest ein Anteil der Wärmespeicherschichten des Wärmespeichers, vorzugsweise alle Wärmespeicherschichten des Wärmespeichers, als um die axiale Luftzuführung und/oder axiale Luftabführung verlaufende, spiralförmige Wicklung ausgebildet sind. Eine solche spiralförmige Wicklung kann einfach und kostengünstig aus einem entsprechenden Halbzeug geformt und als Einheit verbaut werden. Der Energieausgleich durch Wärmeleitung entlang der Spirale kann aufgrund niedriger radiale Gradienten des umlaufenden Bleches, insbesondere bei geringen Materialstärken der Wärmespeicherschichten im Vergleich zur Gesamtlänge der Spirale entlang ihrer Umfangsrichtung, gering gehalten werden.A one-piece construction of heat storage layers can be achieved in that at least a portion of the heat storage layers of the heat accumulator, preferably all heat storage layers of the heat accumulator, are designed as extending around the axial air supply and / or axial air discharge, helical winding. Such a spiral winding can be simple and inexpensively formed from a corresponding semi-finished and installed as a unit. The energy balance by heat conduction along the spiral can be kept low due to low radial gradients of the rotating sheet, especially at low material thicknesses of the heat storage layers compared to the total length of the spiral along its circumferential direction.
Ein einfacher und kostengünstiger Aufbau des Wärmespeichers kann auch dadurch erreicht werden, dass zumindest ein Anteil der Wärmespeicherschichten des Wärmespeichers, vorzugsweise alle Wärmespeicherschichten des Wärmespeichers, als separate Bauteile ausgebildet sind. Die Wärmespeicherschichten können bei unterschiedlichen Durchmessern gleich oder verschieden zueinander ausgebildet werden. Die thermischen und akustischen Eigenschaften der aufeinanderfolgenden Wärmespeicherschichten können so entsprechend der Anforderungen optimiert werden. Es ergibt sich ein modularer Aufbau des Wärmespeichers, bei dem die Anzahl, die Anordnung und die Ausbildung der vorgesehenen Wärmespeicherschichten einfach an die jeweils vorliegenden Bedingungen, beispielsweise an klimatische Bedingungen, angepasst werden kann.A simple and cost-effective design of the heat accumulator can also be achieved in that at least a portion of the heat storage layers of the heat accumulator, preferably all heat storage layers of the heat accumulator, are formed as separate components. The heat storage layers can be formed at different diameters same or different from each other. The thermal and acoustic properties of the successive heat storage layers can thus be optimized according to the requirements. The result is a modular design of the heat accumulator, in which the number, the arrangement and the design of the intended heat storage layers can be easily adapted to the prevailing conditions, for example, to climatic conditions.
Ein einfacher und vorteilhafter Aufbau des Wärmespeichers mit separat ausgebildeten Wärmespeicherschichten kann dadurch erreicht werden, dass zumindest ein Anteil der Wärmespeicherschichten des Wärmespeichers, vorzugsweise alle Wärmespeicherschichten des Wärmespeichers, in Form von ineinander verschachtelten Hohlkörpern, vorzugsweise in Form von konzentrisch zueinander angeordneten Hohlzylindern, ausgebildet sind. Für aufeinanderfolgende Wärmespeicherschichten können Hohlkörper, insbesondere Hohlzylinder, mit unterschiedlichen Durchmessern verwendet werden. Diese können ineinander gestellt zu dem Wärmespeicher ausgebildet werden. Die Anzahl und die Ausgestaltung der Hohlzylinder können frei vorgegeben werden. Damit kann der Wärmespeicher optimal an die jeweils vorliegenden Bedingungen und Anforderungen angepasst werden. So können beispielsweise in wärmeren Klimazonen Wärmespeicher mit einer geringeren Anzahl an Wärmespeicherschichten vorgesehen sein, während in kalten Klimabereichen Wärmespeicher mit einer größeren Anzahl an Wärmespeicherschichten und damit einem größeren Wärmespeichervermögen Verwendung finden. Durch die konsequente Körperschalltrennung zwischen den benachbarten Wärmespeicherschichten wird eine hohe akustische Dämpfung des Wärmespeichers erreicht.A simple and advantageous construction of the heat accumulator with separately formed heat storage layers can be achieved in that at least a portion of the heat storage layers of the heat accumulator, preferably all heat storage layers of the heat accumulator, in the form of nested hollow bodies, preferably in the form of concentrically arranged hollow cylinders are formed. Hollow bodies, in particular hollow cylinders, with different diameters can be used for successive heat storage layers. These can be made into each other to form the heat storage. The number and design of the hollow cylinder can be freely specified. Thus, the heat storage can be optimally adapted to the prevailing conditions and requirements. For example, can be provided with a smaller number of heat storage layers in warmer climates heat storage, while in cold climates heat storage with a larger number of heat storage layers and thus find a greater heat storage capacity use. Due to the consistent structure-borne noise separation between the adjacent heat storage layers, a high acoustic attenuation of the heat accumulator is achieved.
Sowohl die Wärmeübertragung zwischen den Wärmspeicherschichten und der den Wärmespeicher durchströmenden Luft als auch die schalldämmenden Eigenschaften des Wärmespeichers können dadurch verbessert werden, dass zumindest ein Anteil der Durchbrüche von in Radialrichtung unmittelbar benachbarten Wärmespeicherschichten, vorzugsweise alle Durchbrüche von in Radialrichtung unmittelbar benachbarten Wärmespeicherschichten, bezogen auf jeweils eine radial verlaufende Linie in Umfangsrichtung der Wärmespeicherschichten und/oder quer zur Umfangsrichtung der Wärmespeicherschichten versetzt zueinander angeordnet sind. Lichte Durchgänge entlang der Durchbrüche durch die Wärmespeicherschichten können so vermieden werden. Der Luftstrom wird auf einer gewundenen und damit gegenüber einer Geraden verlängerten Bahn durch den Wärmespeicher geleitet, wodurch sich ein optimierter Wärmeübertrag zwischen der Luft und den Wärmespeicherschichten ergibt. Schallwellen können sich nicht durch in Linie zueinander ausgerichtete Durchbrüche geradlinig durch den Wärmespeicher ausbreiten. Sie treffen nach Durchtritt durch einen Durchbruch auf die Oberfläche der nächsten Wärmespeicherschicht. Hier werden die Schallwellen, wie zuvor beschrieben, anteilig absorbiert und reflektiert, so dass nur ein vergleichsweise geringer Anteil der Schallwellen zu der nächsten Wärmespeicherschicht gelangt. Durch die Abfolge der ineinander geschachtelten Wärmespeicherschichten wird die Schallenergie von durch den Wärmespeicher geleiteten Schallwellen weitestgehend von den Wärmespeicherschichten aufgenommen.Both the heat transfer between the heat storage layers and the heat storage flowing through the air and the sound-absorbing properties of the heat storage can be improved, that at least a portion of the openings of radially adjacent immediately adjacent heat storage layers, preferably all breakthroughs in the radial direction immediately adjacent heat storage layers, based on each a radially extending line in the circumferential direction of the heat storage layers and / or transversely to the circumferential direction of the heat storage layers are arranged offset from one another. Clear passages along the openings through the heat storage layers can thus be avoided. The air flow is passed through the heat accumulator on a tortuous path and thus extended with respect to a straight line, resulting in an optimized heat transfer between the air and the heat storage layers. Sound waves can not propagate straight through the heat storage by aligned in line with each other breakthroughs. They meet after passing through a breakthrough on the surface of the next heat storage layer. Here, the sound waves, as described above, proportionately absorbed and reflected, so that only a relatively small proportion of the sound waves reaches the next heat storage layer. Due to the sequence of nested heat storage layers, the sound energy of sound waves conducted through the heat accumulator is largely absorbed by the heat storage layers.
