DE2526568B2

DE2526568B2 - Wärmerückgewinnungseinrichtung für Luftheizungs- und Klimaanlagen

Info

Publication number: DE2526568B2
Application number: DE2526568A
Authority: DE
Inventors: Rainer 6901 St Ilgen Lautner; Horst Dipl.-Ing. 6900 Heidelberg Vicktor
Original assignee: KRAFTANLAGEN AG 6900 HEIDELBERG
Current assignee: KRAFTANLAGEN AG 6900 HEIDELBERG
Priority date: 1975-06-13
Filing date: 1975-06-13
Publication date: 1978-03-09
Also published as: DE2526568A1; DE2526568C3; AT363231B; ATA324976A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Wärmerückgewinnungseinrichtungen für Luftheizungs- und Klimaanla- «> gen mittels Rekuperatoren, insbesondere Einrichtungen für eine frostsichere Wärmeübertragung zwischen Fort- und Außenluft über die durch einen Kreislauf eines Wärmeträgers verbundenen Rekuperatoren.

In Luftheizungs- und Klimaanlagen werden zur Rückgewinnung der Fortluftwärme und Übertragung dieser Wärme an die in die Anlage hereingeführte Außenluft neben umlaufenden Regenerativ-Wärmetauschern auch Rekuperatoren eingesetzt. Hierbei ist ein Rekuperator im Fortluftstrom und ein anderer im so Außenluftstrom angeordnet. Ein mittels Pumpen über Fortluft- und Außenluftrekuperator umgewälzter Wärmeträger gestattet die Ausnutzung der Fortluftwärme bzw. -kälte für die Vorwärmung bzw. Vorkühlung der Außenluft im Winter- bzw. Sommerbetrieb. Derartige Einrichtungen werden auch als kreislaufverbundene Systeme bezeichnet. Unterschreitet die Temperatur der eintretenden Luft den Gefrierpunkt des über die Rekuperatoren umgewälzten Wärmeträgers, so besteht Einfriergefahr des Wärmet.rägerkreislaufs. Diese Einfriergefahr besteht im besonderen Maße während des Anfahrens der Anlagen, bei Ausfall der Umwälzpumpen oder auch bei ungünstiger Anordnung des Erhitzers und gleichzeitig tiefen Außentemperaturen.

Um diesen Gefahren wirksam zu begegnen, wurden <>5 bereits die verschiedensten Wärmeträger, insbesondere organischer Natur verwendet, die bis zu einer gegenüber Wasser entsprechend tiefer liegenden Temperatur Frostschutz gewähren. Wegen der höheren spezifischen Wärme und den damit verbundenen günstigeren Eigenschaften für Wärmespeicherung und -Übertragung steht Wasser als Wärmeträger im Vordergrund des Interesses. Derartige Einrichtungen zur Wärmerückgewinnung werden im allgemeinen in einem Temperaturbereich eingesetzt, der Betri2bs2ustände nahe der Frostgrenze des Wassers einschließt. Die Lösung der Aufgabe, einen frostsicheren Betrieb zu gewährleisten, wurde bisher in der Beimischung organischer Flüssigkeiten — in erster Linie Glykol — zum Wasser gesehen. Beispielsweise stellt ein Glykolgehalt von 30% im Wasser einen Frostschutz bis zu minus 15° C sicher.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, daß die wärmetechnischen Eigenschaften und damit die Wirtschaftlichkeit der gesamten Einrichtung zur Wärmerückgewinnung mit zunehmendem Gylkolgehalt im Wasser in steigendem Maße verschlechtert werden. Die mit der Gylkolbeimischung verbundenen Nachteile bestehen zudem während der Gesamtbetriebszeit der Rückgewinnungseinrichtung, da die spezifische Wärme des Gemisches gegenüber reinem Wasser erheblich niedriger und die Pumpenantriebsleitung durch die höher liegende Netzkennlinie des zähflüssigeren Gemisches beträchtlich höher liegt.

Die Erfindung ist von der Aufgabe ausgegangen, die Wirtschaftlichkeit einer Einrichtung mit über einen Wärmeträgerkreislauf verbundenen Rekuperatoren im Fort- und Außenluftstrom zu verbessern und in allen Betriebsfällen selbst bei extrem tief liegenden Außentemperaturen eine Einfriergefahr mit Sicherheit auszuschließen.

Die Wärmerückgewinnungseinrichtung für Luftheizungs- und Klimaanlagen mit über den Kreislauf eines Wärmeträgers verbundenen, je im Fortluft- und im Zuluftstrom angeordneten Rekuperatoren, die die vorgenannte Aufgabe löst, ist dadurch gekennzeichnet, daß als flüssiges Wärmeübertragungsmittel zwischen beiden Rekuperatoren Wasser dient, wobei die Vorlaufleitung des Heizkreises der Luftheizungs- oder Klimaanlage mit der Zuleitung in den Außenluftrekuperator und ihre Rücklaufleitung mit der Zuleitung in den Fortluft-Rekuperator des zwischen beiden Rekuperatoren der Wärmerückgewinnungseinrichtung umgewälzten Wassers in Verbindung steht.

In Weiterentwicklung des Haupterfindungsgedankens ist in der Verbindungsleitung des Heizkreises der Luftheizungs- oder Klimaanlage mit dem Wasserkreislauf der Wärmerückgewinnungseinrichtung eine Absperrvorrichtung angeordnet, die bei Unterschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur im Außenluftstrom und/oder im Wasserkreislauf der Rekuperatoren die Vorlaufverbindungsleitung beider Kreisläufe selbsttätig öffnet. Vorteilhaft ist die Absperrvorrichtung ein Magnetventil, das abhängig von vorbestimmten Grenztemperaturen an Fühlern im Außenluftstrom und/oder im Wasserkreislauf der Rekuperatoren hinter dem Außenluftrekuperator über einen Zweipunktthermostaten arbeitet. Mit dem öffnen der Vorlaufverbindungsleitung kann zugleich ein akustisches Signal ausgelöst werden. Das Schließen der Vorlaufverbindungsleitung kann manuell oder aber gleichfalls selbsttätig in Abhängigkeit vom Überschreiten vorher festgelegter Grenztemperaturen erfolgen.

