DE2600283A1 - Regenerativer feuchtigkeits- und waermeaustauscher sowie verfahren zur herstellung desselben - Google Patents

Regenerativer feuchtigkeits- und waermeaustauscher sowie verfahren zur herstellung desselben

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DE2600283A1 DE19762600283 DE2600283A DE2600283A1 DE 2600283 A1 DE2600283 A1 DE 2600283A1 DE 19762600283 DE19762600283 DE 19762600283 DE 2600283 A DE2600283 A DE 2600283A DE 2600283 A1 DE2600283 A1 DE 2600283A1
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Description

AB Svenska Fläktfabriken, Nacka (Sbweden)
"Regenerativer Feuchtigkeits- und Wärmeaustauscher sowie Verfahren zur Herstellung desselben"
Vorliegende Erfindung, "betrifft einen regenerativen Peuchtigkeits- und Wärmeaustauscher der in der Einleitung von Anspruch 1 näher bezeichneten Art. Die Erfindung "betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Feuchtigkeits- und Wärmeaustauschers.
Regenerative Wärmeaustauscher sind seit langem "bei der Värmewieiäergewinnung in Ventilationsanlageri zur Anwendung gekommen, da solche Wärmeaus tauscher einen vergleichsweise hohen rjj empör aturwirkungsgrad aufweisen. Ausserdem lässt sich mit regenerativen Wärmeaustauschern auch eine effektive Feuchtigkeit sub er führung erzielen, was insbesondere in kalten Klimazonen von Wert sein kann. Der "bisher am meierten verwendete Typ von regenerativen Wärmeaustauschern in Ventilationsanlagen "beim Wärmeaustausch zwischen dem warmen Aus assluftfluss und dem kalten Zufuhrluftfluss ist ein rotierender Wärmeaustauscher mit scheibenförmigem Rotor. Der Wärme-
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ORIGINAL INSPECTED
austauscherrotor ist gewöhnlich aus wechselweise ebenen und korrüjierten Platten oder Folien aus Metall, Papier, Pappe oder Asbest aufgebaut. Eine andere gewöhnliche Ausführung besiiht darin, dass der Hotor aus einem dreidimensionalen Netzwerk von Metalldrähten aufgebaut ist.
Bei rotierenden Wärmeaustauschern mit einem aus Platten oder Netzwerk aus nicht hygroskopischem Material, z.B. Metall, aufgebauten Wärmeaustauscherkörper konnte eine Feuchtigkeitsüberführung bisher nur als Folge einer Kondensation von Tasserdampf geschehen. Solche Wärmeaustauscher ergeben daher eine weniger effektive Feuchtigkeitsüberführung als aus hygroskopischem Material, z.B. Papier oder Asbest, aufgebaute Austauscher. Wärmeaustauscher mit Metallrotoren haben jedoch den klaren Yorteil gegenüber Sotoren aus Papiermaterial, dass sie unbrennbar sind und ferner sind aus medizinischer Sicht metallische Materiale vorzuziehen in Tentilationsanlagen verglichen mit Asbest.
Die Aufgabe vorliegender Erfindung besteht daher in der Schaffung eines aus Brandsicherheits- und medizinischer Sicht vorteilhaften regenerativen !"euchtigkeits- und Wärmeaustauschers mit effektiven Wärme-und insbesondere ]?euchtigkeitsüberführungseigenschaften.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein regenerativer Peuohtigkeita- und Wärmeaustauscher der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäss im wesentlichen wie im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben beschaffen ist. Eine effektive Feuchtigkeitsüberführung wird auf diese ¥eise erreicht, ohne dass die irandtechnischen oder medizinischen Anforderungen hintangesetzt werden müssen, was folglich eine wesentliche Terbesserung verglichen mit Wärmeaustauschern bisher bekannter Ausführungen bedeutet.
Ein erfindungsgemässer Wärmeaustauscherkörper kann auf ver-
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schieden "Weise aufgebaut werden. Die Applizierung des erfinduigsgemässen Oberflächenbehandlungsverfahrens soll doch hier lediglich in einem beispielhaften Fall beschrieben werden, nämlich dem sehr häufigen Fall, dass der Wärmeaustauscherkör?er aus einem Rotor besteht, der aus wechselweise ebenen und korrigierten Folien aufgdaut ist, welche durch Leimen, Kleben od.dgl. zusammengefügt sind. Diese Ausführung geht näher aus den Fig. 1-3 hervor, In diesen zeigen:
Fig. 1 ein Detailbild eines Eotors, welcher aus wechselweise ebenen und korrodierten Folien aufgebaut ist,
Fig. 2 ein grösseres Segment desselben Rotors und Fig. 3 den gesamten Rotor.
Im Hinblick auf unter anderem Gewicht, Formbarkeit und Beständigkeit in feuchter Luft ist Aluminium ein geeignetes Metall in Wärmeaustauschern und das in diesem Zusammenhang beschriebene Oberflächenbehandlungsverfahren bezieht sich daher auf Aluminium oder Aluminiumlegierungen. Gleichzeitig ist jedoch hervorzuheben, dass die Erfindung keineswegs auf diese Materiale beschränkt ist, sondern dass jedes andere geeignete nicht hygroskopische Material selbstverständlich vom Erfindungsgedanken und folgenden Patentansprüchen umfasst wird. Ferner wird davon ausgegangen, dass ebene bzw. korrugierbe Platten bzw. Folien od.dgl., eventuell versehen mit speziellen Distanzhalteorganen, & den Aufbau des Wärmeaus^- tauscherkörpers anwendbar sind, und dass auf diese Weise durchgehende Kanäle durch denselben gebildet werden. Durch Behandlung der flachen und/oder korrodierten Folien od.dgl. auf beiden Seiten wird die feuchtigkeitsüberführende Fläche des Wärmeaustauscherkörpers gleich gross wie die wärmeüberführende Fläche, was bedeutet, dass pro Flächeneinheit nur geringe Feuchtigkeitsmengen aufgenommen bzw.
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abgegeben zu werden brauchen, normalerweise wird Feuchtigkeit im wärmen Luftstrom aufgenommen und im Kalten abgegeben. Das Verhältnis, dass pro Flächeneinheit nur geringe Feuchtigkeitsmengen umgesetzt werden brauchen, ermöglichst es, dünne hygroskopische Schuhten auf einer nicht hygroskopischen Unterlage auszunützen, d.h. in diesem Fall Platten oder Folien aus Aluminium.
Der hygroskpisehe Belag der zum WärmeaustauBcherkörper gehörenden Platten oder Folien aus Aluminium kann erfindungsgemäss dadurch erzielt werden, dass diese in einem Beizbad und danach von Hitze behandelt werden, so dass eine dünne Schicht von Aluminiumoxyd entsteht. Diese Schicht, die in sich selbst hygroskopisch ist, wird dazu ausgenützt, erforderliche Mengen eines hygroskopischen Salzes, z.B. Lithiumchlorid, zu binden. Durch Zusatz einer ausreichenden Menge des hygroskopischen Salzes lässt sich die erwünschte Feuchtigkeitsüberführung erzielen. Das bd. der Oberflächenbehandlung der zum Wärmeaustauscherkörper gehörenden Aluminiumelemente, alternativ des zusammengesetzten Wärmeaustauscherkörpers, verwendete Beizbad besteht aus einer 3-10» vorzugsweise 5$-iSen Lösung von Efatriumhydroxyd, welche während" des Beizprozesses auf einer Temperatur von "JO°''"G gehalten wird. Unmittelbar nach dem Beizen werden die Aluminiumelemente oder wird der gesamte Wärmeaustauscher örper durch Hitze behandelt in feuchter Luft bei einer Temperatur von 110 G. Um eine ausreichend dicke Oxydschicht zu erzielen, soll die Wärmebehandlung wenigstens 30 Minuten andauern. Hierbei wird eine Oberflächenschicht solcher Dicke erhalten, dass eine für die gewünschte Feuchtigkeitsüberführung ausreichend grosse Menge deB hygroskopischen Salzes gebunden werden kann. Falls das hygroskopische Salz aus Lithiumchlorid besteht, beträgt der erfor-
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derHßhe Salsbelag bei regenerativen feuchtigkeits- und 'Warmeweehsibern für Ventilationsanlagen zirka 1 Gramm pro m .
Alas Fig. 1 geht hervor, dass die ebenen Folien 1 und die korrogiercten Folien 2 auf beiden Seiten mit einer Oberflächenschicht 3 belegt sind. In Anschluss an die Kontaktpunkte 4 wurden die ebenen Folien an den Korrodierten festgeleimt od.dgl., so dass ein mechanisch stabiler Rotor erhalten wird. Bei der gezeigten Ausführung wird angenommen, dass die Oberflächenbehandlung nach dem Susammenf"igen des "v'ärmeaustauscherkörpers geschah, weshalb auf den von den Leimfugen 5 überdeckten Teilen der Folien Sieine Oberflächenschicht gebildet wurde. Als rotierende ■Wärmeaustauscher zur T,iärmewiedergewinnung in Ventilationsanlagen werden gewöhnlich sehr kompakte Rotorstrukturen gewählt und beim Aufbau des Rotors aus wechselweise ebenen und korrogierten Folien ist die Teilung, d.h. der Abstand zwischen den Sentrumlinien der ebenen Folien, häufig 1-2 Millimeter. Die Dicke der ebenen und korrogierten Folien beträgt gewöhnlich 0,05 - 0,2 Millimeter.
Bei Oxydierung der Aussenseite der Folien od.dgl. durch Beizen und/ der Wärmebehandlung kann es vorteilhaft sein, die Aussenseite vor der Oxydierung duroh chemische Behandlung porös zu machen, vorzugsweise in eine Säure. Die Dicke der porösen Schichten wird der gewünschten Feuchtigkeitsüberführung angepasst und die Schichten können so dick ^gemacht werden, dass sich durchgehende Kapillaren bilden. Vorzugsweise wird ein verdümbes Säurebad angewendet. Verschiedene Säuren lassen sich für diesen Zweck verwenden und lässt sich auch die Behandlung mit mehr als einer Säureart im selben Bad oder in mehreren verschiedenen Bädern ausführen. Als Beispiel eines geeigneten Säurebades lässt sich Salzsäure nennen mit einer Konzentration von 2 - 10$, vorzugsweise 5$· Sind die Folien od.dgl. zu Beizen, so kann es vorteilhaft
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sein, moll Durchführung der Behandlung im Beizbad die Reaktion durch Nachbehandlung in einer Säure, beispielsweise Salzsäure und Wasser und mit der genannten Konzentration, schnell zum Aufhören zu bringen.
Die Oxydierung der Aussenseite der Folien od.dgl. lässt sich auch lediglich durch Wärmebehandlung erzielen. Unabhängig davon, ob diese Behandlung· wie vor genannt oder als eine Komplettierung ausgeführt wird, lässt sie sich bei hoher Temperatur in feuchter Luft oder in Wasser vornehmen. Bei Srzielun^ der Oxydschicht durch Wärmebehandlung in feuchter Luft wird dieser vorzugsweise eine Temperatur über 50 C und eine relative leuchte über 10$ verliehen. Bei ISrzielung der Oxydschicht durch Wärmebehandlung in Wasser wird diesem vorzugsweise eine Temperatur über 35 0 verliehen.
Die Oxydierung der Aluminiumflächen lässt sich somit vornehmen. , nachdem diese auf genannte Weise porös gemacht wurden. Alsdann kann eine Imprägnierung mittels eines hygroskopischen Salzes durch Sintau-chen in eine schwache Wasserlösung des fraglichen Salzes vorgenommen werden.
Bei Oxyäerunj der Aluminiumflächen durch chemische Behandlung j_n einem Beizbad kann ein solches vorzugsweise aus Uat-riumhydroxyd oder Bat-riumkarbonat mit einer Konzentration von 1 - 10$, vorzugsweise 5 $» bestehen. Dem Bad kann eine Temperatur von 25 C - 75 G» vorzugsweise 50 C gegeben werden.
Zur Erhaltung einer ausreichenden Dicke der Oxydschioht ist es vorteilhaft, die chemische Behandlung mit der vorstehend 'beschriebenen Wärmebehandlung zu komplettieren.
ge—
Werden die Aluminiumflächen beizt, bo ist es vorteilhaft, als
Beizbad ITat-riumhydroxyd und Wasser zu verwenden, wobei die Konzentration des ¥at-.riumhydroxyds 0,2 - 10$, vorzugsweise 0,2-3$ "beträgt.
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Vorstehend beschriebene Ausführtm^sformen sind nur als nicht begrenzende Beispiele anzusehen, die sich im Rahmen des Erfindungsgedankens bzw. folgender Patentansprüche beliebig abändern und komplettieren, d.h. in den gewünschten Zusammenhang einsetzen lassen.
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Claims (1)

  1. he
    egenerativer Feuchtigkeits- und Wärmeaustauscher zum Überführen von Feuchtigkeit und Wärme zwischen einem Zufuhrluftfluss und einem Auslassluftfluss, die jeweils einen Ventilationskanal durchströmen, mit einem Wärmeaustauscherkörper, welcher vorzugsweise aus wechselweise ebenen und korrodierten Folien, Platten od.dgl. mit hygroskopischen Eigenschaften aufgebaut ist, und welcher dazu vorgesehen ist, vorzugsweise durch Eotatin wechselweise mit den beiden Ventilationskanälen zu kommunizieren, d a d u r c h gekennzeichnet, dass die Folien od.dgl.(1 bzw. 2) auf an und für sich bekannte Weise aus im Prinzip nicht hygroskopischem Material bestehen, vorzugsweise Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, deren Aussenseite in eine dünne "'hygroskopische Schicht (3) umgebildet ist.
    2. Verfahren zur Herstellung eines regenerativen Feuchtigkeits- und Wärmeaustauschers gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenseite von dessen Folien od.dgl. (1 bzw 2) in eine hygroskopische Oberfläche (3) umgebildet wird, dadurch dass die Oberfläche der Folien od.dgl. durch Beizen und/oder Wärmebehandlung oxydiert wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Folien od.dgl. nach dem Beizen durch Hitze behandelt werden.
    4· Verfahrenm6h Anspruch 2 oder 3t dadurch gekennzeichnet, dass das Beizen in Hathriumhydroxyd und die nachfolgende Hitzebehandlung in feuchter Luft durchgeführt werden.
    5c Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 2 - 4j dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung in feuchter Luft bei einer Temperatur von 110°C während wenigstens 30 Minuten durchge-
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    führt wird.
    6» Verfahren nach Anspruch 4» dadurch gekennaeichnet, dass als Beizbad eine Lösung von iTat-riuiahydrQxyd und ¥asser verwendet wird, wobei die Konzentration des ITat-riumhydroxyds 5 — 10>5 beträgt.
    7· Yerfahren nach Anspnch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Itösung «uf einer Seiaperatur von JO0Q während des Beizprozesses gehalten wird.
    8. Verfahren nach wenigstens eines der Anspräche 2-7* dadroh gekennzeichnet, dass die TMrmebehandlung in feuchter Luft geschieht mit einer 3?eiaperatur Iber 50 ö und einer relativen Feuchte
    9. Terfahren nach wenigstens einem der Anspräche 2-8, dadurch gekennzeichnet, dass die hygroskopische oder Oxydschicht (5) mit einem hygroskopischen Salz imprägniert wird.
    10. Terfahren nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, dass als hygroskopisches Salz Lithiumchlorid angewendet wird.
    11. Terfahren nach Anspruch 2t dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Polien od.dgl. vor dem Oxydieren durch chemische Behandlung, vorzugsweise in eineg&äure, porös gedacht wird.
    12. Terfahren nach Anspruch 2 oder 5 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxydschicht durch Wärmebehandlung bei hoher Temperatur in feuchter Luft oder in Wasser erzielt wird.
    15. Terfahren nach Anspruch 12 zuc Erzielung ein~r Oxydschicht durch ¥ärsiebeh3ndlungr in feuchter Luft, dadurch gekennzeichnet, dass der Luft eine Seiaperatur über 5ö°C und eine relative Feuchte über f Qi verliehen wird.
    14. Terfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
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    dass die Wärmebehandlung in feuchter Luft oder in ¥asser hoher Temperatur durchgeführt wird.
    15. Terfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 2-4» dadurch gekennzeichnet, dass als Beizbad Sfc^rituahydroxyd und ¥asser verwendet werden, wobei die Konzentration des Uatj-jciunihydroxyds 0,2 - 10)5, vorzugsweise 0,2 - 5*5 beträgt.
    1$. Terfahren nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Beizbad ITat^riumkarbonat und ¥asser verwendet werdsn, wobei die Konzentration des Uat-jciumkarbonats 1 - 1OfS, vorzugsweise 5^ beträgt.
    17· Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 2 — 4» dadurch gekennzeichnet, dass nach Durchführung der Behandlung- im Beisbad die Reaktion durch Kachbehandlung in einer Säure schnell zum Aufhören gebracht wird.
    18, "Verfahren nach Anspruch 11 oder 17» dadurch gekennzeichnet, dass als Säurebad Salzsäure und ¥asser verwendet werden, wobei die Konzentration der Salzsäure 2 - 10j£, vorzugsweise 3fJ beträgt.
    19· Verfahren nach Anspruch 12 zur 3 zielung einer Oxydschicht durch Wärmebehandlung in ¥asser, dadurch, gekennzeichnet, dass dem ¥asser eine Temperatur von über 55 C gegeben wird.
    20. Verfahren nach An^cuch. I5 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die temperatur des Bades auf 25°C - 75°C, vorzugsweise 50 0 gehalten wird.
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