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Die Erfindung betrifft einen Wärme/Kälte-Übertrager für ein luftbasiertes Heiz-/Kühlsystem zum Heizen/Kühlen wenigstens zweier Gebäudezonen eines Gebäudes mittels einer durch den Wärme/Kälte-Übertrager hindurchströmbaren Zuluft. Ferner betrifft die Erfindung ein Heiz-/Kühlsystem zum Heizen/Kühlen eines Gebäudes mit einer temperierbaren Zuluft.
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Stand der Technik
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Um ein Gebäude zu heizen oder kühlen, kann neben Wasser auch Frisch- bzw. Zuluft als ein Temperiermedium verwendet werden. Luftbasierte Heiz-/Kühlsysteme sind seit Jahrzehnten auf dem Markt. Einige dieser Heiz-/Kühlsysteme bieten die Möglichkeit, eine Zuluft, mit welcher das Gebäude versorgt werden soll, in mehrere Zuluftstränge aufzuteilen, welche mit unterschiedlichen Volumenströmen beaufschlagt werden, um unterschiedliche Wärme- bzw. Kältemengen in bestimmte Gebäudezonen zu fördern. Eine Veränderung der Volumenströme an Zuluft erfolgt dabei über Drosselklappen, welche entweder Teil eines Lüftungsgeräts oder Teil eines Verteilkanalsystems sein können. Hat ein Gebäudeteil entsprechend weniger Bedarf an Wärme oder Kälte, wird der Volumenstrom in demjenigen Zuluftstrang, der eine entsprechende Gebäudezone versorgt, mittels einer Drosselklappe reduziert, bzw. vice versa (mehr Bedarf an Wärme oder Kälte). Ein Problem dieses Ansatzes ist, dass eine Mindestversorgung mit Zuluft, z. B. pro Stunde, zur Aufrechterhaltung hygienischer Anforderungen gewährleistet sein muss, sodass unter Umständen nur wenig bis gar kein Handlungsspielraum zur Bedarfserfüllung besteht. In Abhängigkeit einer zu belüfteten Fläche bzw. eines zu belüfteten Raumvolumens darf ein Volumenstrom an Zuluft ein bestimmtes Mindestmaß nicht unterschreiten. Im Vergleich zu einem Nennluft-Volumenstrom (100 %) beträgt ein Mindestluft-Volumenstrom üblicherweise ca. 70 %. Damit liegt vergleichsweise wenig Regelautorität vor.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Wärme/Kälte-Übertrager für ein luftbasiertes Heiz-/Kühlsystem zum Heizen/Kühlen eines Gebäudes mit einer Zuluft und ein verbessertes Verfahren zum Betrieb solch eines Wärme/Kälte-Übertragers anzugeben.
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Die Aufgabe der Erfindung ist mittels eines Wärme/Kälte-Übertragers für ein luftbasiertes Heiz-/Kühlsystem zum Heizen und/oder Kühlen wenigstens zweier Gebäudezonen eines Gebäudes mittels einer durch den Wärme/Kälte-Übertrager hindurchströmbaren Zuluft; sowie mittels eines Heiz-/Kühlsystems zum Heizen/Kühlen eines Gebäudes mit einer temperierbaren Zuluft; und eines Verfahrens gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und/oder der folgenden Beschreibung der Erfindung.
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Der erfindungsgemäße Wärme/Kälte-Übertrager weist ein Gehäuse und einen Wärmetauscher auf. Das Gehäuse weist einen inneren Zuströmraum und einen inneren Abströmraum auf, wobei der innere Abströmraum versetzt zu dem inneren Zuströmraum angeordnet ist. Der innere Zuströmraum ist mit einem stromaufwärtsseitig des inneren Zustandsraums angeordneten ersten Luftanschluss für eine zuströmende Zuluft fluidisch verbunden. Der innere Abströmraum weist eine erste Abströmraumzone und eine versetzt zu der ersten Abströmraumzone angeordnete zweite Abströmraumzone auf. Die erste Abströmraumzone ist fluidisch mit einem stromabwärtig der ersten Abströmraumzone angeordneten zweiten Luftanschluss und die zweite Abströmraumzone ist fluidisch mit einem stromabwärtig der zweiten Abströmraumzone angeordneten zweiten Luftanschluss verbunden. Der Wärmetauscher ist zwischen dem inneren Zuströmraum und dem inneren Abströmraum angeordnet. Der Wärmetauscher ist ausgebildet, die zwischen dem inneren Zuströmraum und dem inneren Abströmraum strömende Zuluft jeweils zugeordnet zu dem zweiten Luftanschluss oder dem dritten Luftanschluss zu temperieren, also zu Heizen und/oder zu Kühlen. Dabei kann ein Lüfter (Ventilator) stromaufwärtig des inneren Zuströmraums im inneren Zuströmraum vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein Lüfter in den Abströmraumzonen oder stromabwärtig der Abströmraumzonen in den vom Gehäuse wegführenden Strängen angeordnet sein.
