DE2548096C3

DE2548096C3 - Einrichtung zur Reinigung von Rekuperatoren kreislaufverbundener Wärmerückgewinnungssysteme

Info

Publication number: DE2548096C3
Application number: DE2548096A
Authority: DE
Inventors: Rainer Ing.(Grad.) 6901 St Ilgen Lautner; Horst Dipl.-Ing. 6900 Heidelberg Vicktor
Original assignee: KRAFTANLAGEN AG 6900 HEIDELBERG
Current assignee: KRAFTANLAGEN AG 6900 HEIDELBERG
Priority date: 1975-10-28
Filing date: 1975-10-28
Publication date: 1979-09-13
Also published as: DE2548096B2; DE2548096A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Reinigung von Rekuperatoren im Fort- und im Außenluftstrom, die über einen flüssigen Wärmezwischenträger führende Rohrleitungen zu einem Kreislauf /ur Rückgewinnung von Fortluftwärme für die Vorwärmung der Zuluft miteinander verbunden sind.

Zur Rückgewinnung der in der Fortluft enthaltenen Wärme und ihren Übertrag an die in die Anlage einströmende Außenluft werden in lufttcchnischcn Anlagen neben umlaufenden Regenerativ-Wärmetauschcrn ,inch Rckiincrativ■ Wärmetauscher eingesetzt.

Hierbei wird mindestens ein Rekuperator im Fortluft- und mindestens einer im Außenluftstrom angeordnet und beide Rekuperatoren über einen Wärmeirägerkreislauf mit Druckhaltung und Umwälzpumpe miteinander verbunden. Derartige Einrichtungen werden als kreislaufverbundene Wärmerückgewinnungssysteme bezeichnet Als Wärmeträger wird wepen der hohen spezifischen Wärme und den vergleichsweise geringen Kosten vornehmlich Wasser verwendet, dem zur Absenkung des Gefrierpunktes Glykol beigemischt ist

Aus Gründen eines wirkungsvollen Wärmeübertrages werden die freien Querschnitte dieser Rekuperatoren verhältnismäßig eng bemessen. Die die Rekuperatoren beaufschlagenden Außenluft- und Fortluftströme verursachen aufgrund dieser Querschnittsbemessung bereits nach kurzer Zeit eine Ablagerung des mitgeführlen Staubs und durch Abdeckung der Austauschflächen und Querschnittsverminderung zu einer Verschlechterung des Wärmeüber iiagb und zu einer Erhöhung der luftseitigen Druckverluste. Um eine Verschmutzung der Wärmetauschflächen zu vermeiden, werden den Tauschern Luftfilter vorgeschaltet. Die Wartung der Luftfilter, die turnusmäßige Erneuerung der Filteraggregate erfordern einen hohen Zeit- t._;nd Kostenaufwand.

Es ist bereits eine Gebläseanlage zum Tiefkühlen von Luft bekannt, in der ein mehrreihiges Rippenrohrsystem von einer Kühlflüssigkeit durchströmt und von außen von der Luft beaufschlagt wird (DE-PS 6 55 747). Für das Abtauen von Reif oder Eis auf der Luf'.austrittsseite ist vorgesehen, durch gleichzeitiges Umsteuern von Luft und Kühlmittel die Luftaustritts- mit der Lufteintrittsseite zu vertauschen.

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 Ausiauschc-wandung geführt werden und sich dann an diesen Stellen niederschlagen können. Die Luftumlenkungen treten somit bei den Rekuperatoren lediglich an den Stirnflächen der Anströmseile bis zu einer geringfügigen Tiefe auf.

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

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Das wechselweise Beaufschlagen der Rekuperatorstirnflächen von gegenüberliegenden Seiten her kann dadurch erfolgen, daß die zugehörigen Rohrregister abwechselnd um 18(T zunächst in der einen vor und anschließend um den gleichen Betrag in der anderen Drehrichtung zurückgeschwenkt werden, beispielsweise zunächst gegen den Uhrzeigersinn und dann im Uhrzeigersinn. Für die Aufrechterhaltung der Verbindung mit dem fest installierten Rohrleitungssystem finden hierbei innerhalb jedes Gehäuses in der Symmetrieebene flexible Rohrleitungsabschnitte für die Zu- bzw. Ableitung des Wiirmc/wischenträgers zu bzw von den Sammlern bzw. Verteilern des Rohrregisters Verwendung

f^;iric andere Mnshchkei! zur Verwirklichung <\r:

Grundgedankens der Erfindung besteht in der ruhenden Anordnung der Rohrregister innerhalb einer Querschnittserweiterung der Luftkanäle. Der Wechsel der Luftströme erfolgt in diesem Fall über Absperrorgane in der gegenüberliegende Gehäuseeckpunkte miteinander verbindenden Kreuzungsebene, indem die der einen aus einer Öffnungs- in eine Schließstellung und die der anderen aus ein^r Schließ- in eine Öffnungsstellung und umgekehrt verstellt werden.

