DE2548096A1 - Einrichtung zur reinigung von rekuperatoren kreislaufverbundener waermerueckgewinnungssysteme - Google Patents

Description

69OO Heidelberg, 22. Oktober 1975

Anmelderin: KRAFTANLAGEN AKTIENGESELLSCHAFT, HEIDELBERG, Im Breitspiel 7 - Schließfach 10 J4 20

!,Einrichtung zur Reinigung von Rekuperatoren kreislaufverbundener Wärmerückgewinnungssysteme"

Die Erfindung bezieht sich auf Rekuperatoren kreislaufverbundener Wärmerückgewinnungssysteme, insbesondere eine Einrichtung zur Selbstreinigung dieser Rekuperatoren mit Hilfe der durchgesetzten Luftströme.

Zur Rückgewinnung der in der Fortluft enthaltenen Wärme und ih ren Übertrag an die in die Anlage einströmende Außenluft werden in lufttechnischen Anlagen neben umlaufenden Regenerativ-Wärmetauschern auch Rekuperativ-Wärmetauscher eingesetzt. Hierbei wird mindestens ein Rekuperator im Fortluft- und mindestens einer im Außenluftstrom angeordnet und beide Rekuperatoren über einen Wärmeträgerkreislauf mit DruckhaJ.tung und Umwälzpumpe miteinander verbunden. Derartige Einrichtungen werden als kreislaufverbundene Wärmerückgewinnungssysteme bezeichnet. Als Wärmeträger wird wegen der hohen spezifischen Wärme und den ver gleichsweise geringen Kosten vornehmlich V/asser verwendet, dem zur Absenkung des Gefrierpunkts Glykol beigemischt ist. Aus Gründen eines wirkungsvollen Wärmeübertrags werden die freien- Querschnitte dieser Rekuperatoren verhältnismäßig eng bemesi sen. Die die Rekuperatoren beaufschlagenden Außenluft- und Fortluftströme verursachen aufgrund dieser Querschnittsbemessung bereits nach kurzer Zeit eine Ablagerung des mitgeführten

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Staubs und durch Abdeckung der Austauschflächen und Querschnittsverminderup-S zu einer Verschlechterung des Wärmeübertrags und zu einer Erhöhung der luftseitigen Druckverluste. Um eine Verschmutzung dei° Wärmeaustauschflechen zu vermeiden, werden den Tauschern Luftfilter vorgeschaltet. Die Wartung der Luftfilter, die turnusmäßige Erneuerung der Pilteraggregate ererfordern einen hohen Zeit- und Kostenaufwand.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, daß die Wärmetauscher luftseitig laminar durchströmt und die in der Luft mitgeführten Verschmutzungen nur bei Luftumlenkung gegen die Austauscher-iandung geführt werden und sich dann an diesen Stellen niederschlagen können. Die Luftumlenkungen treten bei den Rekuperatoren lediglich an den Stirnflächen der Anströmseite bis zu einer geringfügigen Tiefe auf.

Die Erfindung ist von der Aufgabe ausgegangen, dem Fortluft-Rekuperator kreislaufverbundener Wärmerückgewinnungssysterne vorgeschaltete Filter und den mit diesen Filtern verbundenen Zeit- und Kostenaufwand einzusparen und den Rekuperatorflächen über eine größere Zeitspanne der Betriebszeit hinweg eine hohe Wärmeleistung und einen geringen Druckverlust zu erhalten.

Die Einrichtung zur Selbstreinigung von Rekuperatoren kreislaufverbundener Wärmerückgewinnungssysteme, die die vorgenannte Aufgabe löst, ist dadurch gekennzeichnet, daß wärmeabgebende und/ oder wärmeaufnehmende Luftströme ihnen zugeordnete, vom Wärmezwischenträger durchströmte Rekuperatoren wechselweise von gegenüberliegenden Stirnflächen her und im Gegenkreuzstrom zum hindurchgeleiteten Wärmezwischenträger beaufschlagen. Das wechselweise Beaufschlagen der Rekuperatorstirnflächen von gegenüberliegenden Seiten her kann dadurch erfolgen, daß die Rekuperatoren abwechselnd um l8o zunächst in der einen vor -

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und anschließend um den gleichen Betrag in der anderen Drehrichtung zurückgedreht werden, beispielsweise zunächst gegen den Uhrzeigersinn und dann im Uhrzeigersinn. Für die Aufrechterhaltung der Verbindung mit dem fest installierten Rohrleitungssystem finden hierbei flexible Anschlußschl äuche für die Zu- bzw. Ableitung des Wärmezuischenträgers zu bzw. von den Rekuperatoren Verwendung.