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Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass mittels der jeweils zugeordneten zu dem zweiten und dritten Luftanschluss temperierten abströmenden Zuluft, die jeweils dem zweiten und/oder dem dritten Luftanschluss zugeführt wird, jeweils eine Gebäudezone mit einer dafür temperierten abströmenden Zuluft temperiert, insbesondere geheizt oder gekühlt werden kann. So wird beispielsweise eine Zuluft die über den zweiten Luftanschluss abgeführt wird, durch den Wärmetauscher temperiert und eine Zuluft, die über den dritten Luftanschluss abgeführt wird von dem Wärmetauscher unabhängig von der Zuluft, die über den zweiten Luftanschluss abgeführt wird, temperiert.
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In einer weiteren Ausführungsform weist der Wärmetauscher wenigstens eine erste Wärmetauscherzone und eine versetzt zu der ersten Wärmetauscherzone angeordnete zweite Wärmetauscherzone auf. Die erste Wärmetauscherzone begrenzt zumindest abschnittsweise die erste Abströmraumzone und die zweite Wärmetauscherzone begrenzt zumindest abschnittsweise die zweite Abströmraumzone. Die erste Wärmetauscherzone ist ausgebildet, eine zwischen dem inneren Zuströmraum und der ersten Abströmraumzone förderbare Zuluft zu temperieren. Die zweite Wärmetauscherzone ist ausgebildet, eine zwischen dem inneren Zuströmraum und der zweiten Abströmraumzone förderbare Zuluft zu temperieren. Die erste Wärmetauscherzone und die zweite Wärmetauscherzone können aneinandergrenzend zueinander angeordnet sein. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass beispielsweise die erste Wärmetauscherzone und die zweite Wärmetauscherzone in einem als Einzelkomponente ausgebildeten Wärmetauscher integriert ausgebildet sind. Alternativ können die erste Wärmetauscherzone und die zweite Wärmetauscherzone räumlich beabstandet zueinander angeordnet sein. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die erste Wärmetauscherzone und die zweite Wärmetauscherzone durch jeweils einen als Einzelkomponente ausgebildeten, getrennt voneinander räumlich angeordneten Wärmetauscher ausgebildet sein können.
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In einer weiteren Ausführungsform weist der Wärme/Kälte-Übertrager eine Trennwandung auf, wobei die Trennwandung im inneren Abströmraum des Gehäuses angeordnet ist. Die Trennwandung erstreckt sich zwischen dem Gehäuse und dem Wärmetauscher. Die Trennwandung trennt in dem inneren Abströmraum die erste Abströmraumzone von der zweiten Abströmraumzone räumlich zumindest abschnittsweise ab. Dabei kann sich die Trennwandung hauptsächlich oder im Wesentlichen in horizontaler und/oder vertikaler und/oder diagonaler Richtung bezogen auf eine Schwerkraftrichtung erstrecken und die Abströmraumzonen voneinander abtrennen. Die Trennwandung kann bevorzugt direkt an den Wärmetauscher angrenzen. Des Weiteren kann sich die Trennwandung zwischen die beiden Wärmetauscherzonen in den Wärmetauscher beispielsweise in horizontaler, vertikaler und/oder diagonaler Richtung hinein erstrecken. Des Weiteren kann die Trennwandung eine geschwungene Form aufweisen.
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In einer weiteren Ausführungsform schließt sich die Trennwandung mit einem plattenförmigen (dünnwandigen) ersten Endquerschnitt an den Wärmetauscher an. Die Trennwandung schließt sich mit einem langgezogenen Z-förmigen zweiten Endquerschnitt an eine Innenseite des Gehäuses an, die gegenüberliegend zu dem Wärmetauscher angeordnet ist. Ein Querschnitt der Trennwandung geht von dem plattenförmigen (dünnwandigen) ersten Endquerschnitt zu dem langgezogenen Z-förmigen zweiten Endquerschnitt im Wesentlichen kontinuierlich über. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Trennwandung einstückig und materialeinheitlich, beispielsweise aus einem Blechmaterial, hergestellt werden kann. Insbesondere eignet sich ein Stanz-Biege-Verfahren zur Herstellung der Trennwandung. Querschnitte, insbesondere im Wesentlichen alle Querschnitte der Trennwandung können beispielsweise symmetrisch, das heißt spiegelsymmetrisch oder punktsymmetrisch, ausgebildet sein. Insbesondere können die Querschnitte der Trennwandung punktsymmetrisch bezüglich ihres jeweiligen Zentrums bzw. Flächenschwerpunkts ausgebildet sein. Von besonderem Vorteil ist, wenn die Trennwandung sich direkt an den Wärmetauscher an dem ersten Endquerschnitt und direkt an die Innenseite an dem zweiten Endquerschnitt anschließt.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Trennwandung an einer stromabwärtigen Wandung des Gehäuses angeordnet und erstreckt sich zwischen den stromabwärtigen zweiten und dritten Luftanschlüssen. Der zweite und dritte Luftanschluss sind nebeneinanderliegend, beabstandet zueinander angeordnet. Jeweils eine Längsrichtung des stromabwärtigen zweiten und dritten Luftanschlusses und des stromaufwärtigen ersten Luftanschlusses für die Zuluft sind im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Wärme/Kälte-Übertrager besonders kompakt angeordnet ist und der Anschluss besonders einfach erfolgen kann.
