DE2634449C2 - Regenerativ-Vorwärmer für temperaturgesteuerte Räume - Google Patents

Regenerativ-Vorwärmer für temperaturgesteuerte Räume

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DE2634449C2 DE2634449A DE2634449A DE2634449C2 DE 2634449 C2 DE2634449 C2 DE 2634449C2 DE 2634449 A DE2634449 A DE 2634449A DE 2634449 A DE2634449 A DE 2634449A DE 2634449 C2 DE2634449 C2 DE 2634449C2
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Description

nal 10, der mit einem motorgetriebenen Speisegebläse 12 verbunden ist, welches saubere Luft mit einer vorbestimmten Volumenmenge pro Zeiteinheit dem Gebäude in einer Höhenlage und einer Position zuführt, die eine günstige und wirtschaftliche Wärmewirkung, also Erwärmung oder Abkühlung, zur Folge hat Der Vorwärmer umfaßt ferner eine Abluftleitung 14, die mit einem motorgetriebenen Abluftgebläse 16 verbunden und innerhalb des Gebäudes an einer Stelle und in einer Höhe installiert ist, die ein wirksames Abführen verbrauchter und/oder verschmutzter Luft ermöglicht. Im Falle eines erwärmten Gebäudes mit verschmutzter Luft ist die Abluftleitung 14 vorzugsweise nahe der Raumecke angeordnet, um praktisch die gesamte verschmutzte und mit Wärme angereicherte Luft aufzunehmen, die aus geringeren Höhen aufgestiegen 1st Diese Luft ist nicht nur mit Wärme angereichert, die von einer primären Wärmequelle geliefert wurde, sondern auch mit solcher Wärme, die von sekundären Wärmequellen wie z. B. Beleuchtung, Schweißmaschinen, Motoren usw. abgegebenwurde. _ :
Der Vorwärmer umfaßt ferner eine in einer? LuftfShrungskanal 18 angeordnete erste und eine in einem Luftführungskanal 20 angeordnete zweite Wärmespeicherpackung, die zyklisch zueinander komplementäre Funktionen haben. Dies bedeutet daß von der einen Packung Wärmeenergie absorbiert und von der anderen Packung gleichzeitig desorbiert wird. Wenn der Zyklus abläuft, werden die Funktionen der Packungen in noch zu beschreibender Weise umgekehrt Die zyklisehen Verbindungen des Verteilerkanals 10 und der Abluftleitung 14 mit den Packungen werden mit einem Luftverteilerventil 22 gesteuert, das ein Gehäuse 24 mit vier Anschlußöffnungen Al, B, C und D umfaßt Das Gehäuse 24 enthält eine Umschaltklappe 26, die auf einer zentralen Achse 28 befestigt ist und über Winkelbereiche von 90° vorwärtsünd rückwärts mittels einer Steuereinheit 30 bewegt werden kann, die im folgenden anhand der Fig. 3 beschrieben wird. In der dargestellten Lage verbindet die Umschaltklappe 26 den Verteilerkanal 10 mit dem Luftführungskanal 18 und, die Abluftleitung 14 mit dem Luftführungskanal 20, so daß Frischluft durch den Luftführungskanal 18 mittels des Speisegebläses 12 zugeführt und verbrauchte Luft durch den Luftführungskanal 20 mittels des Abluftgebläses 16 abgeführt wiisL In der anderen, gegenüber der in Flg. 1 um 90° verdrehten Stellung der Umschaltklappe 26 ist der Verteilerkanal 10 mit dem Luftführungskanal 20 verbunden, um Frischluft durch diesen Luftführungskanal 20 zu führen, während '$ie Abluftleitung 14 mit dem so Luftführungskanal 18 verbunden ist, um verbrauchte Luft durch diesen Luftführungskanal 18 zu führen.