Der Wärmespeicher kann dadurch an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden, dass die in Richtung des Normalenvektors gemessene Materialstärke für alle Wärmespeicherschichten gleich ist oder dass die Wärmespeicherschichten zumindest teilweise unterschiedliche Materialstärken aufweisen, vorzugsweise dass die Materialstärke der Wärmespeicherschichten mit ansteigendem Radius der Wärmespeicherschichten zunimmt oder mit ansteigendem Radius abnimmt. Der Normalenvektor gibt die Richtung senkrecht zur inneren bzw. äußeren Oberfläche der jeweiligen Wärmespeicherschicht an einem Ort auf ihrer Oberfläche an. Wärmespeicher mit gleicher Materialstärke der Wärmespeicherschichten können einfach und kostengünstig hergestellt werden. Dabei kann das Wärmespeichervermögen des Wärmespeichers durch die Anzahl der Wärmespeicherschichten beeinflusst werden. Durch unterschiedliche Materialstärken der Wärmespeicherschichten kann das Wärmespeichervermögen der einzelnen Schichten in Abhängigkeit von ihrer Position innerhalb des Wärmespeichers ausgelegt werden. So können im Bereich hoher Temperaturen der zugeführten Warmluft vergleichsweise dicke Wärmespeicherschichten angeordnet sein, um ausreichend Speichervermögen zur Aufnahme der angebotenen Wärmeenergie bereitzustellen. Auch ist es möglich, der eingeleiteten Warmluft zugewandt dünnere Wärmespeicherschichten anzuordnen und in Strömungsrichtung der Luft die Materialstärke der aufeinanderfolgenden Wärmespeicherschichten zu vergrößern. Gleichzeitig können die radialen Abstände zwischen den Wärmespeicherschichten der zugeführten Warmluft zugewandt größer ausgebildet sein als zwischen den nachfolgenden Wärmespeicherschichten. Es bildet sich so zwischen den in Strömungsrichtung vorderen Wärmespeicherschichten ein größerer Temperaturgradient aus als zwischen den nachfolgenden Wärmespeicherschichten. Dieser hohe Temperaturgradient kann durch die größeren Abstände zwischen den Wärmespeicherschichten in diesem Bereich aufrechterhalten werden. Auch ist es möglich, bei gleichen Abständen zwischen den Wärmespeicherschichten durch geringere Materialstärken der der einströmenden Warmluft zugewandten Wärmespeicherschichten die Anzahl der pro radialem Streckenabschnitt angeordneten Wärmespeicherschichten in diesem Bereich zu erhöhen. Durch eine solche Anordnung kann in den Bereichen eines hohen Wärmeeintrags ein starker Temperaturgradient entlang der Wärmespeicherschichten dargestellt und aufrechterhalten werden. Die dem Zustrom der Warmluft zugewandte äußere Wärmespeicherschicht wird dabei auf eine vergleichsweise hohe Temperatur aufgewärmt. Beim anschließenden Zuluftbetrieb, bei welcher Kaltluft durch den Wärmespeicher geleitet wird, kann diese durch die vergleichsweise hohen Temperaturen der jetzt in Strömungsrichtung nachfolgend angeordneten Wärmespeicherschichten auf eine vergleichsweise hohe Temperatur, welche annähernd der Temperatur der zuvor zugeführten Warmluft entspricht, aufgewärmt werden. Vorteil der hohen Gradienten sind kleinere radiale Differenzen der Baumasse.The heat accumulator can be adapted to the respective requirements that the material thickness measured in the direction of the normal vector is the same for all heat storage layers or that the heat storage layers at least partially different material thicknesses, preferably that the material thickness of the heat storage layers increases with increasing radius of the heat storage layers or with increasing radius decreases. The normal vector indicates the direction perpendicular to the inner or outer surface of the respective heat storage layer at a location on its surface. Heat storage with the same material thickness of the heat storage layers can be easily and inexpensively manufactured. In this case, the heat storage capacity of the heat accumulator can be influenced by the number of heat storage layers. By different material thicknesses of the heat storage layers, the heat storage capacity of the individual layers can be designed depending on their position within the heat storage. Thus, comparatively thick heat storage layers can be arranged in the region of high temperatures of the supplied warm air in order to provide sufficient storage capacity for receiving the offered thermal energy. It is also possible to arrange thinner heat storage layers facing the hot air introduced and to increase the material thickness of the successive heat storage layers in the flow direction of the air enlarge. At the same time, the radial distances between the heat storage layers facing the hot air supplied can be made larger than between the subsequent heat storage layers. It thus forms between the front in the flow direction heat storage layers, a larger temperature gradient than between the subsequent heat storage layers. This high temperature gradient can be maintained by the larger distances between the heat storage layers in this area. It is also possible, with equal spacings between the heat storage layers, to increase the number of heat storage layers arranged in this area per radial section of the line by means of lower material thicknesses of the heat storage layers facing the incoming hot air. By means of such an arrangement, a high temperature gradient can be displayed and maintained along the heat storage layers in the regions of high heat input. The outer heat storage layer facing the influx of hot air is warmed up to a comparatively high temperature. In the subsequent supply air operation, in which cold air is passed through the heat accumulator, it can be heated by the comparatively high temperatures of the heat storage layers now arranged downstream in the flow direction to a comparatively high temperature, which approximately corresponds to the temperature of the previously supplied hot air. Advantage of the high gradients are smaller radial differences of the building mass.
Die Strömungsführung durch den Wärmespeicher kann dadurch optimiert werden, dass der durch die Durchbrüche gebildete freie Querschnitt der Wärmespeicherschichten für alle Wärmespeicherschichten gleich ist oder dass die Wärmespeicherschichten zumindest teilweise und/oder bereichsweise unterschiedliche freie Querschnitte aufweisen, vorzugsweise dass der freie Querschnitt der Wärmespeicherschichten mit ansteigendem Radius der Wärmespeicherschichten zunimmt oder mit ansteigendem Radius abnimmt. Der freie Querschnitt beschreibt das Verhältnis der durch die Durchbrüche geöffneten Fläche bezogen auf die Gesamtfläche einer Wärmespeicherschicht. Bei gleichen freien Querschnitten der Wärmespeicherschichten können diese gleich aufgebaut sein, was eine kostengünstige Herstellung des Wärmespeichers ergibt. Durch unterschiedliche freie Querschnitte kann beispielsweise der Strömungswiderstand der Wärmespeicherschichten in Abhängigkeit von ihrer Anordnung innerhalb des Wärmespeichers gezielt eingestellt werden. So kann für alle Wärmespeicherschichten trotz sich mit steigendem Radius vergrößernder Fläche der einzelnen Wärmespeicherschichten ein gleicher Strömungswiderstand eingestellt werden. Dies führt zu einer gleichmäßigen Strömung innerhalb des Wärmespeichers. Der Abriss der Strömung nach jedem Durchqueren der freien Querschnitte in Kombination mit der resultierenden Strömungsgeschwindigkeit ermöglichen es, das Maß der Konvektion einzustellen. Dieses Maß beeinflusst die Effizienz der Wärmerückgewinnung und die Abmaße des Wärmespeichers.The flow guidance through the heat accumulator can be optimized in that the free cross section formed by the apertures of the heat storage layers for all heat storage layers is equal or that the heat storage layers have at least partially and / or partially different free cross sections, preferably that the free cross section of the heat storage layers with increasing radius the heat storage layers increases or decreases with increasing radius. The free cross section describes the ratio of the area opened by the apertures relative to the total area of a heat storage layer. For the same free cross sections of the heat storage layers, these can be constructed the same, which results in a cost-effective production of the heat storage. By different free cross-sections, for example, the flow resistance of the heat storage layers can be selectively adjusted depending on their arrangement within the heat storage. Thus, an equal flow resistance can be set for all heat storage layers in spite of increasing with increasing radius surface of the individual heat storage layers. This leads to a uniform flow within the heat accumulator. The demolition of the flow after each traversing of the free cross sections in combination with the resulting flow velocity make it possible to adjust the degree of convection. This measure affects the efficiency of the heat recovery and the dimensions of the heat accumulator.
Eine effiziente Wärmerückgewinnung bei gleichzeitig guter akustischer Dämpfung kann dadurch erreicht werden, dass der durch die Durchbrüche gebildete freie Querschnitt der Wärmespeicherschichten in einem Bereich von 40% bis 60%, vorzugsweise größer 50%, liegt. In einem Bereich von 40% bis 60% wird ein guter Wärmeübertrag bei passendem Speichermaterialanteil und guter Schallisolation erreicht. Bei einem freien Querschnitt größer 50% ist das Verhältnis von Betriebsaufwand in Form von Druckverlusten zu dem wärmetechnischen Nutzen in Form hoher Wärmeübertragungsgrößen minimiert.Efficient heat recovery combined with good acoustic damping can be achieved by virtue of the free cross section of the heat storage layers formed by the apertures being in a range of 40% to 60%, preferably more than 50%. In a range of 40% to 60%, a good heat transfer is achieved with the right amount of storage material and good sound insulation. With a free cross section of greater than 50%, the ratio of operating costs in the form of pressure losses to the thermal benefits in the form of high heat transfer quantities is minimized.
Ist es vorgesehen, dass der Flächeninhalt des Querschnitts der Durchbrüche senkrecht zur Strömungsrichtung der durchgeleiteten Luft für alle Durchbrüche der Wärmespeicherschichten gleich ist oder dass der Flächeninhalt des Querschnitts der Durchbrüche senkrecht zur Strömungsrichtung der durchgeleiteten Luft für aufeinanderfolgende Wärmespeicherschichten unterschiedlich ist, vorzugsweise dass der Flächeninhalt des Querschnitts der Durchbrüche senkrecht zur Strömungsrichtung der durchgeleiteten Luft mit ansteigendem Radius der Wärmespeicherschichten ansteigt oder abnimmt, so kann der freie Querschnitt der Wärmespeicherschichten entsprechend den Anforderungen in geeigneten Bereichen eingestellt werden.It is provided that the surface area of the cross section of the openings perpendicular to the flow direction of the air passed through is the same for all openings of the heat storage layers or that the area of the cross section of the openings is different perpendicular to the flow direction of the air passed through for successive heat storage layers, preferably that the area of the cross section the breakthroughs increases or decreases perpendicular to the flow direction of the air passed through with increasing radius of the heat storage layers, the free cross section of the heat storage layers can be adjusted according to the requirements in appropriate areas.