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In einer weiteren Ausführungsform weist der Kälte/Wärmeübertrager ein Verteilerventil und ein Verbindungsstück auf. Ferner weist der Wärmetauscher eine Temperiermedium-Leitung auf, wobei die Temperiermedium-Leitung wenigstens einen ersten Zweig und einen zweiten Zweig aufweist. Der erste Zweig und der zweite Zweig sind fluidisch parallel zueinander verlaufend ausgebildet, wobei der erste und zweite Zweig mittels des stromaufwärtigen oder eines stromabwärtigen zu den Zweigen angeordneten Verbindungsstücks in der Temperiermedium-Leitung fluidisch miteinander verbunden sind. Der erste und zweite Zweig sind fluidisch gegenüber zu dem Verbindungsstück an dem Verteilerventil angeschlossen. Der erste Zweig ist angrenzend an die erste Abströmraumzone und der zweite Zweig angrenzend an die zweite Abströmraumzone angeordnet. Das Verteilerventil ist zwischen einer ersten Ventilstellung und einer zur ersten Ventilstellung unterschiedlichen zweiten Ventilstellung zum Steuern und/oder Regeln eines Durchflusses eines Temperiermediums durch die Temperiermedium-Leitung verstellbar ausgebildet. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Wärmetauscher besonders einfach und kostengünstig ausgebildet ist.
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In einer weiteren Ausführungsform verläuft der erste Zweig der Temperiermedium-Leitung in der ersten Wärmetauscherzone und der zweite Zweig der Temperiermedium-Leitung verläuft in der zweiten Wärmetauscherzone.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Verteilerventil stromaufwärtig zwischen einem Vorlauf und dem ersten und zweiten Zweig angeordnet. Alternativ ist das Verteilerventil stromabwärtig zu dem ersten und zweiten Zweig zwischen den Zweigen und einem Rücklauf in der Temperiermedium-Leitung angeordnet. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass eine Strömung des Temperiermediums durch die jeweiligen Zweige mittels des Verteilerventils präzise und einfach gesteuert werden kann.
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Das Verteilerventil kann kontinuierlich oder in diskreten Ventilstellungen angesteuert und/oder eingeregelt werden. Ein kontinuierlich oder in diskreten Ventilstellungen ansteuerbares oder einregelbares Verteilerventil kann zum Beispiel wenigstens drei Ventilstellungen einnehmen. Dadurch kann ein Durchfluss des Temperiermediums durch einen oder beide Zweige geleitet werden. Das Verteilerventil kann beispielsweise auch genau drei, fünf oder sieben diskrete Ventilstellungen einnehmen. Von besonderem Vorteil ist, wenn das Verteilerventil in wenigstens eine zur ersten und zweiten Ventilstellung unterschiedliche dritte Ventilstellung stellbar ist, wobei vorzugsweise eine der Ventilstellungen des Verteilerventils eine thermische Mittelstellung des Verteilerventils ist. Dadurch wird in der thermischen Mittelstellung das Temperiermedium über die beiden Zweige in jeden der beiden Zweige mit etwa gleichem Volumenstrom geführt. Die thermische Mittelstellung kann von einer geometrischen Mittelstellung des Verteilerventils abweichen, da die Volumenströme der Abströmraumzonen unterschiedlich sein können, weil ein hinter den Abströmraumzonen liegendes Kanalsystem, das an dem zweiten und dritten Luftanschluss angeschlossen ist, sich von einem Druckverlust über das jeweilige Kanalsystem unterscheiden kann. Eine thermische Mittelstellung des Verteilerventils kann beispielsweise derart gefunden werden, dass die Temperaturen in den stromabwärtigen zweiten und dritten Luftanschlüssen, durch die die temperierte abströmende Zuluft gegebenenfalls mit einem unterschiedlichen Volumenstrom geführt wird, abgeglichen werden. Wenn die Temperaturen der über den zweiten und dritten Luftanschluss geführten temperierten Zuluft gleich sind, dann ist die thermische Mittelstellung des Verteilerventils erreicht.
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Hat nur eine Gebäudezone Bedarf an Wärme oder Kälte, während die andere Gebäudezone in ihrem Soll ist, dann schließt beispielsweise das Verteilerventil denjenigen Zweig der Temperiermedium-Leitung, welcher mit dieser anderen Gebäudezone korrespondiert. Dadurch wird eine Temperierung der anderen Gebäudezone, die in ihrem Soll ist, reduziert bzw. unterbunden. Dies erfolgt vorzugsweise derart lange, bis sich der Bedarf der beiden Gebäudezonen wieder ausgeglichen hat. Der Nennluft-Volumenstrom oder gegebenenfalls ein anderer LuftVolumenstrom durch diese Wärmetauscherzone kann dabei aufrecht erhalten bleiben.