Zur Aufrechterhaltung des Kreuzstromes von Luftstrom und Wärmezwischenträger wird in beiden Ausführungsformen hierbei in Abstimmung mit der Änderung der Beaufschlagungsrichtung der Rohrregister durch die Luftströme auch die Richtung ihrer Durchströmung durch den Wärmezwischenträger geändert

Zur Erläuterung der Erfindungsgedanken sind in den Darstellungen kreislaufverbundene Wärmerückgewinnungssysteme schematisch dargestellt, rind zwar zeigt

Fig. i eine Einrichtung mit schwenkbar angeordneten Rohrregistern in der ersten Beaufschlagungsrichtung,

Fig. 2 die Einrichtung nach Fig. 1 in der zweiten Beaufschlagungsrichtung der Rohrregister und

Fig. 3 eine Einrichtung mit ruhend angeordneten Rohrregistern und Umlenkklappen für wahlweise Beaufschlagen derselben aus entgegengesetzten Richtungen. Für die Führung des Wärmezwischenträgers durch die Rohrregister wurde vorausgesetzt, daß diese innerhalb der unterschiedlichen Luftströme — Außen- und Fortluftstrom — gleichzeitig gedreht bzw. zugeordnete Klappengruppe beider Rekuperatoren gleichzeitig umgeschaltet werden. Die Druckhaltung der Wärmezwischenträger wurde weggelassen.

In F i g. 1 ist eine Einrichtung für den Wärmeübertrag von der Fortluft FL an die in die Anlage eintretende Außenluft AL dargestellt, bei der die Rohrregister der Rekuperatoren I, 2 innerhalb des Fortluftkanals 3 und des Außenlunkanals 4 schwenkbar angeordnet sind. Die Schwenkachse des Rekuperators verläuft hierbei in einer Ebene senkrecht zur Fortluft bzw. Außunluftströmung. Die Fortluft tritt über die Stirnfläche la in das Rohrregister des Rekuperators ein, durchströmt dieses und verläßt es über die Stirnfläche Xb. In ähnlicher Weise tritt die Außenluft über die Stirnfläche 2a des Rohrregisters 2 ein und verläßt dieses über die Stirnfläche 2b. Der Wärniezwischenträger nimmt im Gegenkreuzstrom zur Fortluft Wärme aus dieser auf und wird über die Leitung 5 und die flexible Leitung 6 auf die Abströmseite der Außenluftstirnfläche 2b durch das Rohrregister 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 Abströmjeite der Fortluft des Rohrregisters I.Stirnfläche Xb, zurückgeführt. Im Hinblick auf die schwenkbare Anordnung des Rekuperators 1 stellt eine flexible Leitung 12 die Verbindung zwischen fester Leitung 8 und Rekuperator 1 auf der Seite Xb und eine flexible Leitung 13 die Verbindung zwischen fester Leitung ;'» und Rekuperator 1 auf der Seite: Xa her. Nach Beaufschlagung der Rohrregister der Rekuperatoren über einen gewissen Zeitpunkt hinweg und Staubansammlung auf den Einströmseiten von Fortluft Xa und Außenluft 2a der Rohntgister beider Rekuperatoren werden diese in Richtung der Pfeile entgegen dem ! ^!hr.'e!ecrvnn und senkrecht zur Beaufschlagungsnchtung von Fort- und Außeniuft in die in F i g. 2 dargestellte Stellung geschwenkt

