DE2627734B2

DE2627734B2 - Klimatisier- und Lüftungsvorrichtung mit Wärmerückgewinnung

Info

Publication number: DE2627734B2
Application number: DE2627734A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: WEISS TECHNIK UMWELT-KLIMA- MESSTECHNIK 6301 REISKIRCHEN GmbH
Current assignee: WEISS TECHNIK UMWELT-KLIMA- MESSTECHNIK 6301 REISKIRCHEN GmbH
Priority date: 1976-06-21
Filing date: 1976-06-21
Publication date: 1981-01-22
Also published as: CH598547A5; DE2627734A1; DE2627734C3

Description

trieb) am Fortluftstutzen anzuordnen, weil dann ein .zusätzlicher luftgekühlter Kondensator mit zusätzlichem Ventilator im Freien (Sommerbetrieb) eingespart werden kann. Die ohnehin vorhandenen Außenluft- und Fortluftkanäle einschließlich der ggf. vorhandenen s Schalldämpfer werden zur Führung der Kondensatorluft mitbenutzt, so daß weitere Investitions- und Energiekosten eingespart werden.

In Weiterbildung dieser Ausführung ist zwischen der Außenluftkairraer und er Fortluftkammer eine die Verteilerkammer umgehende einstellbare Bypassklappe vorgesehen, mit der im Sommerbetrieb eine zusätzliche Luftmenge aus der Außenluft unmittelbar über den als Kondensator geschalteten Wärmeübertrager am Fortluftstutzen geleitet werden kann, um dem Wärmeübertrager die für eine optimale Kondensationsleistung und Kondensationstemperatur erforderliche Luftmenge zuzuführen.

Vorteilhaft kann in der Außenluftkanrner eine Drosselklappe angeordnet sein, um das Gerät universell den verschiedenen Druckverlusten bei verschiedenen angeschlossenen Lüftungsanlagen anpassen zu können.

Schließlich kann in weiterer Ausgestaltung des Gerätes auch zusätzlich in der Zuluftkammer eine Dampfbefeuchtung angeordnet sein.

Im folgenden werden die Erfindung und ihre Vorteile anhand einer Zeichnung erläutert In dieser zeigt

Fig. 1 in einem schematischen Längsschnitt einen möglichen Aufbau des erfindungsgemäßen Lüftungsund Klimagerätes;

F i g. 2 in Schaubildern die möglichen Luftführungen an der Kreuzklappe des Gerätes zur Einstellung des Außenluftanteils an der Zuluft;

F i g. 3 ein Schaubild der Arbeitsweise des Gerätes im normalen Temperaturfeld zwischen -15° C und +30⁰C.

In der schematischen Darstellung der F i g. 1 ist ein Gehäuse 10 in sechs Kammern unterteilt, die in zwei Reihen übereinander angeordnet sind. In der unteren Kammer 103 ist der Kompressor 1 einer Kältemaschine angeordnet, in deren in seiner Strömungsrichtung umkehrbaren Kreislauf in den oberen Kammern 10.6 und 10.4 je ein Wärmeübertrager 3 und S liegen, die wahlweise als Kondensator oder Verdampfer arbeiten. In der mittleren Kammer 103 ist eine Kreuzklappe 6 angeordnet, die aus vier üblichen Lamellenklappen, Kupplungsgestänge und Antriebsmotor besteht

Die Kammer 30.5 hat Verbindungen zu den Kammern 10.4 und 10.6 und über die untere mittlere Kammer 10.2 zu der Außenluftkammer 10.1. Zwischen dieser und der Kammer 10.4 ist eine einstellbare Bypassklappe 8 angeordnet

Um eine Anpassung des Gerätes an vorhandene Lüftungsanlagen vornehmen zu können, ist in der Außenluftkammer 10.1 eine Drosselklappe 9 angeordnet

An der Kammer 10.1 sitzt der Außenluftstutzen, an der Kammer 10.4 der Fortluftstutzen, an der Kammer 10.5 der Abluftstutzen und an der Kammer 10.6 der Zuluftstutzen. Zuluft- und Fortluftstutzen können auch um 90° gedreht angeordnet werden, wie in F i g. 1 gestrichelt eingezeichnet ist.