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Von weiterem Vorteil ist, wenn die Abströmraumzonen volumenmäßig im Wesentlichen gleich groß ausgebildet sind oder ein jeweilig effektives Volumen der Abströmraumzonen an das Gebäude oder die zu temperierenden Gebäudezone angepasst ist. Zusätzlich oder alternativ kann die erste und die zweite Abströmraumzone von ihren Formen her im Wesentlichen gleich ausgebildet sein, wobei die erste Abströmraumzone durch eine Drehung, insbesondere eine 180°-Drehung um eine Achse, in die zweite Abströmraumzone überführbar ist.
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Ein Heiz-/Kühlsystem eines Gebäudes umfasst den oben beschriebenen Wärme/Kälte-Übertrager. Zusätzlich kann das Heizsystem eine Wärmequelle, eine Kältequelle (Wärmesenke) und/oder ein Gebläse (Lüfter, Ventilator) aufweisen.
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Um den Wärme/Kälte-Übertrager zu betreiben, wird in den Wärme/Kälte-Übertrager eine Zuluft gefördert. Die in den Wärme/Kälte-Übertrager zuströmende Zuluft wird von dem Wärmetauscher zugeordnet zu den jeweiligen Abströmraumzonen temperiert, wobei die zuströmende Zuluft auf eine im inneren Abströmraum über den wenigstens den zweiten Luftanschluss abströmende erste Zuluft und/oder eine über den dritten Luftanschluss abströmende zweite Zuluft zum Temperieren der wenigstens zwei Gebäudezonen aufgeteilt wird.
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Das Temperiermedium kann ausgehend vom Vorlauf über die sich aufteilende Temperiermedium-Leitung in wenigstens einen der beiden Zweige strömen. Das Temperiermedium, das den ersten Zweig durchströmt, wird derart durch das Verteilerventil gesteuert oder geregelt, dass mittels der ersten Wärmetauscherzone die zugeführte Zuluft zu der ersten abströmenden Zuluft abgekühlt oder erwärmt wird. Alternativ oder zusätzlich wird das Temperiermedium, das den zweiten Zweig durchströmt, derart von dem Verteilerventil gesteuert oder geregelt, dass mittels der zweiten Wärmetauscherzone die zugeführte Zuluft zu der zweiten abströmenden Zuluft abgekühlt oder erwärmt wird. Dadurch erfolgt ein Wärmeaustausch zwischen der durch den jeweiligen Zweig erwärmten oder abgekühlten Zuluft mit dem Temperiermedium. Insbesondere kann das Temperiermedium ausgehend vom Vorlauf über die sich aufteilende Temperiermedium-Leitung in die wenigstens zwei Wärmetauscherzonen parallel strömen. Das Temperiermedium wird nach einem Passieren des jeweiligen Zweigs mit dem Temperiermedium des über den anderen Zweig strömenden Teils des Temperiermediums zusammengeführt.
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Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische und nicht maßstabsgetreue Zeichnung näher erläutert.
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In den lediglich beispielhaften Figuren (Fig.) der Zeichnung zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung einer Funktion eines erfindungsgemäßen Wärme/Kälte-Übertragers für ein luftbasiertes Heiz-/Kühlsystem zum Heizen/ Kühlen eines Gebäudes mit einer Zuluft,
- 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers für den Wärme/Kälte-Übertrager,
- 3 eine Perspektivansicht auf eine stromaufwärtige Seite einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen partitionierten Wärme/Kälte-Übertragers für das luftbasierte Heiz-/Kühlsystem, und
- 4 eine Perspektivansicht auf eine stromabwärtige Seite der Ausführungsform des erfindungsgemäßen partitionierten Wärme/Kälte-Übertragers aus der 3.
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Die Erfindung ist ausgehend von einer prinzipiellen Funktion (1 und 2) eines erfindungsgemäßen Wärme/Kälte-Übertragers 1 für eine Zuluft 10, 11, 12 sowie anhand eines Ausführungsbeispiels einer Variante des erfindungsgemäßen Wärme/Kälte-Übertragers 1 für ein luftbasiertes Heiz-/Kühlsystem zum Heizen/Kühlen eines Gebäudes mit der Zuluft 10, 11, 12 (3 und 4) näher erläutert. In der Zeichnung sind nur diejenigen Abschnitte des Wärme/Kälte-Übertragers 1 dargestellt, welche für ein Verständnis der Erfindung notwendig sind. Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher beschrieben und illustriert ist, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Andere Variationen können hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Die 1 zeigt den Wärme/Kälte-Übertrager 1 mit einem partitionierten Wärmetauscher 120 und einem ersten bis dritten Luftanschluss 111, 135, 136. Der erste Luftanschluss 111 ist stromaufwärtsseitig zu dem Wärmetauscher 120 angeordnet. Der zweite und dritte Luftanschluss 135, 136 stromabwärtsseitig des Wärmetauscher 120 angeordnet. Über den ersten Luftanschluss 111 kann eine zuströmende Zuluft 10 dem Wärme/Kälte-Übertrager 1 zugeführt werden. Über den zweiten und dritten Luftanschluss 135, 136 kann einer erste und zweite abströmende Zuluft 11, 12 aus dem Wärme/Kälte-Übertrager 1 abgeführt werden.