Gemäß der Darstellung in Fig.2 liegt nunmehr die Stirnfläche 1/jdes Rohrregisters 1 auf der Zuströmseite und die Stirnfläche la auf der Abströmseite der Fortluft und in ähnlicher Weise die Stirnfläche 2b des Rohrregisters 2 auf der Zuströmseite und die Stirnfläche 2a auf der Abströmseite der Außenluft. Zur Aufrechterhaltung des Kreuzgegenstromes von Wärmezwischenträger und wärmetauschenden Luftströmen wird der Wärmezwischenträger in umgekehrter Strömungsrichtung durch Leitung 5, flexible Leitung 13, Rohrregister 1 und flexible Leitung 12 in die feste Leitung 8 geführt. Durch Schließend des Ventils lla und öffnen des Ventils 116 sowie Schließen des Ventils 9a und öffnen des Ventils 9b wird der Wärmezwischenträger über Abschnitte 15a, 156 des ersten Bypasses 15 in die Leitung 8 und zur Pumpe 10 und über Abschnitte I6a, 166 des zweiten Bypasses 16 in Le- -ng 8 und flexible Leitung 7 der Äbsirömseiie der AuBeuii/i — Stirnseite 2ü des Rohrregisters 2 — zugeführt. Nach Durchströmen des Rohrregisters 2 fließt der Wärmezwischenträger in abgekühltem Zustand über die flexible Leitung 6 in die fe-.te Leitung 5 zurück.

Die Pfeile auf dem Kreisbogen um die Rohrregister 1 und 2 deuten in Fig. 2 an, in welchem Drehsinn die Rohrregister in die ursprüngliche Stellung zurückzudrehen sind. Zwischen den zu den Stirnseiten der Rekuperatoren rechtwinkelig verlaufenden Seitenwän-

JO den und den Kanalinnenwänden sind Dichtungen, vorzugsweise Dichtleisten, angebracii, 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 Schwenkach-

3i sen beider Rohrregister senkrecht zur Strömungsrichtung der Luftströme und senkrecht zur Darstellungsebene verlaufen. Für größere und auch schwerere Austauscher empfiehlt es sich, die Drehachse der Rekuperatoren gleichfalls senkrecht zur Strömungsrichtun^; der Luftströme, aber in die Darstellungsebene hinein zu legen.

In der F i g. 3 sind die Rohrregister ruhend angeordnet. Klappenpaare 22, 23 und 24, 25 in der Erweiterung des Fortluftkanals FL lassen das Rohrregister des

■r> Rekuperators 20 und ähnliche Klappen 26, 27 und 28, 29 in der Erweiterung des Außenluftkanals AL das des Rekuperators 21 von entgegengesetzten Richtungen aus durch die Luftströme beaufschlagen.

Durch das öffnen der Klappen 22, 23 durchströmt.

w wie dargestellt, die Fortluft von der Stirnseite 20a zur Stirnseite 20£> Rohrregi'ter 20 und die Außenluft von der .^q*.inseite 21a zur Stirnseite 216 Rohrregister 21. Die zugehörige Führung des Wärmezwischenträgers durch die Leitungen erfolgt in Richtung eier auf den Leitungen eingetragenen Pfeile. In ähnlicher Weise, wie in F i g. I dargestellt, wird die Leitung 5 von rechts nach links und die Leitung 8 von links nach rechts geradlinig. d. h. unter Abschauen der Bypässe 15, 16, durchströmt. Zur Umkehr der Beaufschlagungsrichtung für die

'■'■ Rekuperatoren sind die Klappenpaare 22, 23 des Rohrregisters 20 zu schließen und an ihicr Stelle die Klappenpaare 24, 25 zu öffnen. In gleicher Weise sind für eine Umkehr der Beaufschlagungsrichtung des Rohrregisters 21 die Klappenpaare 26, 27 zu schließen und an ihrer Stelle die Klappenpaare 28, 29 zu öffnen. Zur Umkehr der Strömungsrichtung des Wärmc/wischenträgers wird entsprechend den über b/w. unter den Leitungen dargestcll'rn "feiler· !er Warmc/wi

seitenträger ähnlich der Darstellung in Im g. 2 geführt. Der Zwischenwärmeträger strömt durch die Leitung 5 von links nach rechts und durch Leitung 8 von rechts nach links über l.eitungsabsehnitte 15, 156des Bypasses 15 über Pumpe und Leitungszweige 16a, if>b des Bypasses 16 zurück in die Leitung 8. Zur Umsteuerung des Wüimezwischcnträgers treten an die Stelle der in der Lösung nach f·' i g. 1, 2 eingesetzten Scquenzvcntile 9, Il zwei Dreiwegeventil 30, 31 und ein Durchgangs ventil .32.