In der Kammer 10.4 sind ein Gebläse 7 und der Wärmeübertrager 5 angeordnet. In der Kammer 10.6 ist am Zuluftstutzen ein weiteres Gebläse 2 angeordnet und vor der öffnung zur Kreuzklappen-Kammer 10.5 der Wärmeübertrager 3 angebracht In Reihe mit diesem Wärmeübertrager 3 ist in dieser Kammer noch ein Warmwasser-Wärmeübertrager 4 angeordnet, der an eine vorhandene Warmwasser-Zeratralheizung anschließbar ist Ersatzweise kann der Wärmeübertrager 4 ein Elektro-Heizregister sein.

Die Kreuzklappe dient zur kreuzweisen Umschaltung der Auüeniuft- und Abluftströme in ihren Extremstellungen bzw. zur Beimischung dieser Ströme zur Fortluft und Zuluft in ihren Zwischenstellungen, wie dies in Fig.2 für den Anteil der Außenluft an der Zuluft sinnbildlich dargestellt ist

Die Arbeitsweise des Gerätes in Abhängigkeit von der Außentemperatur läßt sich anhand des Schaubildes der F i g. 3 in folgende Stufen unterteilen:

1. Bei tiefen Außentemperaturen hei2t der Warmwasser-Wärmeübertrager (WW) die Außenluft vor. Dies geschieht nur in wenigen Betriebsstunden des Jahres. Gleichzeitig arbeitet die eingebaute Kältemaschine als Wärmepumpe (WP) mit der optimalen Leistungsziffer, die bei Mischtemperaturen zwischen 0 und +10° C (zwischen Außenluft und Abluft) liegt (Bereich WW+ WP).

2. Bei Außentemperaturen zwischen etwa +2° C und der Temperatur t\ arbeitet die Wärmepumpe zum Teil in Regelbetrieb und deckt die volle Heizleistung, wiederum mit optimaler Leistungsziffer. Dies ist mit einer Kältemaschine zu erreichen, deren Größe auf die bei Kühlbetrieb erforderlichen Dimensionen abgestimmt ist (Bereich WP).

3. Wenn keine Heizung mehr erforderlich ist, ab ti, wird die Wärmepumpe (Kompressor 1) abgeschaltet In einem gewissen Übergangsbereich (u bis fe) übernimmt die Kreuzklappe 6 allein die Temperaturregelung durch Zumischung von Außenluft

4. Reichen auch die über die Kreuzklappe 6 eingestellten 100% Außenluft nicht mehr zur Kühlung des Raumes aus, so wird die Kältemaschine (Kompressor 1) eingeschaltet (Bereich KM) Steigt die Außenlufttemperatur über die gewünschte Raumtemperatur an, wird die Kreuzklappe 6 auf den Mindestaußenluftbedarf verstellt. Die Einstellung der minimalen Außenluftrate reduziert die zur Abkühlung hoher, warmer Außenluf !mengen erforderliche Kälteleistung. Die der Raumluft enzogene Wärme wird über den luftgekühlten Wärmeübertrager 5 (als Kondensator) unmittelbar mit der Fortluft abgeführt

5. Die Bypassklappe 8 zwischen Außenluftkammer 10.1 und Fortluftventilator 7 läßt im Sommerbetrieb eine zusätzliche Luftmenge von ca. 30% der Nennluftmenge durch, um dem Kondensator 5 die zur Erzielung optimaler Kondensationsleistungen erforderlichen Luftmengen und Temperaturen zu geben.

6. Die Verstellung der Bypassklappe 8 wird automatisch vorgenommen, wenn der Hochdruckwächter des Kompressors 1 einen einstellbaren Sollwert überschreitet Gleichzeitig wird das Fortluftgebläse auf schnellere Drehzahl geschaltet Bei Unterschreitung des eingestellten Sollwertes am Hochdruckwächter wird die Bypassklappe 8 wieder geschlossen und das Fortluftgebläse auf Normaldrehzahl geschaltet.