Entsprechen bevorzugter Ausgestaltungsvarianten der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Form des Querschnitts der Durchbrüche für alle Wärmespeicherschichten gleich ist oder dass die Form des Querschnitts der Durchbrüche für aufeinanderfolgende Wärmespeicherschichten und/oder innerhalb einer Wärmespeicherschicht unterschiedlich ist. Bei gleicher Ausführung der Durchbrüche können für die Herstellung der Wärmespeicherschichten gleiche Halbzeuge und Werkzeuge verwendet werden, was zu geringen Herstellkosten führt. Durch unterschiedliche Formen des Querschnitts der Durchbrüche können die freie Querschnittsfläche, das Strömungsverhalten innerhalb des Wärmespeichers und damit verbunden der Wärmeübertrag zwischen den Wärmespeicherschichten und der durchgeführten Luft gezielt beeinflusst werden.According to preferred embodiments of the invention, it may be provided that the shape of the cross section of the openings for all heat storage layers is the same or that the shape of the cross section of the openings for successive heat storage layers and / or within a heat storage layer is different. With the same embodiment of the breakthroughs same semi-finished products and tools can be used for the production of the heat storage layers, resulting in low production costs. By different shapes of the cross section of the apertures, the free cross-sectional area, the flow behavior within the heat accumulator and, associated therewith, the heat transfer between the heat storage layers and the air carried out can be influenced in a targeted manner.
Eine hohe Wärmespeicherkapazität des Wärmespeichers kann dadurch gewährleistet werden, dass die Wärmespeicherschichten aus einem Material mit einer spezifischen Wärmekapazität in einem Bereich von 400 J/kg/K bis 4200 J/kg/K und/oder aus einem Material mit einer auf das Volumen bezogenen Wärmekapazität in einem Bereich von 1500 KJ/m3/K bis 4500 KJ/m3/K gebildet sind. Die angegebene, auf das Volumen bezogene Wärmekapazität, welche die Dichte des Speichermaterials berücksichtigt, ermöglicht einen kompakten Aufbau des Wärmespeichers bei hohem Wärmespeichervermögen. Dies ist insbesondere mit Blick auf die Enge der Einbausituation des Wärmespeichers relevant.A high heat storage capacity of the heat accumulator can be ensured that the heat storage layers of a material having a specific heat capacity in a range of 400 J / kg / K to 4200 J / kg / K and / or out a material having a volume-related heat capacity in a range of 1500 KJ / m 3 / K to 4500 KJ / m 3 / K. The specified, volume-related heat capacity, which takes into account the density of the storage material, allows a compact construction of the heat accumulator with high heat storage capacity. This is particularly relevant in view of the narrowness of the installation situation of the heat accumulator.
Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Wärmespeicherschichten aus einem metallischen Werkstoff gebildet sind, bevorzugt dass die Wärmespeicherschichten aus einer Eisenlegierung gebildet sind, besonders bevorzugt dass die Wärmespeicherschichten aus Stahl der Werkstoffnummer 1.1203 gebildet sind. Metallische Werkstoffe, insbesondere Eisenwerkstoffe, verfügen über eine hohe Masse, eine hohe spezifische Wärmekapazität und über eine gute Wärmeleitfähigkeit. Sie eignen sich aus diesen Gründen gut für die Speicherung von Wärmeenergie. Metalle, insbesondere Eisenwerkstoffe, sind kostengünstig. Sie können einfach mit Durchbrüchen durchsetzt und in die gewünschte Form gebogen werden. Auf Grund ihrer hohen Masse weisen Metalle eine hohe Dämpfung für Schallwellen auf. Dies gilt insbesondere auch für tiefe Frequenzen. Mit aus Metall hergestellten Wärmespeicherschichten können Wärmespeicher bereitgestellt werden, welche eine sehr gute Schallisolation aufweisen. Die Wärmespeicherschichten können beispielsweise kostengünstig und dauerbeständig aus Stahlblechen, vorzugsweise aus Stahlblechen der Werkstoffnummer 1.1203, hergestellt werden.According to a preferred embodiment variant of the invention it can be provided that the heat storage layers are formed from a metallic material, preferably that the heat storage layers are formed from an iron alloy, particularly preferably that the heat storage layers are made of steel of the material number 1.1203. Metallic materials, especially ferrous materials, have a high mass, a high specific heat capacity and a good thermal conductivity. For these reasons, they are good for storing heat energy. Metals, especially ferrous materials, are inexpensive. They can easily be penetrated with breakthroughs and bent into the desired shape. Due to their high mass metals have a high attenuation for sound waves. This is especially true for low frequencies. With heat storage layers made of metal heat storage can be provided, which have a very good sound insulation. The heat storage layers can be produced, for example, inexpensively and permanently from sheet steel, preferably from steel sheets of material number 1.1203.
Vorzugsweise kann es vorgesehen sein, dass die Wärmespeicherschichten aus einer gekrümmten Platte, vorzugsweise aus einer um eine Achse gekrümmten Platte, oder aus einem gekrümmten Blech, vorzugsweise aus einem um eine Achse gekrümmten Blech, oder aus einem gekrümmten Lochblech, vorzugsweise aus einem um eine Achse gekrümmten Lochblech, oder aus einem nachträglich gekrümmten Stanzteil, vorzugsweise aus einem um eine Achse gekrümmten Stanzteil, gebildet sind. Die Herstellung der Wärmespeicherschichten aus Platten als Halbzeug ermöglicht viele Freiheitsgrade bezüglich der Materialstärke der Wärmespeicherschichten und der Anordnung und Ausgestaltung der Durchbrüche. Bleche sind als Halbzeuge in verschiedenen Dicken kostengünstig verfügbar, wobei auch hier die Anordnung und die Ausgestaltung der Durchbrüche viele Freiheitsgrade bei der Herstellung der Wärmespeicherschichten ermöglichen. Ein besonders vorteilhaftes Fertigungsverfahren nutzt das Halbzeug Blech in der Auslieferungsform vom Coil und ermöglicht damit eine schnelle und automatisierte Fertigung. Vom Coil sind sowohl noch zu stanzende Bleche als auch bereits perforierte Bleche zu beziehen. Die Verwendung von Lochblechen ermöglicht eine besonders kostengünstige Herstellung der Wärmespeicherschichten, da die Lochung bereits vorgesehen ist und die Wärmespeicherschichten lediglich aus einem solchen Lochblech herausgetrennt und anschließend gebogen werden müssen. Lochbleche sind in verschiedenen Materialstärken und unterschiedlichen Ausbildungen und Anordnungen der Durchbrüche auf dem Markt erhältlich. Durch geeignete Wahl des verwendeten Lochblechs können die Strömungseigenschaften innerhalb des Wärmespeichers sowie das Wärmespeichervermögen und die akustischen Eigenschaften des Wärmespeichers entsprechend den Anforderungen optimiert werden.Preferably, it may be provided that the heat storage layers of a curved plate, preferably from a curved plate around an axis, or from a curved sheet, preferably from a curved sheet around an axis, or from a curved perforated plate, preferably from one about an axis curved perforated plate, or from a subsequently curved punched part, preferably from a curved around an axis stamped part, are formed. The preparation of the heat storage layers of plates as a semi-finished product allows many degrees of freedom with respect to the material thickness of the heat storage layers and the arrangement and design of the openings. Sheets are available inexpensively as semi-finished products in various thicknesses, with the arrangement and design of the apertures also allowing many degrees of freedom in the production of the heat storage layers here. A particularly advantageous manufacturing process uses the semi-finished sheet metal in the delivery form of the coil and thus enables fast and automated production. From the coil, sheets to be punched as well as already perforated sheets are available. The use of perforated plates enables a particularly cost-effective production of the heat storage layers, since the perforation is already provided and the heat storage layers need only be separated out of such a perforated plate and then bent. Perforated sheets are available in different thicknesses and different configurations and arrangements of the breakthroughs in the market. By suitable choice of the perforated plate used, the flow properties within the heat accumulator and the heat storage capacity and the acoustic properties of the heat accumulator can be optimized according to the requirements.
Die Fläche der Wärmespeicherschichten kann dadurch vergrößert werden, dass die Wärmespeicherschichten entlang ihrer Umfangsrichtung wellenförmig geformt oder gezackt ausgebildet sind. Dies führt zu einer verbesserten Konvektion und damit einem verbesserten Wärmeübertrag zwischen der Luft und den Wärmespeicherschichten. Der freie Querschnitt kann vergrößert werden. Schallwellen werden vermehrt reflektiert, wodurch sich eine verbesserte Schalldämmung des Wärmespeichers ergibt.The area of the heat storage layers can be increased by forming the heat storage layers wavy or jagged along their circumferential direction. This leads to improved convection and thus improved heat transfer between the air and the heat storage layers. The free cross section can be increased. Sound waves are increasingly reflected, resulting in improved sound insulation of the heat accumulator.