Der Vorwärmer nach Fig. 1 enthält eine Vorrichtung zur Behandlung der Abluft vor der Führung durch den jeweiligen Luftführungskanal, der im jeweiligen Betriebszyklus angeschlossen ist Diese Vorrichtung umfaßt ein mechanisches Vorfilter 34, das nach Art der Faserfilter ausgebildet ist, wie sie in der Haustechnik für Heizgebläse verwendet werden. Auf das Vorfilter 34 folgt ein Feinfilter 36 zur Entfernung feinerer Feststoffe, eo Die Abluft wird dann durch einen Leitungskanal geführt der einen Brenner 38 enthält, der thermostatisch gesteuert wird und dem Gebäude je nach Erfordernis Wärme zuführt Der Brenner 38 kann mit öl oder Gas gespeist sein und erwärmt die in die Packung des Luft- iss führungskanal eintretende Abluft Dies hat den Vorteil der positiven und direlvf.en Abführung luftverschmutzender Verbrennungsprodukte, gleichzeitig wird innerhalb wirtschaftlicher Zeit Warme zugeführt, die Leitungsverluste ausgleicht
In dem Betriebsbeispiel ist der Verteilerkanal 10 ungefähr 44 m über dem Boden in einem zu ventilierenden Gebäude angeordnet, während die Abluftleitung 14 in Höhe der Decke vorgesehen ist Das Speisegebläse 12 und das Abluftgebläse 16 sind dauernd eingeschaltet und bewirken eine stetige Führung von Luft durch das zu ventilierende Gebäude. Die Steuereinheit 30 ist so eingestellt daß die Umschaltklappe 26 abwechselnd zwischen der in Fig. 1 und einer dagegen um 90° verdrehten Stellung bewegt wird- Der Zyklus der Schwenkbewegung der Umschaltklappe 26 ist entsprechend dem Temperaturunterschied zwischen der Luft im Gebäude und der Luft außerhalb des Gebäudes variabel. Beispielsweise kann eine maximale Differenz zwischen Innentemperatur und Außentemperatur eine Verweilzeit zwischen aufeinander folgenden Einstellungen von fünf bis zehn Sekunden erfordern, während eine sehr kleine Differenz-zwischen Innentemperatur jund Außentemperatur eine solche Zeit von jeweils &zgr;&ohacgr;&eegr; bis zwanzig Sekunden erfordert was von der Packuägsgröße, dem Luftvolumen und anderen noch zu beschreibenden Faktoren abhängt Längere Verweilzeiten können die Pakkungen übersättigen und den Wirkungsgrad des Systems'..hinsichtlich der Energierückgewinnung verringern.
Wenn beispielsweise ein Temperaturgradient zwischen Innentemperatur und Außentemperatur von 10° vorliegt wobei die Innentemperatur die höhere ist, so befindet sich die Umschaltklappe 26 zunächst in der dargestellten Stellung, wodurch Frischluft von außen her durch die Packung des Luftführungskanals 18, durch die Öffnungen C und A. durch das Speisegebläse 12 und durch den Verteilerkanal 10 in das Innere des Gebäudes geführt wird. Gleichzeitig wird Abluft aus den oberen 'Bereichen des Gebäudes in die Ablüftieituhg &Idigr;4, über die Filter 34 und 36, über den Brenner; 38 zur periodischen Zuführung von Wärme entsprechend der Umstellung des üblichen, zur Anlage gehörenden Thermostaten 33, durch das Abluftgebläse 16, durch die Öffnungen B und D und durch die Packung desXuflführungskanals 20 geführt Wenn die verbrauchte und.mit Energie angereicherte Luft durch den Luftführungskanal 20 strömt wird fühlbare Wärme infolge der physikalischen:,Struktur der Packung durch deren große Oberfläche und geometrische Anordnung absorbiert Zusätzlich absorbiert die Packung des Luftführungskanals 20 latente Wärme in Form von Feuchtigkeit die durch den normalen Anfeuchtungsprozeß und/oder durch den' Betrieb des Brenners 38 in die Luft eingeführt wurde. Am Ende des ersten Halbzyklus nach ca. acht Sekunden schaltet die Steuereinheit 30 einen Elektromotor oder einen in zwei Richtungen wirksamen Druckluftzylirider (nicht dargestellt) ein, so daß die Umschaltklappe 2R1 über einen Winkel von 90s gegen zwei Anschläge 40 geschwenkt wird. Es wird nun Frischluft über den Luftführungskanal 20, durch die Öffnungen D und A und durch den Verteilerkanal 10 geführt, während erwärmte Luft von dem Abluftkanal 14 durch die Öffnungen B und C sowie durch den Luftführungskanal 18 geführt wird Das Ergebnis ist die Übertragung derjenigen /ühibaren und latenten Wärme von der Packung des Luftführungskanals 18 auf die Zuluft, die in der Packung des Luftführungskanals 20 wäh.'£nd des vorherigen Halbzyklus gespeichert wurde. Ähnlich wird die nun gekühlte Pakkung des Luftführungskanals 18 durch die Luft aus der Abluftleitung 14 aufgeheizt. Dieser Zyklus setzt sich fort
mit dem Ergebnis, daß ein beachtliches Luftvolumen kontinuierlich in gleichbleibender Richtung zu Ventilationszwecken durch das Gebäude geführt werden kann, während gleichzettg ein extrem hoher Prozentsatz von bis zu 97% der fühlbaren und latenten Wärmeenergie in der Luft vo'' .tändig und kontinuierlich zurückgewonnen wird. Die kontinuierliche Luftbewegung durch das Gebäude hat die Wirkung einer Verlagerung von mit Wärme angereicherter Luft, die zu der Raumdecke angestiegen ist, indem die Luft auf geringere Höhen geführt wird, wo sie besser genutzt werden kann.