Hin Wechsel der luftseitigen Durchströmungsrichtung laßt in den Fndstcllungen eine Selbstreinigung der Tauscherflüchen der Rekuperatoren mit Hilfe der durchgesetzten l.uftströme erzielen. Die Rekuperatoren sind aber auch partiell zu beaufschlagen, sei es, daß die Rohrregister nach Fig. I, 2 nur teilweise in den i.uftkanaien geurehi, also in cmei Zwijuiliciisieiiung festgelegt, oder aber nach Ausführung gemäß F i g. 3 die einen Klappen 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 Fnergicvemrauch der Anlage vermindert. In einer Mittelstellung des Rekuperators bei drehbarer Anordnung oder aber einer Mittelstellung der Klappen bei ruhender Anordnung des ί Rekuperators läßt sich eine vollständige Umströmung ohne nennenswerte Druckverluste verwirklichen. Die zur Überwindung des Druckverlusts der Rekuperatoren erforderliche Ventilatorpressung wird in diesen I allen eingespart. Zugleich mit dieser Regelung kann auch die

ίο Umwälzpumpe zur Umwälzung des Wärmeträgers in der Übergangszeit außer Betrieb gesetzt und damn l'umpenantricbsleistung eingespart werden.

Durch die Möglichkeit, das Filter dem außenluftseiti gen Rckuprator statt vor- nunmehr nachzuschauen.

entfällt die als Vereisungsschutz dem Filter bei niedrigen Außentemperaturen vorzuschaltende Luft-

Diese Ltifiviii wdi i

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Wärmerückgewinnung gerade im Bereich größtmöglicher. Bei tiefen Außentemperaturen wird somit nicht nur Fncrgic für eine Luftvorwärmung eingespart, sondern es steht die Wärmeübcrtragungsleistung in voller Höhe zur Verfügung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnunpen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Reinigung von Rekuperatoren im Fort- und im Außenluftstrom, die über einen flüssigen Wärmezwischenträger führende Rohrleitungen zu einem Kreislauf zur Rückgewinnung von Fortluftwärme für die Vorwärmung der Zuluft miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung des Rohrregisters relativ zu den Luftströmungskanälen innerhalb des umschließenden Gehäuses jedes Rekuperators aus einer Endstellung in eine andere miteinander derart zu wechseln ist, daß die Zu- und Abströmseiten der die Rohrregister von außen beaufschlagenden Luftströme in der einen gegenüber der anderen Endstellung miteinander vertauscht und die Rich tung des die Rohre durchströmenden Wärmezwischenträgers zumindest in der einen gegenüber der anderen Enristellung gewechselt ist, um in Zwischensieiiungen die Uberiragungsieisiung an den Lei- λι stungsbedarf anzupassen und in den Endstellungen im Gegenkreuzstrom von Luft und Wärmezwischenträger auf der Luftanströmseite jedes Rohrregisters niedergeschlagene Feststoffe nach dem Wechsel auf der Abströmsetie durch Zu- bzw. Fortluftstrom auszutragen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 mit schwenkbar innerhalb ihrer Gehäuse angeordneten Rohrregistern, dadurch gekennzeichnet, daß beide Rohrregister (1, 2) aus :iner Endstellung — Anströmseiten la, 2λ — um 180° in eine andere - Anströmseiten \b, 2b — vor- und wieder zurückzuschwenken sind und die die Rekuperatoren mi;cina^rder verbindenden festen Rohrleitungen (5,8) innerhalb jedes Gehäuses in der Symmetrieebene an flexible Rohrlcitungsab- J5 schnitte (6, 7; 12, 13) anschließen, die sie mit dem Sammler bzw Verteiler des Rohrregisters (I, 2) verbinden(Fig. 1, Fig. 2).

3. Einrichtung nach Anspruch 1 mit in .Strömungsrichtung ausgerichteten, statisch angeordneten Rohrregistern und Absperrorganen in gegenüberlie gende Eckpunkte des Gehäuses miteinander verbindenden Kreuzungsebenen, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrorgane der einen Kreuzungsebene (22, 23, 26, 27) jedes der Rekuperatoren (20, 21) aus einer Öffnungs- in eine Schließstellung und in der jeweils anderen (24, ?5; 28, 29) aus einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung und umgekehrt derart zu verstellen sind, daß in den Endstellungen die Absperrorgane der einen Kreu- so zungsebene den Durchtritt der Zu- bzw. Fortluft versperren und ihn in der jeweils anderen freigeben (F ig. 3).