Die Strömungseigenschaften innerhalb des Wärmespeichers sowie die akustischen Eigenschaften des Wärmespeichers können dadurch beeinflusst werden, dass die Durchbrüche als Rundlochung oder als ovale Lochung oder als Quadratlochung oder als Rechtecklochung oder als Langlochung oder als Kreuzlochung ausgebildet sind und/oder dass die Durchbrüche in Umfangsrichtung und/oder quer zur Umfangsrichtung der Wärmespeicherschichten in versetzten Reihen oder in geraden Reihen zueinander ausgerichtet sind. Die Durchbrüche können vorzugsweise durch Stanzen hergestellt sein. Bei runden und ovalen Durchbrüchen werden Turbulenzen der Strömung beim Durchtritt durch die Durchbrüche vermieden, was zu geringen Strömungsgeräuschen führt. Quadratische und rechteckige Durchbrüche können in engen Rastermaßen angeordnet werden, so dass sich große freie Querschnitte der Wärmespeicherschichten realisieren lassen. Langlöcher benachbarter Wärmespeicherschichten können in Richtung quer zu ihrer Längserstreckung gut gegeneinander versetzt angeordnet werden, wobei gleichzeitig große freie Querschnitte der Wärmespeicherschichten erreicht werden können. In Abhängigkeit von den vorgesehenen Durchmessern der aufeinanderfolgend angeordneten Wärmespeicherschichten kann durch geeignete Anordnung und Ausrichtung der Durchbrüche zueinander ein ausreichender Versatz der Durchbrüche benachbarter Wärmespeicherschichten sichergestellt werden.The flow properties within the heat accumulator and the acoustic properties of the heat accumulator can be influenced by the fact that the apertures are formed as round holes or oval perforation or as a square perforation or as rectangular holes or as oblong holes or as a cross perforation and / or that the openings in the circumferential direction and / or are aligned transversely to the circumferential direction of the heat storage layers in staggered rows or in straight rows to each other. The openings can preferably be produced by punching. In round and oval breakthroughs turbulence of the flow are avoided when passing through the openings, resulting in low flow noise. Square and rectangular openings can be arranged in narrow grid dimensions, so that large free cross sections of the heat storage layers can be realized. Long holes of adjacent heat storage layers can be offset well in the direction transverse to their longitudinal extent against each other, at the same time large free cross sections of the heat storage layers can be achieved. Depending on the intended diameters of the successively arranged heat storage layers can be ensured by suitable arrangement and alignment of the openings to each other a sufficient offset of the openings of adjacent heat storage layers.
Vorzugsweise kann es vorgesehen sein, dass der radial gemessene Abstand zwischen den Wärmespeicherschichten gleich ist oder dass der radial gemessene Abstand zwischen den Wärmespeicherschichten unterschiedlich ist, vorzugsweise dass der radial gemessene Abstand zwischen den Wärmespeicherschichten zu größeren Radien des Wärmespeichers hin ansteigt oder abnimmt. Gleiche Abstände zwischen den Wärmespeicherschichten ergeben einen einfachen und damit kostengünstigen Aufbau des Wärmespeichers. Durch unterschiedliche Abstände kann die thermische Isolation zwischen den Wärmespeicherschichten beeinflusst werden. So können in Bereichen hoher Temperaturunterschiede zwischen benachbarten Wärmespeicherschichten größere Abstände als in Bereichen mit niedrigeren Temperaturunterschieden vorgesehen sein, wodurch sich bei kompaktem Aufbau geringe Energieverluste des Wärmespeichers ergeben. Auch wird durch den Abstand zwischen den Wärmespeicherschichten der Strömungsquerschnitt der Luftströmung, wie sie sich zwischen benachbarten Wärmespeicherschichten ausbildet, und damit deren Strömungsgeschwindigkeit beeinflusst. Durch geeignete Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit zwischen den Wärmespeicherschichten können Strömungsgeräusche minimiert und der Wärmeübergang zwischen den Wärmespeicherschichten und der Luft optimiert werden.Preferably, it may be provided that the radially measured distance between the Heat storage layers is equal or that the radially measured distance between the heat storage layers is different, preferably that the radially measured distance between the heat storage layers increases or decreases to larger radii of the heat storage. Equal distances between the heat storage layers result in a simple and therefore cost-effective design of the heat accumulator. By varying distances, the thermal insulation between the heat storage layers can be influenced. Thus, in areas of high temperature differences between adjacent heat storage layers greater distances than in areas with lower temperature differences may be provided, resulting in a compact design low energy losses of the heat storage. Also, the flow cross-section of the air flow, as it forms between adjacent heat storage layers, and thus their flow rate is influenced by the distance between the heat storage layers. By suitably adjusting the flow velocity between the heat storage layers, flow noises can be minimized and the heat transfer between the heat storage layers and the air can be optimized.
Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass zumindest zwischen einem Anteil der benachbarten Wärmespeicherschichten, vorzugsweise zwischen allen benachbarten Wärmespeicherschichten, ein luftdurchlässiges Zwischenmaterial angeordnet ist, durch welche der Strömungspfad oder die Strömungspfade geführt sind. Das Zwischenmaterial kann die Wärmedämmung zwischen den benachbarten Wärmespeicherschichten verbessern und damit die Wärmeverluste des Wärmespeichers weiter verringert. Zusätzlich kann es Schall absorbieren und reflektieren und trägt so zur Verbesserung der schalldämmenden Eigenschaften des Wärmespeichers bei.According to a preferred embodiment variant of the invention it can be provided that at least between a portion of the adjacent heat storage layers, preferably between all adjacent heat storage layers, an air-permeable intermediate material is arranged, through which the flow path or the flow paths are guided. The intermediate material can improve the thermal insulation between the adjacent heat storage layers and thus further reduces the heat losses of the heat accumulator. In addition, it can absorb and reflect sound, thus contributing to the improvement of the sound absorbing properties of the heat accumulator.
Die thermischen und akustischen Eigenschaften des Wärmespeichers können dadurch optimiert oder zumindest verbessert werden, dass das Zwischenmaterial ein wärmedämmendes Material, vorzugsweise mit einer Wärmeleitzahl kleiner als 0,5 W/m/K, besonders bevorzugt mit einer Wärmeleitzahl kleiner als 0,3 W/m/K, ist und/oder dass das Zwischenmaterial ein Schall absorbierendes Material ist und/oder dass das Zwischenmaterial (
Besonders bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass das Zwischenmaterial ein Filtermaterial ist. Die durch den Wärmespeicher geleitete Luft wird beim Durchtritt durch das Filtermaterial gereinigt. Damit wird insbesondere vermieden, dass Schmutz aus dem Außenbereich eines Gebäudes in einen Innenraum verschleppt wird.Particularly preferably, it can be provided that the intermediate material is a filter material. The air conducted through the heat accumulator is cleaned as it passes through the filter material. This is particularly avoided that dirt from the outside of a building is dragged into an interior.
Die thermischen und akustischen Eigenschaften des Wärmespeichers können dadurch weiter verbessert werden, dass radial außerhalb der äußersten Wärmespeicherschicht eine luftdurchlässige Außenschicht angeordnet ist, durch welche der zumindest eine Strömungspfad geführt ist.The thermal and acoustic properties of the heat accumulator can be further improved in that radially outside the outermost heat storage layer, an air-permeable outer layer is arranged, through which the at least one flow path is guided.
Dabei kann es besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass die Außenschicht als Filter ausgebildet ist und/oder dass die Außenschicht aus einem wärmedämmenden Material gebildet ist und/oder dass die Außenschicht aus einem Schall absorbierenden Material gebildet ist. Durch eine filternde Außenschicht werden Schmutzpartikel aus dem Luftstrom gefiltert und nicht in einen Innenraum eines Gebäudes getragen. Ist die Außenschicht wärmedämmend ausgebildet, so wird ein Wärmefluss von dem aufgeheizten Wärmespeicher an die Umgebung, aber auch von der Umgebung auf einen abgekühlten Wärmespeicher, vermieden. Dies wirkt sich positiv auf die Energiebilanz des Wärmespeichers aus. Ist das Material der Außenschicht gesondert schallabsorbierend ausgebildet, so wird beim Durchtritt von Schallwellen deren Schallenergie reduziert. Geräusche von innerhalb einer Lüftungsvorrichtung oder außerhalb eines Gebäudes angeordneten Schallquellen werden entsprechend nicht oder nur gedämpft in einen Innenraum übertragen.It may be particularly preferably provided that the outer layer is formed as a filter and / or that the outer layer is formed of a heat-insulating material and / or that the outer layer is formed of a sound-absorbing material. A filtering outer layer filters dirt particles out of the airflow and does not carry them into an interior of a building. If the outer layer is formed thermally insulating, then a heat flow from the heated heat storage to the environment, but also from the environment to a cooled heat storage, avoided. This has a positive effect on the energy balance of the heat accumulator. If the material of the outer layer is designed to be sound-absorbing separately, its sound energy is reduced when sound waves pass through. Noises from within a ventilation device or outside of a building arranged sound sources are transmitted accordingly not or only attenuated in an interior.