Eine andere Möglichkeit zur Verwirklichung des Grundgedankens der Erfinduiig besteht in der ruhenden Anordnung der Rekuperatoren innerhalb eirer Q,uerschnittserv;eiterung der Luftkanäle. Der Wechsel der Luftströme erfolgt in diesem Fall über Absperrklappen an beiden Enden und zu beiden Seiten der ir/Iür%strömungsrichtung ausgerichteten Rekuperatoren. Zur Aufrechtarhaltung des Kreuzstroms von Luftstrom und Wärmezwischenträger wird in Abstimmung mit der änderung der Beaufschlagungsrichtung der Rekuperatoren durch die Luftströme auch die Richtung der Durchströmung der Aur-tauschflächen der Rekuperatoren durch den Wärmezwischenträger geändert. Zur Erläuterung der Erfindungsgedanken sind in den Darstellungen kreislaufverbundene Wärmerückgewirmungssysteme schematisch dargestellt, und zwar zeigen

Figur 1 eine Einrichtung mit schwenkbar angeordneten Rekuperatoren in der ersten Beaufschlagungsrichtung,

Figur 2 die Einrichtung nach Figur 1 in der zweiten Beaufschlagungsrichtung der Rekuperatoren und

Figur j5 eine Einrichtung mit ruhend angeordneten Rekuperatoren und Umlenkklappen für wahlweises Beaufschlagen der Rekuperatoren aus entgegengesetzten Richtungen. Für die Führung des Wärmezwiichenträgers durch die Rekuperatoren wurde vorausgesetzt, daß die Rekuperatoren innerhalb der unterschiedlichen Luftströme - Außen- und Fortluftstrom - gleichzeitig gedreht bzw. zugeordnete Klappengruppen beider Rekuperatoren gleichzeitig umgeschaltet werden. Die Druckhaltung der Wärmezwischenträger wurde weggelassen.

In Figur* 1 ist eine Einrichtung für den Wärmeübertrag von der Portluft FL an die in die Anlage eintretende Außen luft AL dargestellt, bei der die Rekuperatoren (l, 2) innerhalb des Fortluftkanals (;?) und des Außenluftkanals (4) drehbar angeordnet sind. Die Drehachse des Rekuperators verläuft hierbei in einer Ebene senkrecht zur Fortluft bzw. Außenluftströmung. Die Fortluft tritt über die Stirnfläche (la) in den Rekuperator ein, durchströmt diesen und verläßt ihn über die Stirnfläche (Ib). In ähnlicher Weise tritt die Außenluft über die Stirnfläche (2a) des Rekuperators (2) ir diesen ein und verläßt diesen über die Stirnfläche (2b). Der Wärmezwischenträger nimmt im Gegenkreuzstrom zur Fortluft Wärme aus dieser auf und wird über die Leitung (5) und die flexible Leitung (6) auf die Abström seite der Außenluftstirnfläche (2b) durch den Rekuperator (2) hindurch zur Zuströmseite der Außenluft geführt und wärmt diese vor. Durch die Außenluft gekühlt,wird der Zwischenwärmeträger über die flexible Leitung (7), feste Leitung (8), erstes Sequenzventil (9)> Umwälzpumpe (10), zweites Sequenzventil (11) zur Abströmseite der Fortluft des Rekuperators (l) , Stirn fläche (Ib),zurückgeführt. Im Hinblick auf die drehbare Anordnung des Rekuperators (l) stellt eine flexible Leitung (12) die Verbindung zwischen fester Leitung (8) und Rekuperator (1) auf der Seite (Ib) und eine flexible Leitung (l]5) die Verbindung zwischen fester Leitung (5) und Rekuperator (l) auf der Seite (la) her. Nach Beaufschlagung der Rekuperatoren über einen gewissen Zeitpunkt hinweg und Staubansammlung auf den Einströmseiten von Fortluft (la) und Außenluft (2a) beider Rekuperatoren werden diese in Richtung der Pfeile entgegen dem Uhrzeigersinn und senkrecht zur Beauf schlagungsriehtung von Fort- und Außenluft in die in Figur 2 dargestellte Stellung gedreht.