Gemäß Fig. 2 ist die Packung des Luftführungskanals 18 in einem aufrechtstehenden Metallblechgehäuse 18' angeordnet, das Seitenklappen 42 sowie eine regengeschützte seitliche Öffnung hat, durch die zyklisch Luft angesaugt und abgegeben wird, wie es durch einen Doppelpfeil dargestellt ist Die Packung des Luftführungskanals 20 ist in einem Metallblechgehäuse 20' angeordnet und hat in ähnlicher Weise eine reeengeschützte Seitenöffnung sowie Zugangsklappen. Die Metallblechgehäuse 18' und 20' sind beiderseits eines Gehäuses 24 angeordnet Das Abluftgebläse 16 ist in einem Metallblechgehäuse angeordnet welches eine Turbine 44 aufweist, die von einem Motor 48 angetrieben wird und Luft aus der Abluftleitung 14 ansaugt Der Verteilerkanal 10 ist gegenüber der Abluftleitung 14 angeordnet und enthält in ähnlicher Weise eine Turbine und einen Motorantrieb. Die Umschaltklappe 26 ist zentral zwischen den vier Gehäusen angeordnet und wird mittels eines in zwei Richtungen wirksamen Druckluftzylinders 46 zyklisch verstellt der in Fig. 2 gleichfalls dargestellt ist.
Gemäß Fig. 3 ist die Umschaltklappe 26 auf einer zentralen Achse 28 montiert Eine Zahnstange 50 greift in ein Zahnrad 52 der zentralen Achse 28 ein. Mit Polstern versehene Anschläge 40 sind an den vier Ecken des Gehäuses 24 vorgesehen und unterbrechen die zyklische Bewegung der Umschaltklappe 26. Ferner bewirken sie eine Abdichtung. Ein in zwei Richtungen wirksamer Druckluftzylinder 46 ist über Leitungen 54 mit einer Druckluftquelle 56 verbunden. Der Luftdruck in den Leitungen 54 wird durch einen Zeitgeber 58 gesteuert Der Zeitgeber 58 arbeitet abhängig von Signalen eines Innen-/Außenluftthsrmometers 60 und steuert die Zykluszeit derart daß mit ansteigendem Temperaturgradienten zwischen Innen- und Außenluft die Um-Steuerzyklen der Luftbewegung kürzer werden. Der Zeitgeber 58 kann einen einfachen Taktmechanismus wie z. B. ein drehbares Rad enthalten, das mit jeder vollständigen Umdrehung einen Einzelimpuls erzeugt wobei die Drehgeschwindigkeit abhängig von dem elek- so ironischen Innen-^Außenluftthermometer 60 gesteuert wird. Mit jedem Impuls des Rades des Zeitgebers 58 wird eine bistabile Schaltung, beispielsweise ein Flip-Flop, angesteuert: Sie liefert Betätigungssignale für die Druckluftquelle 56 zur Umsteuerung der Luftdruckzustände in den Leitungen 54.