Um sicherzustellen, dass die durch den Wärmespeicher geführt Luft die Wärmespeicherschichten entlang der Durchbrüche durchströmt und dabei Wärmeenergie an die Wärmespeicherschichten abgibt oder von diesen aufnimmt kann es vorgesehen sein, dass die durch die Beabstandung der Wärmespeicherschichten zwischen den Wärmespeicherschichten gebildeten Zwischenbereiche quer zur Radialrichtung des Wärmespeichers zu den gegenüberliegenden Rändern der Wärmespeicherschichten hin abgedichtet sind. Der Luftstrom kann so nicht seitlich an den Wärmespeicherschichten vorbeigeleitet werden. Vorteilhaft ist beispielsweise die Einbettung des Wärmespeichers in akustisch und thermisch dämmenden Materialien, beispielsweise in einem Schaum.To ensure that the air guided through the heat accumulator flows through the heat storage layers along the openings and thereby emits heat energy to the heat storage layers or receives from these it can be provided that the intermediate regions formed by the spacing of the heat storage layers between the heat storage layers transversely to the radial direction of the heat storage the opposite edges of the heat storage layers are sealed. The air flow can not be routed past the sides of the heat storage layers so. For example, embedding the heat accumulator in acoustically and thermally insulating materials, for example in a foam, is advantageous.
Ist es vorgesehen, dass die Wärmespeicherschichten elektrisch isoliert gelagert sind, dass zumindest ein Anteil der Wärmespeicherschichten mit einer Spannungsquelle verbunden ist und dass die Spannungsquelle eine Potentialdifferenz zwischen der oder den Wärmespeicherschichten und Erde oder zwischen der oder den Wärmespeicherschichten und einem Gehäuse des Wärmespeichers oder zwischen benachbarten Wärmespeicherschichten herstellt, so können die Wärmespeicherschichten in zusätzlicher Funktion als elektrostatische Filter verwendet werden. Elektrisch geladene, in dem Luftstrom geführte Partikel werden an den Wärmespeicherschichten angelagert und können von dort, beispielsweise während einer Wartung des Wärmespeichers, entfernt werden.It is provided that the heat storage layers are stored electrically isolated, that at least a portion of the heat storage layers is connected to a voltage source and that the voltage source produces a potential difference between the or the heat storage layers and ground or between the one or more heat storage layers and a housing of the heat storage or between adjacent heat storage layers, the heat storage layers can be used in additional function as electrostatic filters. Electrically charged particles carried in the air stream are deposited on the heat storage layers and can be removed therefrom, for example during maintenance of the heat accumulator.
Die Wärmespeicherschichten können dadurch sicher und materialschonend gehalten sein, dass die Wärmespeicherschichten an ihren quer zur Radialrichtung angeordneten Stirnseiten gelagert sind, vorzugsweise dass die Wärmespeicherschichten an ihren quer zur Radialrichtung angeordneten Stirnseiten zumindest in Radialrichtung schwimmend gelagert sind und/oder dass die Wärmespeicherschichten an ihren quer zur Radialrichtung angeordneten Stirnseiten luftdicht gelagert sind. Die Lagerung an den gegenüberliegenden Stirnseiten lässt die zwischen den Wärmespeicherschichten ausgebildeten Zwischenbereiche für die Luftführung offen. Die schwimmende Lagerung ermöglicht den spannungsfreien Ausgleich der thermischen Ausdehnung, wie sie durch die häufig auftretenden Temperaturänderungen an den Wärmespeicherschichten und den angrenzenden Bauteilen verursacht ist. Ist die seitliche Lagerung luftdicht ausgebildet, wird der Luftstrom weitestgehend verlustfrei durch die Wärmespeicherschichten geleitet.The heat storage layers can be kept safe and gentle on the material, that the heat storage layers are mounted on their transversely to the radial direction end faces, preferably that the heat storage layers are mounted at their transversely to the radial direction end faces floating at least in the radial direction and / or that the heat storage layers at their transversely to Radially arranged end faces are mounted airtight. The storage at the opposite end faces leaves open between the heat storage layers formed intermediate areas for the air duct. The floating bearing allows the stress-free compensation of the thermal expansion, as caused by the frequent changes in temperature at the heat storage layers and the adjacent components. If the lateral storage is airtight, the air flow is passed through the heat storage layers largely lossless.
Eine einfache Lagerung der Wärmespeicherschichten kann dadurch erreicht werden, dass die Wärmespeicherschichten an ihren quer zur Radialrichtung angeordneten Stirnseiten formschlüssig in korrespondierend zum Verlauf der Stirnseiten ausgebildeten Nuten, welche in gegenüberliegend angeordneten Befestigungselementen eingebracht sind, lösbar gehalten sind. Die Wärmespeicherschichten und auch das dazwischen angeordnete Zwischenmaterial können durch die lösbare Halterung der Wärmespeicherschichten, beispielsweis zur Reinigung des Wärmespeichers, einfach ausgebaut werden. Ist das Zwischenmaterial als Filter ausgebildet, so kann dieser einfach gewechselt werden.A simple storage of the heat storage layers can be achieved in that the heat storage layers are releasably held at their transversely to the radial direction end faces positively in corresponding to the course of the end faces formed grooves, which are introduced in oppositely disposed fastening elements. The heat storage layers and also the interposed intermediate material can be easily removed by the detachable mounting of the heat storage layers, for example, for cleaning the heat accumulator. If the intermediate material is designed as a filter, then this can be easily changed.
Vorzugsweise kann es vorgesehen sein, dass die Befestigungselemente aus einem elastischen und luftdichten Material und/oder aus einem elektrisch isolierenden Material, vorzugsweise aus Gummi oder aus Silikon oder aus Kunststoff, besonders bevorzugt aus einem geschlossenporigen Schaum, gebildet sind. Ein elastisches und luftdichtes Material ermöglicht die luftdichte Lagerung der Wärmespeicherschichten an ihren quer zur Radialrichtung ausgerichteten Seitenflächen. Der Luftstrom ist damit vollständig durch die Durchbrüche der Wärmespeicherschichten geleitet. Sind die Befestigungselemente elektrisch isolierend ausgebildet, so können die Wärmespeicherschichten auf eine vorzugsweise hohe elektrische Spannung gelegt und damit ein elektrostatisch wirkender Filter ausgebildet werden. Die Verwendung eines geschlossenporigen Schaums bildet eine kostengünstige Ausführungsvariante, welche einfach und flexibel an unterschiedliche Ausführungen des Wärmespeichers, beispielsweise an Wärmespeicher mit unterschiedlich vielen Wärmespeicherschichten, angepasst werden kann. Dabei wirkt ein solcher Schaum vorteilhaft akustisch und thermisch isolierend.Preferably, it can be provided that the fastening elements are made of an elastic and airtight material and / or of an electrically insulating material, preferably made of rubber or of silicone or of plastic, particularly preferably of a closed-cell foam. An elastic and airtight material allows the airtight storage of the heat storage layers at their transverse to the radial direction side surfaces. The air flow is thus completely passed through the openings of the heat storage layers. If the fastening elements are designed to be electrically insulating, then the heat storage layers can be set to a preferably high electrical voltage and thus an electrostatically acting filter can be formed. The use of a closed-cell foam forms a cost-effective variant, which can be easily and flexibly adapted to different versions of the heat accumulator, for example to heat accumulator with different numbers of heat storage layers. In this case, such a foam advantageously acts acoustically and thermally insulating.
Beim Abkühlen von warmer und feuchter Luft bildet sich innerhalb des Wärmespeichers Kondensat. Dieses kann zur Keimbildung innerhalb des Wärmespeichers oder zur Verschmutzung des Wärmespeichers führen. Um dies zu vermeiden kann es vorgesehen sein, dass durch die Wärmespeicherschichten oder seitlich von den Wärmespeicherschichten ein Kondensatablauf zu den zwischen den Wärmespeicherschichten ausgebildeten Zwischenräumen geführt ist, vorzugsweise dass der Kondensatablauf in Richtung der wirkenden Schwerkraft ausgerichtet ist. Das Kondensat kann über den Kondensatablauf nach außen ablaufen. When cooling warm and humid air condensate forms within the heat accumulator. This can lead to nucleation within the heat storage or contamination of the heat storage. In order to avoid this, it may be provided that a condensate discharge is guided through the heat storage layers or laterally from the heat storage layers to the intermediate spaces formed between the heat storage layers, preferably that the condensate drain is oriented in the direction of the acting gravity. The condensate can drain to the outside via the condensate drain.
Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Wärmespeicher um seine Mittellängsachse drehbar gelagert ist. Sind die Wärmespeicherschichten als einstückige Spirale ausgelegt, so kann Kondensat, welches sich in dem Wärmespeicher bildet und sich im jeweils unteren Abschnitt der zwischen den Wärmespeicherschichten ausgebildeten Zwischenbereiche sammelt, durch Drehen des Wärmespeichers und damit der Wärmespeicherschichten zum inneren oder äußeren Ende der Spirale geleitet und von dort abgeführt werden.According to a preferred embodiment variant of the invention, it can be provided that the heat accumulator is rotatably mounted about its central longitudinal axis. If the heat storage layers are designed as a one-piece spiral, then condensate, which forms in the heat accumulator and collects in the respective lower portion of the formed between the heat storage layers intermediate regions, directed by turning the heat accumulator and thus the heat storage layers to the inner or outer end of the spiral and be removed there.