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Der Wärmetauscher 120 kann beispielsweise mit genau zwei Wärmetauscherzonen 121, 122 (vgl. auch 2) für Wasser als ein Temperiermedium ausgebildet sein. Statt Wasser als Temperiermedium ist auch eine andere Flüssigkeit, z. B. eine wasserbasierte Flüssigkeit, ein Öl etc., ein Kältemittel oder ein Gas, z. B. ebenfalls Luft, anwendbar. Der Wärmetauscher 120 ist in einem Strang der Zuluft 10, 11, 12 z. B. in oder außerhalb eines Lüftungsgeräts mit beispielsweise einem Gebläse eingerichtet.
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Eine Partitionierung des Wärmetauschers 120 in seine zwei Wärmetauscherzonen 121, 122 kann dabei geometrisch unterschiedlich ausgebildet sein und eine horizontale, vertikale und/oder diagonale Trennung in die zwei Wärmetauscherzonen 121, 122 aufweisen. Dadurch sind die beiden Wärmetauscherzonen 121, 122 räumlich versetzt zueinander angeordnet. Ferner können die zwei Wärmetauscherzonen 121, 122 als separate Wärmetauscher 121, 122 ausgebildet sein. Des Weiteren ist es möglich, mehr als zwei solche Wärmetauscherzonen 121, 122 in einem einzigen Wärmetauscher 120 oder als eine Mehrzahl von Wärmetauschern 121, 122 zu realisieren.
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Die Wärmetauscherzonen 121, 122 werden von jeweils einem zugeordneten ersten und zweiten Zweig 21, 22 des Temperiermediums einer einzigen Temperiermedium-Leitung 124 mit Wärme oder Kälte versorgt, wobei über ein Verteilerventil 140, bei zwei Wärmetauscherzonen 121, 122 insbesondere über ein Drei-Wege-Verteilerventil 140, den Wärmetauscherzonen 121, 122 unterschiedliche Durchflussmengen des Temperiermediums zugeteilt werden können. Je nach einem Durchfluss des Temperiermediums durch die Wärmetauscherzonen 121, 122 in den Zweigen 21, 22, einer Temperatur des Temperiermediums, eines Volumenstroms an Zuluft 10, 11, 12, einer Geometrie der Wärmetauscherzonen 121, 122 etc. verändern sich die Temperaturen dieser Wärme-/Kältequelle bzw. Kälte-/Wärmesenke. Diese Temperaturen korrelieren mit den Temperaturen T11, T12 der abströmenden ersten und zweiten Zuluft 11, 12, welche die Wärmetauscherzonen 121, 122 passiert und über den zweiten und/oder dritten Luftanschluss 135, 136 abströmt.
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Im Folgenden ist anhand der 1 und 2 die Funktion des erfindungsgemäßen Wärme/Kälte-Übertragers 1 (Temperiermedium: Wasser) für zwei Wärmetauscherzonen 121, 122 seines Wärmetauschers 120 in einem Heizfall näher erläutert, wobei das erfindungsgemäße Prinzip analog auf mehr als zwei Wärmetauscherzonen, analog auf beliebige Wärmequellen/-senken und/oder analog auf einen Kühlungsfall anpassbar ist.
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Eine Wärmeversorgung erfolgt über einen Vorlauf 20 (Zulauf) des Temperiermediums mittels Wasserdurchfluss. Der Durchfluss durch den Wärmetauscher 120 bzw. die Wärmetauscherzonen 121, 122 über den ersten und zweiten Zweig 21, 22 lässt sich mittels des Verteilerventils 140 in einem Rücklauf 24 (Ablauf) des Temperiermediums variieren. Der Vorlauf 20 trennt sich in die zwei Zweige 21, 22 auf, die am Verteilerventil 140 wieder zusammengeführt werden. Je nach einer Stellung des Drei-Wege-Verteilerventils 140 und einem sich dadurch einstellenden Volumenstrom an Temperiermedium durch die Zweige 21, 22 der Temperiermedium-Leitung 124 (und somit die Wärmetauscherzonen 121, 122 hindurch) stellen sich entsprechende Temperaturen T11, T12 der ersten und zweiten abströmenden Zuluft 11, 12 ein. Mit der ersten Temperatur T11 strömt die erste Zuluft 11 über den zweiten Luftanschluss 135 temperiert ab. Mit der zweiten Temperatur T12 strömt die zweite Zuluft 12 über den dritten Luftanschluss 136 temperiert ab.