Der Druckluftzylinder 46 wird von dem Zeitgeber 58 mit vorbestimmten Signalen für einen vorgegebenen Packungsaufbau und einen geforderten Wirkungsgrad angesteuert FJn variabler Wirkungsgrad ergibt sich eo durch Änderung des Zeitbezugssignals beispielsweise bei heißen Tagen und kalten Nächten. Ein Gebäude kann auf diese Weise abgekühlt werden, indem der zeitliche Nachtzyklus verlängert wird. Erreicht die Innentemperatur einen annehmbaren Wert so kann der Zeitbezug, d. h. die Verweilzeit wieder verlängert werden, um die Wärmerückgewinnung den Temperaturanforderungen anzupassen.
Rg. 3 zeigt ferner die Durchströmungsrichtungen der Luft durch die Anschlußöffnungen A, B, C und D des Gehäuses 24 während abwechselnder Halbzyklen, wobei die durchgehenden Strömungspfeile der durchgehend dargestellten Stellung, die gestrichelten Strömungspfeile der gestrichelt dargestellten Stellung der Umschaltklappe 26 entsprechen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 Patentansprüche da durch die jeweils abgerührte Wärme eine Wärmespeicherpackung aufgeheizt wird, deren Speicherwär-
1. Regenerativ-Vorwärmer für lemperaturgesteu- me nach Umschalten des Luftverteilerventils zum Anerte Räume, mit einer in die Räume hineinführen- wärmen der zugeffibrten Luft verwendet wird, so daß den Zuluftleitung mit einem Speisegebläse, welches 5 Wärmeverluste gering gehalten werden. Dabei tritt im saugseitig an ein ein Gehäuse aufweisendes Luft- belüfteten Raum keine Strömungsumkehr auf, da die verteilerventil mit vier Anschlußöffnungen ange- Luft bei jeder Stellung des Luftverteilerventils jeweils schlossen ist mit einer aus den Räumen herausfüh- durch die Zulufdeitiing in den Raum hineingeführt und renden Abluftleitung mit einem Abluftgebläse, wel- durch die Abluftleitung aus dem Raum abgesaugt wird,
ches druckseitig an das Luftverteilerventil ange- io Es ist schon ein Regenerativ-Vorwärmer der gatschlossen ist, mit einem ersten und einem zweiten, tungsgemäßen Art bekannt, bei welchem das Gehäuse jeweils eine regenerative Wärmespeicherpackung des Luftverteilerventils etwa turmartig mit zwei nebenenthaltenden Luftführungskanal, wobei die Luft- einander angeordneten, vertikalen Luftführungskanälen führungskanäle jeweils einerseits mit der Außenat- ausgebildet ist (DE-PS 9 74 410). Das Steuerelement hat mosphäre in Verbindung stehen und andererseits in is tue Form eines Kreiszylindersegmentes, welches um die das Luftverteilerventil münden, und mit einem in Zylinderachse schwenkbar gelagert ist, so daß die mit dem Luftverteilerventil um eine senkrecht zur einer öffnung versehene Zylinderfläche wahlweise in Strömungsrichtung der Luft in dem Luftverteiler- einen der Luftführungskanäle gelangt An die Öffnung ventil stehenden Achse verschwenkbar angeordne- in der Zylinderfläche ist ein sackartiger Luftkanal angeten Steue^ement/welches wahlweise das Speise- 20 schlossen,; dessen anderes Ende mit der Druckseite des gebläse mit einem der LuftföhrsKigskanäle und zu- Ab'uftgeb'äses in Verbindung steht Auf diese-Weise gleichdas Ablüftgebläse mit dem: jeweilsänderen wird die aus dem Riiüiri abgesaugte Abluft je nach der Luftführungskanal verbindet, dadurch gekenn- Stellung des Luftverteilerventils über einen Luftfühzeichnet, daß die Anschlußöffnungen (A, B, C, D) rungskanal und die darin enthaltene Wärmespeichersich paarweise in zwei sieh kreuzenden Achsrich- 2s packung nach außen geblasen. Die über den anderen tungen gegenüberliegen, wqbei die eine Öffnung Luftführungskanal durch das SpeisegebJäse angesaugte (A) des einen Öffnungspaares (A, B) mit dem Spei- Luft muß zumindest bei einer Ventilstellung außen um segebläse (12), die andere öffnung^ mit dem Ab- den sackartigen Luftkanal geführt werden. Insgesamt ist luftgebläse (16) in Verbindung steht und die Öff- des Luftverteilerventil des bekannten Regenerativ-Vornungen (Q',D) des anderen Öffnungspaares (C, D) 30 wärmers baulich sehr aufwendig und äußerst ströjeweils mit einem der Luftführungskanäle (18, 20) mungsungünstig, was zu Strömungsverlusten und unanin Verbindung stehen, und daß das Steuerelement genehmen Strömungsgeräuschen führen kann.