Bei Außenlufttemperaturen von -20⁰C bis zur Temperatur U wird die Kreuzklappe so eingestellt daß nur der Mindestaußenluftbedarf des angeschlossenen Raumes gedeckt wird. Der variable Außenluftanteil, der mit der Kreuzklappe 6 eingestellt werden kann,

vergrößert den Bereich des Temperaturfeldes, in welchem der Kompressor 1 abgeschaltet werden kann, ii bis h von etwa + 17⁰C bis +20⁰C bei herkömmlichen Geräten auf etwa +13° C bis +20⁰C, also etwa auf das Zweifache. Mit der Kreuzklappe 6 in Verbindung mit der Luft-Luft-Wärmepumpe 1, 3, 5 läßt sich in jedem Betriebspunkt die bezüglich des Energieaufwandes sparsamste Betriebsweise einstellen.
Die einstellbaren Endstellungen der Kreuzklappe bei den Außenlufttemperaturen ii und f₂ sind von verschie denen Bedingungen (Gebäudeart, Transmission, War melast, Belegung usw.) abhängig. Ein Regelsignal voit Raum verstellt die Kreuzklappe so, daß zwischen t\ unc t₂ weder die Heizung noch die Kühlung anspricht.

Die kompakte Bauweise mit allen Funktionen ir einem Gerät führt zu erheblichen Montageeinsparungen und zu erhöhter Betriebssicherheit durch werkstattgeprüfte Geräte.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Klimatisier- und Lüftungsvorrichtung mit Wärmerückgewinnung aus der Fortluft und mit gleitendem AuBenltb trieb, bestehend aus einer Wärmepumpe mit einem umschaltbaren Kältemittelkreislauf und zwei wechselweise als Verdampfer oder Kondensator schaltbaren Wärmeübertragern, von denen der erste oder ZiihiftwärmeQbertrager im Zuhiftweg und der zweite oder Fortluftwärmeübertrager im Forduftweg angeordnet ist und die mittels steuerbarer Stromungsverbindungen mit Außenhift und/oder Abluft beaufschlagbar sind (gleitender Außenhiftbetrieb), sowie aus Ventilatoren für den Luftumlauf, dadurch gekennzeiciinet, daß die Vorrichtung als ein geschlossenes, kompaktes Gerit ausgeführt ist, welches eine Fortluftkammer (10.4) mit dem Fortlufrwärmeübertrager (S), einem Forthiftventilator (7) und einem Fortluftanschluß, eine Zuluftkammer (10.6) mit dem Zuluftwärmeübertrager (3), einem Zuluftventilator (2) und einem ZuluftanschhiB, eine Außenluftkammer (10.1) mit einem AuBenluftanschluB sowie einen Abluftanschluß aufweist und in dem die Außenluftkammer (10.1), die Fortluftkammer (10.4), der Abluftanschluß und die Zuluftkammer (10.6) um eine Verteilerkammer (10.5) herum angeordnet und mit dieser strömungsmäßig verbunden sind, weiche mit in Abhängigkeit von der Außentemperatur gesteuerten Klappen (6) zur Verteilung der Abluft- und Außenluftströme auf die Fortluftkammer (10.4) und Zuluftkammer (10.6) versehen ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenluftkammer (10.1) und der Abluftanschluß einerseits und die Fortluft- und die Zuluftkammern (10.4, 10.6) andererseits jeweils an gegenüberliegenden Seiten der Verteilerkammer (103) münden und die Klappen als Kreuzklappe (6) aus vier kreuzförmig angeordneten Lanrellenklappen mit Kupplungsgestänge und Antriebsmotor ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Außenluftkammer (10.1) und der Fortluftkammer (10.4) eine die Verteilerkammer (103) umgehende Bypassklappe vorgesehen ist

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Außenluftkammer (10.1) eine Drosselklappe (9) zur Anpassung der Druckverluste angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Zuluftwärmeübertrager (3) in der Zuluftkammer (10.6) ein an eine Warmwasserheizung anschließbarer Warmwasser-Wärmeübertrager (4) angeordnet ist

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, welche die Wärmepumpe auf Kühlbetrieb einschaltet, wenn die Außenlufttemperatur die gewünschte Raumlufttemperatur überschreitet, und dabei gleichzeitig die Kreuzklappe (6) von 100% Außenluftanteil auf Mindestaußenluftbedarf schaltet.