Der Vorteil der Lösung besteht in der zuverlässigen Begegnung einer Einfriergefahr. Darüber hinaus kann nunmehr aber Wasser, das keine die Wärmeleistung

mindernde Zusätze enthält, als Wärmeträger gefahrlos im Wasserkreislauf der Rekuperatoren eingesetzt und damit dessen höher liegende spezifische Wärme und geringere Zähflüssigkeit ausgenutzt werden. Überraschenderweise werden aber auch Anla;?ekosten und Raumbedarf eingespart. Die Druckhaltung innerhalb des kreislaufverbundenen Systems wird durch die Anbindung an den Heizungskreislauf durch diesen mit übernommen.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung eine Einrichtung für e:inen frostsicheren Fortluft-Außenluft-Wärmetausch über Rekuperatoren schematisch dargestellt.

Der Fortluftstrom beaufschlagt einen Rekuperator 1, während im Außenluftstrom ein zweiter Rekuperator 3 angeordnet ist. Die Übertragungsflächen beider Rekuperatoren stehen für die Wärmerückgewinnung durch einen Wasserkreislauf über Leitungen 5, 7 miteinander in Verbindung. Das Wasser wird über beide Rekuperatoren durch eine in einer der beiden Leitungen 5 angeordnete Pumpe 9 umgewälzt. Eine Kurzschlußleitung 11 und ein Dreiwegeventil 13 dienen der Regelung der Übertragungsleästung der Einrichtung. Je nach Außentemperatur wird in den Übergangszeiten den Außenluft-Rekuperator 3 verlassendes abgekühltes Umwälzwasser über den Bypaß 11 und das Regelventil 13 unter Umgehung des Fortluft-Rekuperators 1 unmittelbar vor Umwälzpumpe 9 in die Leitung 5 zurückgeführt. Der Umwälzpumpe 9 ist ein Rückschlagventil 15 und der Anschluß der Vorlaufverbindungsleitung 17 nachgeschaltet. In der Vorlaufverbindungsleitung ist ein Magnetventil 19 angeordnet, das in Abhängigkeii von einem Schaltthermostaten 21, einem Temperaturfühler 23 im Außenluftstrom und einem weiteren Temperaturfühler 25 im umgewälzten Wasser hinter dem Außenluft-Rekuperator 3 steht.

Um eine thermische Rückzirkulatior des Kreislaufs der Luftheizungs- oder Klimaanlage über dessen Rücklauf in den Kreislauf der Rekuperatoren zur Wärmerückgewinnung hinein zu vermeiden, erfolgt die Anbindung der Rücklaufverbindungsleitung 27 an die Leitung 7 des Wasserkreislaufs der Rekuperatoren zur Wärmerückgewinnung über einen U-förmig gebogenen Abschnitt 29. Sobald die Temperatur in der Außenluft und bzw. oder im Wasserkreislauf, gemessen hinter dem Außenluft-Rekuperator 3, am Temperaturfühler 23, 25 unter einen vorgegebenen Sollwert absinkt, öffnet das Magnetventil 19 und Heizungsvorlaufwasser strömt über Leitung 5, Außenluf(rekuperator 3, Leitung 7, den U-förmigen Leitungsabschnitt 29 und die Rücklaufverbindungsleitung 27 in den Heizungskreislauf zurück. Ist dagegen eine bestimmte minimale Auslegungstemperatur hinter Rekuperator 3 wieder erreicht, wird das Magnetventil 19 manuell oder automatisch geschlossen, so daß das Wasser nur noch in geschlossenem Kreislauf umgewälzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmerückgewinnungseinrichtung für Luftheizungs- und Klimaanlagen mit über den Kreislauf eines Wärmeträgers verbundenen, je im Fortluft- und im Zuluftstrom angeordneten Rekuperatoren, dadurch gekennzeichnet, daß als flüssiges Wärmeübertragungsmittel zwischen beiden Rekuperatoren (I₁ 3) Wasser dient, wobei die Vorlaufleitung (17) des Heizkreises der Luftheizungs- oder Klimaanlage mit der Zuleitung in den Außenluft-Rekuperator (3) und ihre Rücklmifieitung (27) mit der Zuleitung in den Fortluft-Rekuperator (1) des zwischen beiden Rekuperatoren der Wärmerückgewinnungseinrichtung umgewälzten Wassers '5 in Verbindung steht.

2. Wärmerückgewinnungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Absperrvorrichtung (19) vorgesehen ist, die bei Unterschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatür im Außenluftstrom und/oder im Wasserkreislauf der Rekuperatoren der Wärmerückgewinnungseinrichtung die Vorlaufverbindungsleitung (17) zwischen diesem Wasserkreislauf (I₁ 5, 3, 7) und dem Heizkreis der Luftheizungs- oder Klimaanlage selbsttätig öffnet.

3. Wärmerückgewinnungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrvorrichtung (19) ein Magnetventil ist, welches über einen Zweipunktthermostaten (21) abhängig von der Lufttemperatur an einem Fühler (23) im Außenluftstrom und/oder abhängig von der Temperatur an einem Fühler (25) im Wasserkreislauf der Wärmerückgewinnungseinrichtung arbeitet.

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