als Umschaltklappe (26) ausgebildet ist die auf ei- Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
ner senkrecht zu den Achsrichtungen der Öff- Regenerativ-Vorwärmer der gattungsgemäßen Art zu
nungspaare stehenden Achse zwischen zwei je- 35 schaffen, bei welchem eine kompakte und baulich einfa-
weils zwei benachbarte öffnungenfAD, £?C; AQ ehe Ausführungverwirklichtwerden kann.
BD) verbindenden Steuerstellungen verschwenk- Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im
bar angeordnet ist Kennzeichen des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale
2. Regenerativ-Vorwärmer nach Anspruch 1, da- gelöst .;
durch gekennzeichnet daß das Gehäuse (24) des 40 Die erfindungsgemäße Anordnung der Anschlußöff-
Luftverteilerventils ( 22) kubusförmig ausgebildet nungen des Luftverteilerventils erlaubt eine sehr einfa-
ist, wobei die sich kreuzenden Achsrichtungen der ehe und kompakte Bauweise, bei der die jeweils mitein-
Öffnungspaare senkrecht aufeinander stehen. ander zu verbindenden Anschlußöffnungen jeweils un-
3. Regenerativ-Vorwärmer nach Anspruch 2, da- mittelbar nebeneinander liegen. Sowohl die Zuluft als durch gekennzeichnet daß die Umschaltklappe (26) 45 auch die Abluft werden jeweils von der Eintrittsöffnung als ebene Platte ausgebildet ist, welche Über eine in in das Gehäuse des Luftverteilerventils zur Austrittsöffder Bodenwand bzw. Decke des Gehäuses (24) ge- nung auf kürzestem Weg geführt wobei für beide Luftlagerte zentrale Achse (28) zwischen zwei um 90° ströme innerhalb des Luftverteilerventils gleichermaverschwenkten, das Gehäuse (24) jeweils diagonal ßen störungsfreie Strömungskanäle gebildet werden, teilenden Betriebsstellungen verschwenkbar ist 50 Das Steuerelement kann als einfache, in zwei Stellungen
4. Regenerativ-Vorwärmer nach Anspruch 3, da- einstellbare Klappe ausgebildet sein.
durch gekennzeichnet daß im Gehäuse (24) An- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der
schlage (40) vorgesehen sind, an denen die zur zen- Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrie-
tralen Achse (28) parallelen Kanten der Umschalt- ben. Es zeigt
klappe (26) in den Betriebsstellungen zur Anlage 55 Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Regenera-
kommen. tiv-Vorwärmers in einer Draufsicht
5. Regenerativ-Vorwärmer nach einem der An- Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Übersprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dacheinrichtung für die Vorrichtung nach Fig. 1 und
Umschaltklappe (26) mit einem durch eine Steuer- Fig. 3 eine Teildarstellung einer zyklisch arbeitenden einrichtung (54,56,58,60) ansteuerbaren Verstell- h> Ventileinrichtung.
antrieb verbunden ist. In Fig. 1 ist ein Regenerativ-Vorwärmer für einen geschlossenen Bereich dargestellt, der ein Gebäude sein
Beschreibung möge. Dies kann jedes beliebige Gebäude oder ein anderer eingegrenzter Bereich sein. In den meisten Fällen
Die Erfindung betrifft einen Regenerativ-Vorwärmer 65 handelt es sich um eine Industrieanlage wie z. B. eine
der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bezeichneten Art. Gießerei, Fabrik oder einen bestimmten Teil einer Fa-
Derartige Regenerativ-Vorwärmer ermöglichen eine brik, beispielsweise einen chemischen Verfahrensbe-
wirtschaftliche und komfortable Belüftung von Räumen, reich. Der Vorwärmer umfaßt einen festen Verteilerka-
DE2634449A 1975-07-31 1976-07-30 Regenerativ-Vorwärmer für temperaturgesteuerte Räume Expired DE2634449C2 (de)

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DE2634449A1 DE2634449A1 (de) 1977-02-10
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