Einer Korrosion der Wärmespeicherschichten kann dadurch vorgebeugt werden, dass die Wärmespeicherschichten oder ein Teil der Wärmespeicherschichten jeweils vollständig oder zumindest teilweise von einer Schutzbeschichtung bedeckt sind und/oder dass die Begrenzungsflächen der Durchbrüche von einer Schutzbeschichtung bedeckt sind. Es ist auch denkbar, die Wärmespeicherschichten aus einem nicht oder nur gering korrodierenden Material, beispielsweise aus Edelstahl, herzustellen.Corrosion of the heat storage layers can be prevented by the heat storage layers or a part of the heat storage layers being completely or at least partially covered by a protective coating and / or the boundary surfaces of the openings being covered by a protective coating. It is also conceivable to produce the heat storage layers from a material which does not or only slightly corrodes, for example from stainless steel.
Vorteilhaft kann es vorgesehen sein, dass die Schutzbeschichtung antimikrobiell wirksam und/oder spülmaschinenfest ausgebildet ist. Eine antimikrobielle Schutzbeschichtung vermeidet, dass biologisch aktives Material in den Innenraum eines Gebäudes eingeschleppt wird. Durch eine spülmaschinenfeste Ausbildung der Wärmespeicherschichten können diese einfach gereinigt und anschließend wiederverwendet werden.Advantageously, it can be provided that the protective coating is antimicrobially effective and / or dishwasher-safe. An antimicrobial protective coating prevents biologically active material from being introduced into the interior of a building. By a Dishwasher-proof design of the heat storage layers, these can be easily cleaned and then reused.
Das Wärmespeichervermögen des Wärmespeichers kann dadurch an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden, dass in Radialrichtung mindestens 5 Wärmespeicherschichten, vorzugsweise mindestens 10 Wärmespeicherschichten, angeordnet sind. In kalten Klimazonen mit einem hohen Wärmespeicherpotential lohnen sich viele Wärmespeicherschichten, während für wärmere Klimazonen Wärmespeicher mit geringerer Speicherkapazität und damit kostengünstiger herstellbare, kompaktere Wärmespeicher ausreichend sind. Durch
Eine einfache und genaue Anordnung insbesondere separat ausgebildeter Wärmespeicherschichten kann dadurch erreicht werden, dass an den Wärmespeicherschichten des Wärmespeichers jeweils zumindest eine Positioniermarke zur gegenseitigen Ausrichtung der Wärmespeicherschichten zueinander angeordnet ist, bevorzugt dass die Positioniermarke als Ausnehmung oder als Einkerbung ausgebildet ist. Anhand der Positioniermarken können aufeinanderfolgende Wärmespeicherschichten exakt zueinander ausgerichtet werden, sodass ihre Durchbrüche versetzt zueinander angeordnet sind und sich keine lichten Durchgänge durch mehrere oder alle Wärmespeicherschichten bilden. In die Ausnehmungen oder Einkerbungen benachbarter Wärmespeicherschichten kann bei der Herstellung des Wärmespeichers eine Montagehilfe eingesetzt und damit eine exakte Ausrichtung der Wärmespeicherschichten zueinander erreicht werden.A simple and accurate arrangement, in particular separately formed heat storage layers can be achieved, that is arranged on the heat storage layers of the heat storage in each case at least one positioning mark for mutual alignment of the heat storage layers to each other, preferably that the positioning mark is formed as a recess or a notch. On the basis of the positioning marks successive heat storage layers can be aligned exactly with each other, so that their openings are offset from one another and form no clear passages through several or all heat storage layers. In the recesses or indentations of adjacent heat storage layers, an assembly aid can be used in the production of the heat accumulator and thus an exact alignment of the heat storage layers to each other can be achieved.
Die Erfindung sieht weiterhin eine raumlufttechnische Lüftungsvorrichtung zur Lüftung von Räumen in Gebäuden, zum Einbau in eine Öffnung einer Wand vor, umfassend einen erfindungsgemäßen Wärmespeicher, mit zumindest einem Ventilator zur Erzeugung eines Luftstroms, wobei der Wärmespeicher zwei oder mehrere Wärmespeicherschichten aufweist, wobei die Wärmespeicherschichten radial umlaufend oder zumindest teilweise radial umlaufend zu einer Luftzuführung und/oder zu einer Luftabführung des Wärmespeichers angeordnet sind, wobei die Wärmespeicherschichten radial beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei ein Strömungspfad oder mehrere Strömungspfade entlang von in die Wärmespeicherschichten eingebrachten Durchbrüchen durch zumindest zwei der Wärmespeicherschichten geführt sind und wobei der Luftstrom entlang des Strömungspfades oder der Strömungspfade durch zumindest zwei der Wärmespeicherschichten geführt ist.The invention further provides an air-conditioning ventilation device for ventilating rooms in buildings, for installation in an opening of a wall, comprising a heat storage according to the invention, with at least one fan for generating an air flow, wherein the heat storage two or more heat storage layers, wherein the heat storage layers radially the heat storage layers are arranged radially spaced from one another, wherein one or more flow paths are guided along at least two of the heat storage layers along openings introduced into the heat storage layers, and wherein the air flow is guided along the flow path or the flow paths through at least two of the heat storage layers.
Durch den geschichteten Aufbau des Wärmespeichers, bestehend aus Energie speichernden und radial beabstandet zueinander angeordneten Wärmespeicherschichten, wird ein durch die hindurchgeleitete, warme Luft erzeugtes Temperaturprofil innerhalb des Wärmespeichers erhalten. Ein radialer Wärmefluss ist unterbunden oder zumindest reduziert, so dass Energieverluste des Wärmespeichers der raumlufttechnischen Lüftungsvorrichtung reduziert sind. Due to the layered structure of the heat accumulator, consisting of energy-storing and radially spaced-apart heat storage layers, a temperature profile generated by the passed, warm air is obtained within the heat accumulator. A radial heat flow is prevented or at least reduced, so that energy losses of the heat accumulator of the ventilating ventilation device are reduced.
Der Erhalt des radialen Temperaturprofils ermöglicht die Annäherung des Prozesses an den idealen Prozess des Gegenstromwärmeübertragers und damit den Erhalt höchstmöglicher Wärmeübertragungsgrade.Maintaining the radial temperature profile allows the process to approach the ideal process of the countercurrent heat exchanger, thereby maintaining the highest possible heat transfer rates.
Bei dem als Regenerator betriebenen Wärmespeicher werden die Speicherflächen von verschiedenen Medien über- oder angeströmt, dies bedeutet, die in das Gebäudeinnere eintretende Luft und die aus dem Gebäudeinneren austretende Luft können die gleichen oder insbesondere die selben Durchbrüche in den Wärmespeicherschichten durchströmen.In the heat storage operated as a regenerator, the storage areas are overflowed or flowed through by different media, this means that the air entering the building interior and the air leaving the building interior can flow through the same or in particular the same openings in the heat storage layers.
Ist es vorgesehen, dass die Strömungsrichtung des Luftstroms durch den Wärmespeicher umkehrbar ist, so kann in einer Strömungsrichtung Wärmeenergie von einem warmen Luftstrom auf die Wärmespeicherschichten übertragen und von diesen zwischengespeichert und in der gegenläufigen Strömungsrichtung an einen kalten Luftstrom abgegeben werden.If it is provided that the flow direction of the air flow through the heat storage is reversible, then in a flow direction thermal energy can be transferred from a warm air flow to the heat storage layers and cached by them and delivered in the opposite flow direction to a cold air flow.
Um die Strömungsrichtung umzukehren kann es vorgesehen sein, dass der Ventilator um eine quer zur Drehachse des Ventilators ausgerichtete Schwenkachse schwenkbar gelagert ist. Durch Schwenken des Ventilators um 180° um die Schwenkachse wird die Strömungsrichtung innerhalb der raumlufttechnischen Lüftungsvorrichtung bei gleicher Drehrichtung des Ventilators umgekehrt. Der Ventilator kann somit für beide Strömungsrichtungen in seiner optimalen Förderrichtung betrieben werden. Schaltgeräusche, wie sie beim Umschalten der Drehrichtung eines Ventilators erzeugt werden, werden vermieden. Durch eine schräge Ausrichtung des Ventilators innerhalb der raumlufttechnischen Lüftungsvorrichtung kann der Volumenstrom der geförderten Luft bei gleicher Ansteuerung und Drehzahl des Ventilators verändert werden.In order to reverse the direction of flow, it may be provided that the fan is mounted so as to be pivotable about a pivot axis oriented transversely to the axis of rotation of the fan. By pivoting the fan by 180 ° about the pivot axis, the flow direction within the ventilating ventilation device is reversed in the same direction of rotation of the fan. The fan can thus be operated for both directions of flow in its optimum conveying direction. Switching noises, as they are generated when switching the direction of rotation of a fan, are avoided. By an oblique orientation of the fan within the ventilating ventilation device, the volume flow of the delivered air at the same control and speed of the fan can be changed.