Gemäß der Darstellung in Figur 2 liegt nunmehr die Stirnfläche (Ib) des Rekuperators (l) auf der Zuströmseifee und die Stirnfläche (la) auf der Abströmseite der Fortluffe und in ähnlicher Weise die Stirnfläche (2b) des Rekuperators (2) auf der

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Zuströmseite und die Stirnfläche (2a) auf der Abströmseite der- Außenluft. Zur Aufrechterhalturig des Kreuzgegenstroms von W^rtnezwischentrager und wärmetauschenden Luftströmen wird der Wärmezwisehenträger in umgekehrter Strömungsrichtung durch Leitung (5), flexible Leitung (lj5), Rekuperator (1) und flexible Leitung (12) in die feste Leitung (8) geführt. Durch Schließen des Ventils (iia) und Öffnen des Ventils (lib) sowie Schließen des Ventils (9a) und Öffnen des Ventils (9b) wird der- Wärmezv.-iüchenträger über Abschnitte (1^a,"5b) des ersten Bypasses (15) in die Leitung (8) und zur Pumpe (lo) und über Abschnitte (l6a,l6b) des zweiten Bypasses 0-6) in Leitung (8) und flexible Leitung (7) der Abströmseito der AuSenluft

Stirnseite (2a) des Rekuperators (2) - zugeführt. Nach Durchströmen des Rekuperators (2) fließt der Wärmezwischenträger in abgekühltem Zustand über die flexible Leitung (6) in die feste Leitung (5) zurück.

Die Pfeile auf dem Kreisbogen um die Rekuperatoren (l und 2) deuten in Figur 2 an, in welchem Drehsinn dia Rekuperatoren ir die ursprüngliche Stellung zurückzudrehen sind. Zwischen den zu den Stirnseiten der Rekuperatoren rechtwinkelig verlaufen den Seitenwänden und den Kanalinnenwanden sind Lichtungen, vorzugsweise Dichtleisten, angebracht, sei es, daß diese an den Rekuperator- oder sei es, daß diese an den KanalInnenwänden beweglich geführt werden. Für die Darstellung wurde vorausgesetzt, daß die Drehachsen beider Rekuperatoren senkrecht zur StrÖ mungsrichtung der Luftströme und senkrecht zur Darstellungsebene verlaufen. Für größere und auch schwerere Austauscher empfiehlt es sich, die Drehachse der Rekuperatoren gleichfalls senkrecht zur Strömungsrichtung der Luftströme, aber in die Darstellungsebene hinein zu legen.

In der Figur J5 sind die Rekuperatoren ruhend angeordnet. Rlapfcenpaare (22,2j5 und 24,25) in der Erweiterung des Fortluftkanals FL lassen den Rekuperator (20) und ähnliche Klappen "(26,27 und 28,29) in der Erweiterung des Außenluftkanals AL lassen den Rekuperator (21) von entgegengesetzten Richtungen aus durch die Luftströme beaufschlagen.

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Durch das öffnen der Klappen (22,23) durchströmt wie dargestellt die Portluft von der Stirnseite (20a) zur Stirnseite (20b) Rekuperator (20) und die Außenluft von der Stirnseite (21a) zur Stirnseite (21b) Rekuperator (21). Die zugehörige Führung des Wärmezwischenträgers durch die Leitungen erfolgt in Richtung der auf den Leitungen eingetragenen Pfeile. In ähnlicher Weise, wie in Figur 1 dargestellt, wird die Leitung (5) von rechts nach links und die Leitung (8) von links nach rechts geradlinig, d.h. unter Abschalten der Bypässe (15,l6) durchströmt. Zur Umkehr der Beaufschlagungsriohtung für die Rekuperatoren sind die Klappenpaare (22,23) des Rekuperators (20) zu schließen und an ihrer Stelle die Klappenpaare (24,25) zu öffnen. In gleicher Weise sind für eine Umkehr der Beaufschlagungsrichtung des Rekuperators (21) die Klappenpaare (26,27) zu schließen und an ihrer Stelle die Klappenpaare (28, 29) zu öffnen. Zur Umkehr der Strömungsrichtung des Wärme Zwischenträgers wird entsprechend den über bzw. unter den Leitungen dargestellten Pfeilen der Wärmezwischenträger ähnlich der Darstellung in Figur 2 geführt. Der Zwischenwärmeträger strömt durch die Leitung (5) von links nach rechts und durch Leitung (8) von rechts nach links über Leitungsabschnitte (15* 15b) des'Bypasses (15) über Pumpe und Leitungszweige (l6a,l6b) des Bypasses (16) zurück in die Leitung (8). Zur Umsteuerung des Wärmezwischenträgers treten andie Stelle der in der Lösung nach Figur 1, 2 eingesetzten Sequenzventile (9*11) zwei Dreiwegeventile (30, 31) und ein Durchgangsventil C52).