Die Erfindung betrifft eine Klimatisier- und Lüftungsvorrichtung mit Wärmerückgewinnung aus der Fortluft und mit gleitendem Außenhifibetrieb, bestehend aus einer Wärmepumpe mit einem umschaltbaren KältemittelkrcJslauf und zwei wechselweise als Verdampfer oder Kondensator schaltbaren Wärmeübertragern, von denen der erste oder Zuluftwärmeübertrager im Zuluftweg und der zweite oder Fortluftwärmeübertrager im Fortluftweg angeordnet ist und die mittels steuerbarer ία Strömungsverbindungen mit Außenluft und/oder Abluft beaufschlagbar sind (gleitender Außenhiftbetrieb), sowie aus Ventilatoren für den Luftumlauf.

In Verbindung mit konventionellen Heizungs- und Kühlanlagen erfordert die Aufwärmung großer Luftmengen im Winter auch bei mittlerer Außenluftrate und ebenso die Kühlung dieser Luftmengen im Sommer einen erheblichen apparativen und Energieaufwand.

In der Zeitschrift »Sanitär- und Heizungstechnik«, 1973, Seiten 728-730 sind das Schaltschema und die Bauteile einer Klimaanlage eines Kaufhauses beschrieben, in der aus der Fortluft im gleitenden Außenluftbetrieb die Wärmerückgewonnen wird

Von der sus dieser Anlage bekannten Wirkungsweise ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes, in einer Baueinheit raumsparend ausführbares Lüftungs- und Klimagerät zu schaffen, das einfach zu montieren und zu warten ist, alle Vorteile der bekannten Großanlage aufweist und durch Einsatz einer Kältemaschine in Wärmepumpenschaltung mit umschaltbarem Kältemittelkreislauf ermöglicht, Heizungsenergie zu sparen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in der Weise gelöst, daß die Vorrichtung als ein geschlossenes, kompaktes Gerät ausgeführt ist, welches eine Fortluftkammer mit dem Fortluftwärmeübertrager, einem Fortluftventilator und einem Fortluftanschluß, eine Zuluftkammer mit dem Zuluftwärmeübertrager, einem Zuluftventilator und einem Zuluftanschluß, eine Außenluftkammer mit einem Außenluftanschluß sowie

einen Abluftanschluß aufweist

und in dem die Außenluftkammer, die Fortluftkammer, der Abluftanschluß und die Zuluftkammer um eine Verteilerkammer herum angeordnet und mit dieser strömungsmäßig verbunden sind, welche mit in Abhängigkeit von der Außentemperatur gesteuerten Klappen zur Verteilung der Abluft- und Außenluftströme auf die Fortluftkammer und Zuluftkammer versehen ist. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung münden so die Außenluftkammer und der Abluftanschluß einerseits und die Fortluft- und die Zuluftkammern andererseits jeweils an gegenüberliegenden Seiten der Verteilerkammer und die Klappen sind als Kreuzklappe aus vier kreuzförmig angeordneten Lamellenklappen mit Kupplungsgestänge und Antriebsmotor ausgebildet

Unter »Kammern« werden hier allgemein die zwischen den Aggregaten liegenden Teile der Luftführung im Gerätegehäuse verstanden.

Erfindungsgemäß optimiert die Kreuzklappe über den Anteil der zugeführten Außenluft den Einsatzbereich der Wärmepumpe im Temperaturfeld. Die Investitionskosten des Gerätes sind niedrig, da für den Kühlbetrieb im Sommer ohnehin eine Kältemaschine erforderlich ist und diese durch Umschaltung des Kältemittel-Kreislaufs in Wärmepumpenschaltung betrieben und genützt werden kann.

Besonders vorteilhaft ist es, den der Fortluft ihre Wärme entziehenden Wärmeübertrager (Winterbe-