Besonders vorteilhaft kann es vorgesehen sein, dass der Ventilator in Strömungsrichtung des Luftstroms zwischen dem Wärmespeicher und einem axialen Wärmespeicher angeordnet ist und dass der Luftstrom durch den Wärmespeicher und den axialen Wärmespeicher geführt ist. Besonders vorteilhaft ist, wenn der innenseitig positionierte Wärmespeicher rein sensibel und der außenseitig positionierte Speicher sensibel und latent betrieben werden. Für den inneren Speicher wird in diesem Fall keine Kondensatleitung benötigt und der Ventilator ausschließlich trocken betrieben. Energie der durch die raumlufttechnische Lüftungsvorrichtung hindurchgeleiteten Warmluft wird sowohl von dem radial ausgerichteten Wärmespeicher wie auch von dem axialen Wärmespeicher zwischengespeichert und nach Umkehr der Strömungsrichtung an die durchgeführte Kaltluft abgegeben. Die raumlufttechnische Lüftungsvorrichtung weist somit eine hohe Wärmespeicherkapazität auf. Der axiale Wärmespeicher ist vorteilhaft innerhalb der Öffnung in der Gebäudewand, durch welche die raumlufttechnische Lüftungsvorrichtung geführt ist, angeordnet, während der radial ausgerichtete Wärmespeicher vorteilhaft im Innenbereich des Gebäudes angeordnet ist. Der im Innenraum angeordnete Wärmespeicher kann vorteilhaft kompakt ausgebildet werden, da der axiale Wärmespeicher zusätzliche Wärmespeicherkapazität bereitstellt. Dabei gewährt der radial ausgebildete und dem Innenraum zugewandte Wärmespeicher eine sehr gute akustische Dämpfung von innerhalb der raumlufttechnischen Lüftungsvorrichtung oder außerhalb des Gebäudes erzeugten Schallwellen. Vorteilhaft kann der axiale Wärmespeicher mit einem Gefälle in den Außenbereich des Gebäudes ausgerichtet werden. Der dem Außenbereich zugewandte, axiale Wärmespeicher läuft zumindest zeitweise im Kondensatbetrieb. Durch das Gefälle kann das Kondensat nach außen ablaufen. Der dem Innenraum zugewandte, radial ausgebildete Wärmespeicher läuft trocken, so dass sich hier kein Kondensat ausbildet. Eine gesonderte Kondensatleitung ist somit nicht erforderlich. Particularly advantageously, it can be provided that the fan is arranged in the flow direction of the air flow between the heat storage and an axial heat storage and that the air flow is guided through the heat storage and the axial heat storage. It is particularly advantageous if the heat accumulator positioned on the inside is operated purely sensitively and the accumulator positioned on the outside is operated sensitively and latently. In this case, no condensate line is needed for the internal storage and the fan is only operated dry. Energy of passing through the ventilating ventilation device hot air is cached by both the radially oriented heat storage as well as the axial heat storage and delivered after reversal of the flow direction of the performed cold air. The ventilating ventilation device thus has a high heat storage capacity. The axial heat storage is advantageously within the opening in the building wall, through which the ventilating ventilation device is guided, arranged, while the radially oriented heat storage is advantageously disposed in the interior of the building. The arranged in the interior heat storage can be advantageously made compact, since the axial heat storage provides additional heat storage capacity. The radially formed and the interior facing the heat accumulator ensures a very good acoustic attenuation of within the ventilating ventilation device or outside the building generated sound waves. Advantageously, the axial heat storage can be aligned with a slope in the outer area of the building. The external heat storage axial memory runs at least temporarily in the condensate mode. Due to the gradient, the condensate can drain to the outside. The interior of the designed, radially formed heat accumulator runs dry, so that no condensate forms here. A separate condensate line is therefore not required.
Entsprechend einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der axiale Wärmespeicher zwei oder mehrere axial aufeinanderfolgende axiale Wärmespeicherschichten aufweist, welche vorzugsweise gegeneinander durch jeweils zumindest eine axiale Wärmedämmschicht thermisch isoliert sind, und dass zumindest ein Luftführungskanal durch zumindest einen Teil der axialen Wärmespeicherschichten und die dazwischen angeordnete axiale Wärmedämmschicht oder axiale Wärmedämmschichten geführt ist. Der oder die Luftführungskanäle können geradlinig, gebogen oder gestuft durch die Abfolge von Wärmespeicherschichten und Wärmedämmschichten geführt sein. Beim Durchtritt von Warmluft durch die Luftführungskanäle wird Wärmeenergie auf die Wärmespeicherschichten übertragen, wobei die Luft bei ihrem Weg durch den axialen Wärmespeicher abkühlt. Die in Strömungsrichtung hinteren Wärmespeicherschichten werden daher weniger stark aufgewärmt als die vorderen. Der sich so einstellende Temperaturgradient bleibt in Folge der thermisch isolierenden Wirkung der zwischen den Wärmespeicherschichten angeordneten Wärmedämmschichten zumindest weitestgehend erhalten. Energieverluste des axialen Wärmespeichers in axialer Richtung werden gering gehalten. Nach Umkehr der Strömungsrichtung wird die durch den axialen Wärmespeicher geleitete Kaltluft zunächst den kälteren axialen Wärmespeicherschichten zugeführt und von dort entlang der Luftführungskanäle zu den wärmeren Wärmespeicherschichten geleitet. Dabei wird der Luftstrom kontinuierlich aufgewärmt.According to a particularly preferred embodiment variant of the invention it can be provided that the axial heat storage two or more axially successive axial heat storage layers, which are preferably thermally insulated from each other by at least one axial thermal barrier coating, and that at least one air duct through at least a portion of the axial heat storage layers and the interposed axial thermal barrier coating or axial thermal barrier coatings is performed. The air duct (s) may be straight, curved or stepped through the sequence of heat storage layers and thermal barrier coatings. When passing hot air through the air ducts heat energy is transferred to the heat storage layers, wherein the air cools on their way through the axial heat storage. The rear heat storage layers in the flow direction are therefore warmed up less than the front. The resulting temperature gradient remains at least largely preserved as a result of the thermally insulating effect of the thermal barrier layers arranged between the heat storage layers. Energy losses of the axial heat storage in the axial direction are kept low. After reversal of the flow direction, the cold air guided through the axial heat accumulator is first fed to the colder axial heat storage layers and from there along the air ducts to the warmer heat storage layers. The air stream is heated up continuously.
Besonders bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass der Ventilator ein Axialventilator, Diagonalventilator oder ein Radialventilator ist. Axialventilatoren sind kostengünstig. Mit einem Diagonalventilator oder einem Radialventilator können im Vergleich zu Axialventilatoren höhere Drücke erzeugt werden. Höhere Drücke ermöglichen die Verwendung höherklassiger Filter innerhalb des Strömungsweges der Luft. Die einem Innenraum zugeführte Luft kann entsprechend besser gefiltert werden. Die durch den Diagonalventilator schräg bzw. einem Radialventilator radial nach außen gerichtete Strömung kann verlustarm in den radial ausgerichteten Wärmespeicher übergeleitet werden.Particularly preferably, it can be provided that the fan is an axial fan, diagonal fan or a centrifugal fan. Axial fans are inexpensive. With a diagonal fan or a centrifugal fan higher pressures can be generated compared to axial fans. Higher pressures allow the use of higher class filters within the air flow path. The air supplied to an interior can be correspondingly better filtered. The obliquely through the diagonal fan or a radial fan radially outward flow can be transferred with little loss in the radially oriented heat storage.
Eine bevorzugte Ausbildung der Luftströmung kann dadurch ausgebildet werden, dass der Luftstrom abschnittsweise von einem um eine quer zur Strömungsrichtung ausgerichtete Schwenkachse schwenkbar gelagerten Luftführungselement geführt ist und dass der Ventilator von dem Luftführungselement gehalten ist. Durch schwenken des Luftführungselements kann der Luftstrom bei gleicher Drehrichtung des Ventilators in eine gewünschte Richtung gelenkt oder auch umgekehrt werden.A preferred embodiment of the air flow can be formed in that the air flow is guided in sections by an air guide element which is mounted so as to be pivotable about a pivot axis oriented transversely to the flow direction and that the fan is held by the air guide element. By pivoting the air guide element, the air flow can be directed in the same direction of rotation of the fan in a desired direction or vice versa.