Ein Wechsel der luftseitigen Durchströmungsrichtung läßt in den Endstellungen eine Selbstreinigung der Tauscherflächen der Rekuperatoren mit Hilfe der durchgesetzten Luftströme erzielen. Die Rekuperatoren sind aber auch partiell zu beaufschlagen, sei es, daß die Rekuperatoren nach Figur 1, 2 nur teilweise in den Luftkanälen gedreht, also in einer Zwischenstellung festgelegt, oder aber nach Ausführung gemäß Figur 3 die einen Klap-

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pen nur teilweise geöffnet und die anderen nur teilweise geschlossen werden. Hierdurch wird der Weg für eine einfache Regelung der Anlage eröffnet. Durch die partielle Umströmung der Tauscherflächen, vor allem in der Übergangszeit,wird die Übertragungsleistung, aber auch der eigene Energieverbrauch der Anlage vermindert. In einer Mittelstellung des Rekuperators bei drehbarer Anordnung oder aber einer Mittelstellung der Klappen bei ruhender Anordnung des Rekuperators läßt sich eine vollständige Umströmung ohne nennenswerte Druckverluste verwirklichen. Die zur Überwindung des Druckverlusts der Rekuperatoren erforderliche Ventilatorpressung wird eingespart. Zugleich mit dieser Regelung kann auch die Umwälzpumpe zur Umwälzung des Wärmeträgers in der Übergangszeit außer Betrieb gesetzt und damit Pumpenantriebsleistung eingespart werden.

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leerseite

Claims (4)

Patentansprüche

1.) Einrichtung zur Reinigung von Rekuperatoren kreislaufverbundener Wärme rückgev/innungssysteme, dadurch gekennze ichnet, daß wclrme abgebende und/oder wärmeaufnehrnende Luftströme ihnen zugeordnete, vom Wärmezwischenträger durchströmte Rekuperatoren wechselweise von gegenüberliegenden Stirnflächen her und im Gegenkreuzs'orom zum hindurchgeleiteten Wärniezwischenträger beaufschlagen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Rekuperatoren (l, 2) innerhalb der Außen- und Fortluftströme AL, FL, drehbar und ihre Hauptachse im rechten Winkel zur Hauptströmungsrichtung der Luftströme angeordnet, wechselweise um l80 zunächst in der einen Vor- und anschließend um den gleichen Betrag in der anderen Richtung zurückzudrehen sind und daß flexible Rohranschlüsse (6,7, 12,lj?) an den Zu- und Abläufen der Rekuperatoren die Verbindung zu einem fest installierten Rohrleitungssystem (5*8, 15,ΐβ) für die Umwälzung des Warmezwischenträgsrs aufrechterhalten (Figur 1,2).

^. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse eines oder mehrerer Rekuperatoren durch die längere der beiden Symmetrie ebenen des Rekuperators verläuft.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß Rekuperatoren (20,21) innerhalb einer Querschnittserweiterung der Luftkanäle angeordnet, ihre Hauptachse in Hauptströmungsrichtung der Luftströme FL, AL, ausgerichtet und eine Beaufschlagung von verschiedenen

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Stirnseiten (20a,20b., 21a,21b) mit Hilfe über Kreuz zu öffnender und zu schließender Gruppen von Absperrklappen (22,23,26,27 bzw. 24,25,28,29) an beiden Enden und zu beiden Seiten der Rekuperatoren erfolgt (Figur j5)·

Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Strömungskanals einer der unterschiedlichen wärmetauschenden Luftströme mindestens einer der Rekuperatoren drehbar und innerhalb des Strömungskanals des jeweils anderen wärmetauschenden Luftstroms mindestens einer der Rekuperatoren fest angeordnet ist.

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