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Die zugeordnete Temperierung der über den zweiten Luftanschluss 135 abströmenden erste Zuluft 11 und die zugeordnete Temperierung der über den dritten Luftanschluss 136 abströmenden zweite Zuluft 12 hat beispielsweise den Vorteil, dass wenn eine nach Norden ausgerichtete Gebäudezone Wärmebedarf meldet, während eine südlich ausgerichtete Gebäudezone keinen Wärmebedarf meldet, so kann das Drei-Wege-Verteilerventil 140 diejenige Wärmetauscherzone 121, 122 des Wärme/Kälte-Übertragers 1 schließen, welche die südliche Gebäudezone versorgt. So kann beispielsweise die nördliche Gebäudezone am zweiten Luftabschluss 135 und die südliche Gebäudezone am dritten Luftanschluss 136 angeschlossen sein. Wärme steht dann nur der nördlichen Gebäudezone zur Verfügung, wobei nach wie vor beide Gebäudezonen mit der temperierten abströmenden ersten und/oder zweiten Zuluft 11, 12 versorgt werden können (einfache Steuerung/Regelung). Die der südlichen Gebäudezone zugeordnete abströmende zweite Zuluft 12 transportiert dabei dann keine zusätzliche Wärme.
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Hierbei ist z. B. ein kontinuierlich betätigbares Verteilerventil 140 vorgesehen, sodass die Temperaturen in den Gebäudezonen über die Temperaturen T11, T12 der abströmenden Zuluft 11, 12 im Wesentlichen stufenlos gesteuert oder geregelt werden können. Ein digital ansteuerbares bzw. einregelbares Verteilerventil 140 für die Zweige 21, 22 der Temperiermedium-Leitung 124 und somit die Wärmetauscherzonen 121, 122, mit bevorzugt wenigstens zwei Ventilstellungen (Ventilstellungen: erster Zweig 21 offen und zweiter Zweig 22 geschlossen, sodass nur die erste Wärmetauscherzone 121 klimatisiert, oder zweiter Zweig 22 offen und erster Zweig geschlossen 21, sodass nur die zweite Wärmetauscherzone 122 klimatisiert) oder insbesondere wenigstens drei Ventilstellungen (zusätzlich: thermische oder eine andere Mitten- oder Zwischenstellung des Verteilerventils 140) ist natürlich ebenfalls anwendbar.
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Die 3 und 4 zeigen eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärme/Kälte-Übertragers 1. Der Wärme/Kälte-Übertrager 1 umfasst ein Gehäuse 100 mit dem in einer stromaufwärtigen Wandung des Gehäuses 100 bevorzugt zentral eingerichteten, stromaufwärtigen ersten Luftanschluss 111 für die zuströmende Zuluft 10 des Wärme/Kälte-Übertragers 1. Der erste Luftanschluss 111 steht mit einem im Gehäuse 100 eingerichteten Zuströmraum 110 in Fluidverbindung, der seinerseits über einen im Gehäuse 100 eingerichteten Wärmetauscher 120 in Fluidverbindung mit einem Abströmraum 130 im Gehäuse 100 steht. Der innere Abströmraum 130 und der Zuströmraum 110 sind räumlich beabstandet zueinander, also versetzt zueinander angeordnet.
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Hierbei separiert der Wärmetauscher 120, ggf. mit wenigstens einer zusätzlichen Einrichtung oder Vorrichtung, das Gehäuse 100 in den inneren Zuströmraum 110 und den inneren Abströmraum 130 derart, dass die über den ersten Luftanschluss 111 in den Zuströmraum 110 eintretende zuströmende Zuluft 10 im Wesentlichen vollständig durch den Wärmetauscher 120 hindurch muss, um in den Abströmraum 130 zu gelangen. Stromabwärts des Wärmetauschers 120, insbesondere stromabwärts direkt am Wärmetauscher 120, wird die dem Wärmetauscher 120 zugeführte und von dem Wärmetauscher 120 temperierte Zuluft 10 in die abströmende ersten und zweiten Zuluft 11, 12, je nach einer Ansteuerung oder Einregelung des Wärmetauschers 120, in ggf. temperierte (T11, T12), stromabwärtige Zuluftstränge (nicht dargestellt) im Gehäuse 100 aufgeteilt.
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Der Wärmetauscher 120 ist von dem Vorlauf 20 der Temperiermedium-Leitung 124 mit dem Temperiermedium versorgbar, welche sich vor einer Passage des Wärmetauschers 120 in wenigstens die zwei Zweige 21, 22 aufteilt. Die Aufteilung in die zwei Zweige 21, 22 kann beispielsweise mittels eines Verbindungsstücks 141, das beispielsweise als T-Stück (in 2 schematisch dargestellt) ausgebildet ist, erfolgen. Hierbei verzweigt sich die einzige Temperiermedium-Leitung 124, wobei sich deren Zweige 21, 22 nach der Passage des Temperiermediums durch den Wärmetauscher 120, in dem Rücklauf 24 des Temperiermediums beispielsweise am Verteilerventil 140 wieder vereinigen. Hierbei sind die Zweige 21, 22 der Temperiermedium-Leitung 124 fluidisch parallel vom Temperiermedium durchströmbar.
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Eine Steuerung bzw. Regelung wieviel Temperiermedium durch den jeweiligen Zweig 21, 22 fließt und somit welche Wärme- bzw. Kältemenge an die durch den Wärmetauscher 120 hindurchströmende Zuluft 10, 11, 12 abgegeben werden kann, erfolgt durch das Verteilerventil 140 (s. unten), insbesondere das Drei-Wege-Verteilerventil 140, das vorliegend zwischen den Zweigen 21, 22 und dem Rücklauf 24 in der Temperiermedium-Leitung 124 eingerichtet ist. Es ist natürlich möglich, das Verteilerventil 140 zwischen dem Vorlauf 20 und den Zweigen 21, 22 einzurichten. In so einem Fall kann dann das Verbindungsstück 141 zwischen den Zweigen 21, 22 und dem Rücklauf 24 angeordnet sein.
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Mittels der wenigstens zwei Zweige 21, 22 der Temperiermedium-Leitung 124 ist der Wärmetauscher 120 in wenigstens zwei Wärmetauscherzonen 121, 122 unterteilt, welche von der Temperiermedium-Leitung 124 mit Wärme oder Kälte versorgt werden können. Der Abströmraum 130 ist korrespondierend zu einer Anzahl der Wärmetauscherzonen 121, 122 des Wärmetauschers 120 in wenigstens zwei Abströmraumzonen 131, 132 partitioniert. Dabei ist eine erste Abströmraumzone 131 versetzt zu einer zweiten Abströmraumzone 132 angeordnet. Dabei wird unter einem Versatz eine räumliche Beabstandung zweier Komponenten, in diesem Fall der ersten Abströmraumzone 131 zu der zweiten Abströmraumzone 132 verstanden. Dies erfolgt stromabwärts des Wärmetauschers 120, insbesondere stromabwärts direkt am Wärmetauscher 120, wofür eine Trennwandung 133 im Abströmraum 130 eingerichtet ist, die den Abströmraum 130 in die beiden Abströmraumzonen 131, 132 unterteilt.
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Die Trennwandung 133 unterteilt den Abströmraum 130, ausgehend von einer stromabwärtigen Innenseite des Wärmetauschers 120 bis hin zu einer stromabwärtigen Innenwand des Gehäuses 100, in bevorzugt hauptsächlich oder im Wesentlichen gleiche Volumina und/oder in bevorzugt hauptsächlich oder im Wesentlichen gleiche Formen seiner Abströmraumzonen 131, 132. Unterschiedlich große Abströmraumzonen 131, 132 sind, z. B. aufgrund einer Gegebenheit der zu temperierenden Gebäudezonen, natürlich anwendbar.
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Eine stromabwärtige Wandung des Gehäuses 100 weist wenigstens einen zweiten und dritten, vertikal bevorzugt zentral und horizontal nebeneinanderliegend eingerichteten, stromabwärtig angeordneten Luftanschluss 135, 136 für die temperierte abströmende erste und zweite Zuluft 11, 12 auf. Die Abströmraumzonen 131, 132 stehen über die stromabwärtigen zweiten und dritten Luftanschluss 135, 136 mit den Gebäudezonen in Fluidverbindung, welche von der abströmenden Zuluft 11, 12 aus den Abströmraumzonen 131, 132 temperiert werden können. Die vertikale Richtung und die horizontale Richtung beziehen sich auf eine Schwerkraftrichtung. So verläuft die vertikale Richtung parallel zur Schwerkraftrichtung und die horizontale Richtung ist im Wesentlichen senkrecht zur Schwerkraftrichtung ausgerichtet.
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Die Trennwandung 133 ist an der Innenwand der stromabwärtigen Wandung des Gehäuses 100 zwischen den Luftanschlüssen 135, 136 angeordnet und trennt die Luftanschlüsse 135, 136 räumlich voneinander ab, sodass der zweiter Luftanschluss 135 mit einer ersten Abströmraumzone 131 und der dritter Luftanschluss 136 mit einer zweiten Abströmraumzone 132 des Abströmraums 130 in Fluidverbindung stehen. D. h. ferner, dass der zweite und dritte Luftanschluss 135, 136 nicht in direkter Fluidkommunikation stehen und ein fluidischer Kurzschluss unterbunden ist.
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Die Trennwandung 133 erstreckt sich zwischen einem ersten Endquerschnitt und einem zweiten Endquerschnitt. Ausgehend von dem zweiten und dritten Luftanschluss 135, 136 zwischen dem zweiten und dritten Luftanschluss 135, 136 erstreckt sich der stromabwärtige zweite Endquerschnitt der Trennwandung 133 an der Innenwand der stromabwärtigen Wandung weiter in Richtung der seitlichen Innenwände des Gehäuses 100 (vgl. 4). Hierbei ist der zweite Endquerschnitt der Trennwandung 133 bevorzugt langgezogen Z-förmig ausgebildet. Die Trennwandung 133 kann sich beispielsweise bis an die seitlichen Innenwände erstrecken und daran anschließen. Alternativ befindet sich an wenigstens einer seitlichen Innenwand eine Halterung 160 für die Trennwandung 133. Solch eine Halterung 160 kann z. B. ferner den Abströmraum 130 gegenüber dem Zuströmraum 110 seitlich am Wärmetauscher 120 abdichten, weil der Wärmetauscher 120 dort z. B. seinen Vorlauf und/oder Rücklauf o. ä. aufweist.
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Ferner erstreckt sich die Trennwandung 133 von der Innenwand der stromabwärtigen Wandung flächig hin zum Wärmetauscher 120, wobei sich die Trennwandung 133 ferner seitlich an/in wenigstens einer Halterung 160 und/oder seitlich an/in wenigstens einer seitlichen Innenwand entlang erstreckt. Hierbei wandelt sich der langgezogen Z-förmige Querschnitt der Trennwandung 133 stromaufwärts bevorzugt kontinuierlich immer mehr zu plattenförmigen Querschnitt der Trennwandung 133 am Wärmetauscher 120.
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Querschnitte, insbesondere im Wesentlichen alle Querschnitte inklusive der Endquerschnitte, der Trennwandung 133 sind dabei bevorzugt punktsymmetrisch bezüglich ihres jeweiligen Zentrums bzw. Flächenschwerpunkts ausgebildet. Ausgehend vom hauptsächlich oder im Wesentlichen plattenförmigen und/oder rechteckförmigen ersten Endquerschnitt der Trennwandung 133 am Wärmetauscher 120 treten stromabwärtig die beiden Schenkel des hauptsächlich oder im Wesentlichen langgezogen Z-förmigen Querschnitts der Trennwandung 133 immer mehr hervor. Den ausgeprägtesten, hauptsächlich oder im Wesentlichen langgezogen Z-förmigen zweiten Endquerschnitt besitzt die Trennwandung 133 bevorzugt an der Innenwand der stromabwärtigen Wandung.
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Die von der Trennwandung 133 konstituierten Abströmraumzonen 131, 132 im Abströmraum 130 sind dabei, einmal von anderen Einrichtungen im/am Gehäuse 100 abgesehen, bevorzugt von ihrer Form und/oder ihren Abmessungen her hauptsächlich oder im Wesentlichen gleich. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Abströmraumzonen 131, 132 von der Trennwandung 133 derart konstituiert sind, dass eine Abströmraumzone 131, 132 in die andere Abströmraumzone 132, 131 durch eine räumliche Abbildung, insbesondere eine einfache Drehung um eine Achse und/oder um 180°, übergeführt werden kann.
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In der jeweiligen Abströmraumzone 131, 132 ist bevorzugt jeweils ein Temperatursensor 150 eingerichtet, mittels welchem die entsprechende Temperatur T11, T12 der abströmenden ersten und zweiten Zuluft 11, 12 gemessen und einer Steuerung/Regelung eines Lüftungsgeräts oder eines Heiz-/Kühlsystems zum Heizen/Kühlen des Gebäudes zur Verfügung gestellt werden kann. Bevorzugt befinden sich die Temperatursensoren 150 jeweils in der Nähe des zugeordneten stromabwärtigen zweiten und dritten Luftanschlusses 135, 136. Ferner befindet sich ein Temperaturfühler des Temperatursensors 150 bevorzugt in der Nähe eines jeweiligen Zentrums oder unterhalb des Zentrums des zweiten oder dritten Luftanschlusses 135, 136.
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Andere Ausführungsbeispiele der Ausführungsform nach den 3 und 4 sind natürlich möglich. So können die Wärmetauscherzonen 121, 122 als separate Wärmetauscher 121, 122 ausgebildet sein, welche z. B. trotzdem von Zweigen 21, 22 einer einzigen Temperiermedium-Leitung 124 mit Wärme/Kälte versorgbar sind. Ferner ist eine serielle Durchströmung der Wärmetauscherzonen 121, 122 durch einen ggf. einzigen Zweig der Temperiermedium-Leitung 124 anwendbar. Ferner ist z. B. auch ein Lüfter im Gehäuse 100, insbesondere im Zuströmraum 110 unterbringbar, wobei der stromaufwärtige erste Luftanschluss 111 für die zuströmende Zuluft 10 bevorzugt als ein stromaufwärtiger Luftansaugbereich ggf. mit einem Luftfilter ausgebildet sein kann.
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Die Trennwandung 133 kann neben der im Wesentlichen horizontalen Unterteilung des Abströmraums 130 diesen im Wesentlichen vertikal oder im Wesentlichen diagonal (horizontal und vertikal) in Abströmraumzonen 131, 132 partitionieren, wobei die Wärmetauscherzonen 121, 122 bzw. die separaten Wärmetauscher 121, 122 entsprechend ausgebildet sind. Hierbei sind natürlich auch andere Querschnittssymmetrien der Trennwandung 133 möglich. Die Abströmraumzonen 131, 132 können natürlich prinzipiell beliebig ausgebildet sein und deren Volumina z. B. an die zu heizenden/kühlenden Gebäudezonen angepasst sein, was natürlich zusätzlich oder alternativ auch für die Wärmetauscherzonen 121, 122 gelten kann.