Ist es vorgesehen, dass das Luftführungselement in seinen Außenabmessungen an einen Querschnitt eines Lüftungskanals der raumlufttechnischen Lüftungsvorrichtung, in dem es gehalten ist, dergestalt angepasst ist, dass der Übergang von dem Luftführungselement zu dem Lüftungskanal in allen Schwenkstellungen des Luftführungselements abdichtet ist, so wird der Luftstrom vollständig durch das Luftführungselement geleitet. Ein unkontrolliert an dem Luftführungselement vorbeigeleiteter Luftstrom wird vermieden. Durch Schwenken des Luftführungselements derart, dass die Förderrichtung des Ventilators quer zum Lüftungskanal, vorzugsweise senkrecht zum Lüftungskanal, ausgerichtet ist, kann erreicht werden, dass das Luftführungselement den Lüftungskanal in axialer Richtung abdichtet. Der Lüftungskanal ist dann vollständig oder nahezu vollständig von dem Luftführungselement verschlossen. Eine solche Schließstellung kann bei abgeschalteter raumlufttechnischer Lüftungsvorrichtung eingestellt werden, um einen unerwünschten Luftaustausch zwischen einem Innen- und einem Außenbereich eines Gebäudes zu vermeiden. Auch ist es denkbar, die Schließstellung im Falle eines Brandes einzustellen, um eine Luftzufuhr in das Gebäude zu unterbinden.If it is provided that the air guide element in its outer dimensions is adapted to a cross-section of a ventilation duct of the ventilation apparatus in which it is held in such a way that the transition from the air duct to the ventilation duct is sealed in all pivot positions of the air duct, the air flow becomes completely passed through the air guide element. An uncontrolled passed on the air guide element airflow is avoided. By pivoting the air guide element such that the conveying direction of the fan is aligned transversely to the ventilation duct, preferably perpendicular to the ventilation duct, it can be achieved that the air duct element seals the ventilation duct in the axial direction. The ventilation duct is then complete or almost completely closed by the air guide element. Such a closed position can be set with the ventilating ventilation device switched off in order to avoid an undesirable exchange of air between an inner and an outer area of a building. It is also conceivable to adjust the closed position in the event of a fire in order to prevent an air supply into the building.
Zur Reinigung der einem Innenraum zugeführten Frischluft kann es vorgesehen sein, dass dem Luftführungselement ein erster Filter zugeordnet ist.For cleaning the fresh air supplied to an interior, it can be provided that a first filter is assigned to the air guidance element.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beigeschlossenen Figuren näher erläutert. Dabei verweisen in den Figuren gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder entsprechende Elemente.The invention will be explained in more detail with reference to embodiments and the accompanying figures. In the figures, the same reference numbers refer to the same or corresponding elements.
Es zeigen:
-
1 in einer schematischen seitlichen Schnittdarstellung eine in eine Wand eingesetzte, raumlufttechnische Lüftungsvorrichtung in einer ersten Betriebsstellung, -
2 die in1 gezeigte raumlufttechnische Lüftungsvorrichtung in einer zweiten Betriebsstellung, -
3 in einer schematischen Darstellung einen Wärmespeicher mit spiralförmig um eine Luftzuführung und/oder eine Luftabführung gewickelten Wärmespeicherschichten, -
4 in einer schematischen Darstellung einen Wärmespeicher mit ringförmig um eine Luftzuführung und/oder eine Luftabführung angeordneten Wärmespeicherschichten, -
5 -14 in schematischer Darstellung jeweils einen Ausschnitt einerAbwicklung von Wärmespeicherschichten 61 eines Wärmespeichers60 mit verschiedenen Ausbildungen der Durchbrüche63 , -
15 in einer schematischen Darstellung einen Ausschnitt einer Abwicklung von Wärmespeicherschichten mit einer konstanten Materialstärke in einer Seitenansicht, -
16 in einer schematischen Darstellung einen Ausschnitt einer Abwicklung von Wärmespeicherschichten mit einer sich verändernden Materialstärke in einer Seitenansicht und -
17 in einer schematischen Darstellung einen Wärmespeicher mit gezackt ausgebildeten Wärmespeicherschichten.
-
1 in a schematic side sectional view of an inserted into a wall, ventilation technology ventilation apparatus in a first operating position, -
2 in the1 shown ventilation apparatus in a second operating position, -
3 1 a schematic view of a heat accumulator with heat storage layers wound spirally around an air feed and / or an air discharge, -
4 1 a schematic view of a heat accumulator with annular heat storage layers arranged around an air feed and / or an air discharge, -
5 -14 in a schematic representation in each case a section of a settlement of heat storage layers61 aheat storage 60 with different formations ofbreakthroughs 63 . -
15 in a schematic representation of a section of a development of heat storage layers with a constant material thickness in a side view, -
16 in a schematic representation of a section of a settlement of heat storage layers with a changing material thickness in a side view and -
17 in a schematic representation of a heat storage with serrated formed heat storage layers.
Dem Luftführungselement
Der als Axialventilator ausgebildete Ventilator
Nach außen hin bildet das Luftführungselement
Dem Außenbereich zugewandt schließt sich ein axialer Wärmespeicher
Unmittelbar an den axialen Wärmespeicher
Das Luftführungselement
An der Außenseite der Wand
Im Innenbereich des Gebäudes ist ein Wärmespeicher
In den zwischen benachbarten Wärmespeicherschichten
Die Wärmespeicherschichten
In der gezeigten ersten Betriebsstellung ist der Ventilator
Der Luftstrom
Durch die thermische Isolation der Wärmespeicherschichten
Die Durchbrüche
Durch den geschichteten Aufbau und die versetzt angeordneten Durchbrüche
Durch die versetzt angeordneten Durchbrüche ergeben sich vergleichsweise lange Strömungspfade
Die gegenüberliegenden Befestigungselemente
Das Gehäuse
In der gezeigten ersten Betriebsstellung ist das Luftführungselement
Vorteilhaft sind die Kanäle
Nach ihrem Durchgang durch den axialen Wärmespeicher
Benachbarte Wärmespeicherschichten
Die Luft wird zunächst durch nicht dargestellte Öffnungen in das Außengehäuse
Nach dem axialen Wärmespeicher
Der Luftstrom
Durch Schwenken des Luftführungselements
Durchbrüche
Benachbarte Wärmespeicherschichten
Solche unterschiedlichen Abstände können durch eine sich vorzugsweise stetig ändernde Steigung der spiralförmigen Wicklung der Wärmespeicherschichten
Zwischen den Wärmespeicherschichten
Die in
Bei der in
Bei der in
Bei der in
Die in den
Auch
Die in den
Durch Anpassen der Materialstärken
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Wärmespeicherschichten
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Lüftungsvorrichtungbreather
- 22
- Mittellängsachsecentral longitudinal axis
- 1010
- Ventilatorfan
- 1111
- Ventilatorflügelfan blades
- 1212
- Ventilatormotorfan motor
- 1313
- Drehachseaxis of rotation
- 2020
- LuftführungselementAir conduit
- 2121
- erster Filterfirst filter
- 2222
- LuftführungsteilAir guide
- 2323
- Kanalchannel
- 2424
- Schwenkachseswivel axis
- 2525
- Lufteinlassair intake
- 2626
- Luftauslassair outlet
- 3030
- zweiter Filtersecond filter
- 4040
- axialer Wärmespeicheraxial heat storage
- 4141
- axiale Wärmespeicherschichtaxial heat storage layer
- 4242
- axiale Wärmedämmschichtaxial thermal barrier coating
- 4343
- axialer Luftführungskanalaxial air duct
- 4444
- Schutzbeschichtungprotective coating
- 5050
- Lüftungskanalventilation duct
- 5151
- Außengehäuseouter casing
- 5252
- Dämm-MaterialInsulating material
- 5353
- Gehäusecasing
- 54.154.1
- erstes Befestigungselementfirst fastening element
- 54.254.2
- zweites Befestigungselementsecond fastening element
- 5555
- Nutengroove
- 6060
- Wärmespeicherheat storage
- 6161
- WärmespeicherschichtHeat storage layer
- 6262
- Zwischenmaterialintermediate material
- 62.162.1
- Stoßstellenjoints
- 6363
- Durchbruchbreakthrough
- 6464
- Außenschichtouter layer
- 6565
- Luftzuführungair supply
- 6666
- Luftabführungair discharge
- 7070
- Wandwall
- 7171
- Öffnungopening
- 8080
- Luftstromairflow
- 8181
- erster Bereichfirst area
- 8282
- zweiter Bereichsecond area
- 8383
- dritter Bereichthird area
- 8484
- Materialstärkematerial thickness
- 8585
- Strömungspfadflow path
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 3121527 A1 [0003]EP 3121527 A1 [0003]
Claims (43)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018105864.0A DE102018105864A1 (en) | 2018-03-14 | 2018-03-14 | Heat storage and room ventilation device with a heat storage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018105864.0A DE102018105864A1 (en) | 2018-03-14 | 2018-03-14 | Heat storage and room ventilation device with a heat storage |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018105864A1 true DE102018105864A1 (en) | 2019-09-19 |
Family
ID=67774301
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102018105864.0A Withdrawn DE102018105864A1 (en) | 2018-03-14 | 2018-03-14 | Heat storage and room ventilation device with a heat storage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018105864A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3121527A1 (en) | 2015-07-21 | 2017-01-25 | Aereco GmbH | Ventilating device for ventilation of rooms |
-
2018
- 2018-03-14 DE DE102018105864.0A patent/DE102018105864A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3121527A1 (en) | 2015-07-21 | 2017-01-25 | Aereco GmbH | Ventilating device for ventilation of rooms |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |