DE2717203B2

DE2717203B2 - Wärmerückgewinnende Vorrichtung

Info

Publication number: DE2717203B2
Application number: DE2717203A
Authority: DE
Inventors: Johannes 5067 Kürten Kirchmeier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-04-19
Filing date: 1977-04-19
Publication date: 1981-05-07
Also published as: ATA269978A; CH632061A5; AT360133B; FR2388239A1; DE2717203A1; FR2388239B3

Description

Die Erfindung betrifft eine wärmerückgewinnende Vorrichtung zur Be- und Entlüftung von Räumen mit einem rotierenden Wärmeübertragungseinsatz, der eine eingebaute Trennscheibe aufweist und mit voneinander getrennten, entgegengesetzt gerichteten Zuluft- und Fortluftauslässen sowie Abluft- und Außenlufteinlässen in Verbindung steht und dem ein luftförderndes Radialschaufelrad zugeordnet ist.

Es ist bekannt, die Wärmeübertragungswirkung eines rotierenden Wärmeübertragungseinsatzes für die Wärmerückgewinnung aus der Abluft auszunutzen. Dabei ί wird abgesaugter, verbrauchter, warmer Raumluft die Wärme entzogen und in den Außenluftbereich übertragen. Der angesaugten Außenluft wird die der Abluft entzogene Wärme zugeführt und diese erwärmte Außenluft wird in den zu belüftenden Raum eingeblasen.

ίο Es ergibt sich ein kostensparendes Lüften durch Rückgewinnung der Wärme aus der Abluft

Bei bekannten wärmerückgewinnenden Vorrichtungen (DE-PS 12 25 808, DE-PS 17 76 198) ist ein Kapillarlaufrad aus einem Faserkranzläufer od. dgl.

sowohl als Wärmeübertrager als auch als Luftförderer wirksam. Diese Doppelfunktion des Wärmeübertragungseinsatzes hat zu: Folge, daß nicht das maximale Wärmespeichervermögen des Materials ausgenutzt werden kann, weil bei der Konstruktion eines solchen Wärmeübertragungseinsatzes ein Kompromiß geschlossen werden muß zwischen Wärmespeichervermögen einerseits und Luftförderleistung andererseits. Ein solcher Kompromiß zwingt immer zu gewissen Zugeständnissen bei dem einen oder anderen Faktor,

2> denn ein Optimum an Wärmespeicherfähigkeit geht zu Lasten der Förderleistung und umgekehrt. Auch sind dem Bestreben nach gedrängter Bauweise des Gebläses aus diesem Grunde Grenzen gesetzt, die die Einsatzmöglichkeit der wärmerückgewinnenden Vorrichtung

in in der Praxis unerwünscht einschränken. Außerdem ergeben sich bei dem luftfördernden Wärmeübertragungseinsatz Probleme bezüglich der Geräuschentwicklung, die zusätzlich bei der Konstruktion des Wärmeübertragungseinsatzes berücksichtigt werden müssen

Fi und zu weiteren Einschränkungen entweder des Wärmerückgewinnungsgrades oder der Luftförderleistung führen können.

Zur Überwindung der geschilderten Problematik ist bei einem wärmerückgewinnenden Ventilator ein rotierender Wärmeübertragungseinsatz mit einem luftfördernden Schaufelrad kombiniert worden (DE-AS 15 03 559). In zueinander parallele Lufteinlässe und -Auslässe sind koaxial zwei feststehende Leitschaufelanordnungen eingebaut, zwischen denen sich ein Axial-

4^r> schaufelrad befindet, zwischen dessen Schaufeln ein netzartiger Wärmeübertragungseinsatz aus Metalldrahtnetz eingehängt ist, der von dem sich drehenden Axialschaufelrad mitgenommen wird. Die axial aufeinanderfolgenden Aggregatteile befinden sich in einem

V) zylindrischen Gehäuse, das durch eine Längs-Trennwand in einen Luftzuführkanal und einen Luftabführkanal unterteilt ist. Innerhalb jedes Kanales sind die Leitschaufeln der Leitschaufelanordnungen so ausgerichtet, daß das Axialgebläse in beiden Kanälen eine

M Luftströmung in zueinander entgegengesetzten Richtungen erzeugt.

Da ein Axialschaufelrad nur mit geringen Drücken und sehr geringen Luftdurchflußmengen arbeiten kann, ist es für die Erzeugung gegenläufiger Luftströmungen,

d. h. zum Hindurchdrücken der Luft in einer Richtung und zum Hindurchsaugen in der anderen Richtung, ungeeignet. Der Wärmerückgewinn ist entsprechend gering. Er wird außerdem dadurch verschlechtert, daß wegen der beschränkten Förderleistung des Axialgebläses als Wärmeübertragiingseinsatz ein sehr großporiges netzartiges Gebilde verwendet werden muß, dessen Wärmespeicherfähigkeit unzureichend ist.

Ein weiterer Nachteil dieses Ventilators besteht darin,

daß er so in eine Gebäudewand eingebaut werden muß, daß der Ablufteinlaß und der Zulultauslaß innen sowie der Außenlufteinlaß und der Fortluftauslaß außen liegen bzw. umgekehrt, wodurch sich eine Windabhängigkeit des Venlilators ergibt. Der Ventilator arbeitet bei 5 Windeinflüssen mit schwankender Leistung oder gar nicht, weil das schwache Axialgebläse, das zusätzlich durch die Leitschaufeln und den Wärmeübertragungseinsatz beeinträchtigt ist, Druckeinwirkungen gegen die nebeneinanderliegenden, in entgegengesetzter Richlung durchströmten Gehäuseöffnungen nicht ausgleichen kann. Auch diese Schwankungen beeinträchtigen den Wärmeruckgewinn. Ferner bedingt die axiale Aufeinanderfolge der Ventilatorbauteile eine lange Raiifnrm.dieden Finban des Vpnlilators erschwert.

Bei einem Luftaufbereitungsventilator ist es bekannt, leistungsstärkere Radialschaufelräder zu verwenden (DE-OS 25 36 297). Ein Radialschaufelrad dient dabei zur Einleitung von Luft und ein zweites zur Abgabe von Luft und zwischen einem Fortluft- und einem Zuluftauslaß ist mit großem Abstand zu den Radiaischaufelrädern ein umlaufender Wärmeübertragungseinsatz aus einer Scheibe einer Asbest-Wabenstruktur angeordnet. Dieser wird von einem eigenen Motor angetrieben, so daß der Energiebedarf für die beiden Gebläse und den Wärmeübertrager beträchtlich groß ist. Ferner eignet sich der Luftaufbereitungsventilator wegen der Verwendung von zwei Gebläsen und ihrer raumajfwendigen Zuordnung zu dem Wärmeübertragungseinsatz nicht für den Einbau z. B. in ein Wohnhaus. Auch die «1 durch die Gebläscverdoppelung verstärkten Laufge.äuschesind für den Hausgebrauch unangenehm.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wärmerückgewinnende Vorrichtung zu schaffen, die eine gedrungene Bauform hat, so daß sie z. B. in die Klimaanlage eines Wohnhauses eingebaut werden kann, sich preisgünstig herstellen läßt, geräuscharm und energiesparend mit hohen Drücken und einem unter allen Umständen konstantem Lufttransport arbeitet, einen optimalen, ebenfalls konstanten Wärmerückge- 41) winn vermittelt und zahlreiche Varianten hinsichtlich des Wärmerückgewinnungsgrades und der Art des Antriebes des Wärmeübertragungseinsatzes gestattet.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Radialschaufelrad konzentrisch innerhalb oder außer- 4=, halb eines ringförmig gestalteten Kapillarlaufrades angeordnet ist. Auf diese Weise werden ein Radialschaufelrad und ein als ringförmiges Kapillarlaufrad gestalteter Wärmeübertragungseinsatz zu einer konzentrischen, wärmerückgewinnenden Einheit kombiniert, die eine gedrungene Bauform hat und mit hohem Wärmerückgewinn arbeitet. Letzteres ist darauf zurückzuführen, daß der Luftstrom des Radialschaufelrades unmittelbar ohne Umlenkung durch das Kapillarlaufrad hindurchtritt, so daß immer sein voller Querschnitt kraftvoll durchströmt und ein Optimum an Wärme aus dem Wärmeaustauscheinsatz mitgerissen wird. Es kann ein kleinporiges Kapillarlaufrad mit hohen Wärmespeichereigenschaften verwendet werden, und die Leistung und Art des Radialschaufelrades können in M) Anpassung an den Einsatzzweck der Vorrichtung beliebig gewählt werden. Die Leistungsaufnahme des einzigen Radialschaufelrades ist gering. Sowohl das Radialschaulelrad als das Kapillarlaufrad arbeiten praktisch ohne störende Laufgeräusche. Da der Lufttransport unabhängig von Wind- oder Zugerscheinungen konstant ist, ergibt sich auch ein konstanter Wärmerückgewinn, wodurch die Vorrichtung in Verbindung mit ihrer Kleinheit für den Einbau in Klimaanlagen sehr gut geeignet ist. Zur Regulierung des Wärmerückgewinns wird einfach die Drehung des Kapillarlaufrades verlangsamt oder stillgesetzt bzw. beschleunigt. Entsprechend arbeitet die wärmerückgewinnende Vorrichtung nur als Ventilator oder mit Wärmerückgewinn. Eine solche Regelbarkeit kann beispielsweise bei Räumen wünschenswert sein, in denen sich zeitweise sehr viele oder nur wenige Menschen befinden.

Das Radialschaufelrad und das Kapillarlaufrad können sich gleichsinnig oder gegensinnig drehen. Ferner ist es möglich, daß die beiden Räder mit gleicher oder mit unterschiedlicher Drehzahl rotieren. Es hat sich gezeigt, daß der Wärmerückgewinn größer ist, wenn das Kapillarlaufrad sich schneller dreht als das Ravlialschaufelrad.

Der Antrieb des Kapillarlaufrades und des Radialschaufelrades kann von einem gemeinsamen Antriebsmotor abgeleitet sein. Vorteilhaft ist hierbei das äußere Rad auf Kugeln frei drehbar gelagert, während das innere Rad an den Antriebsmotor angeschlossen ist. Gegebenenfalls kann eines der Räder abgebremst sein.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung sind das Kapillarlaufrad und das konzentrisch zu diesem vorgesehene Radialschaufelrad in einem Gehäuse mit axial gerichtetem Ablufteinlaß und Außenlufteinlaß und einander radial gegenüberliegendem Fortluftauslaß und Zuluftauslaß angeordnet. Diese Ausbildung ist insbesondere für große Räume geeignet, weil sich in dem Spiralgehäuse große Drücke aufbauen.

Das Kapillarlaufrad und das konzentrisch vorgesehene Radialschaufelrad können auch vorteilhaft in einem Gehäuse mit axial gerichtetem Ablufteinlaß und Außenlufteinlaß mit quer zu den Fortluft- und Zuluftströmen verlaufenden Rotationsachsen in diesen beiden Luftströmen angeordnet sein. Die Kanäle der Abluft- und Außenlufteinlässe des Gehäuses sind dabei zweckmäßig parallel zu den Kanälen der Fortluft- und ZuluftauslässF. vorgesehen und das Kapillarlaufrad und das Radialschaufelrad sind mit querverlaufenden Rotationsachsen in dem Kanal der Fortluft- und Zuluftauslässe gegenüber einer Zwischenwandöffnung angeordnet. Das Gehäuse läßt sich einfach und preiswert aus zwei parallelen Rohren herstellen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht des Inneren einer Vorrichtung mit Spiralgehäuse,

Fig. 2 einen schematischen Schnitt der Anordnung nach Fig. 1,

F i g. 3 eine schematische Ansicht des Inneren einer weiteren Ausführungsform einer wärmerückgewinnenden Vorrichtung,

Fig. 4 einen schematischen Schnitt der Anordnung nach F i g. 3.

In einem Gehäuse 1 aus Blech oder Kunststoff ist ein Kapillarlaufrad 2 drehbar gelagert. Das Kapiliarlaufrad 2 ist als Ring ausgebildet, dessen Wand aufgrund ihrer inneren Struktur luftdurchlässig und in der Lage ist, als Speichermasse für die Wärmeübertragung zwischen zwei Luftströmen unterschiedlicher Temperatur zu dienen. Das Kapillarlaufrad kann beispielsweise als Faserkranzläufer aufgebaut sein oder aus großporigem Schaumstoff od. dgl. bestehen. Bei dem Beispiel der F i g. 1 und 2 ist konzentrisch innerhalb des Kapillarlaufrades 2 ein Radialschaufelrad 3 ebenfalls drehbar vorgesehen. In den freien inneren Ringraum ist eine Trennscheibe 4 eingesetzt. Diese Trennscheibe 4 ist in

dem Laufradinnenraum im wesentlichen unbeweglich vorgesehen und teilt den Innenraum in zwei Kammern 5 und 6 auf. wodurch eine Trennung der axial angesaugten Abluft- und Außenlufiströme erfolgt. Der Abluftstrom tritt in die Kammer 5 ein. während der Außenluftstrom in die Kammer 6 gelangt. Zusätzlich zu der durch die Trennscheibe 4 zweiteiligen axialen Ansaugöffnung weist das Gehäuse zwei Ausblasöffnungen auf. Diese liegen sich radial gegenüber, und aus der Ausblasöffnung 7 tritt Zuluft aus. während die Ausblasöffnung 8 zum Auslaß von Fortluft bestimmt ist.

Das Kapillarlaufrad 2 und das Radialschaufelrad 3 können einen gemeinsamen Antrieb aufweisen. In diesem Falle kann beispielsweise das Radialschaufelrad 3 direkt angetrieben sein, und es kann das Kapillarlaufrad 2 frei drehbar auf Kugeln gelagert sein, so daß es durch den von dem Radialschaufelrad 3 erzeugten Luftstrom in Drehung versetzt wird. Gegebenenfalls kann seine Geschwindigkeit abgebremst werden. In Abhängigkeit von der gewählten Antriebsart können sich entweder die Räder 2 und 3 gleichsinnig oder auch gegensinnig bewegen. Ihre Rotationsgeschwindigkeit kann unterschiedlich oder gleich sein.

Ein wärmerer Abluftstrom A und ein kälterer Außenluftstrom B werden von dem Radialschaufelrad 3 in die axialen Ansaugräume 5 und 6 gesaugt und radial nach außen gegen die Wand des Kapillarlaufrades 2 geschleudert. Die innere Struktur des Kapillarlaufrades 2 bewirkt, daß der Kapillarlauf ring als Wärmeübertrager wirksam ist und beim Durchtritt der Abluft- und Außenlufiströme durch den Kapillarring die Wärme des Abluftstromes A auf den Außenluftstrom B übertragen wird, so daß die durch die Ausblasöffnung 7 in den zu temperierenden Raum eingelassene Zuluft C erwärmt und die aus der Ausblasöffnung 8 ins Freie ausgestoßene

Fortluft D abgekühlt ist. Der Wärmerückgewinnungsgrad der Zuluft C liegt über 50%, und außerdem wird auch eine Zurückführung von mindestens 40% der l.uftfeuchte in den Raum erreicht.

Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 3 und 4 ist die Anordnung ähnlich getroffen wie bei dem Beispiel der Fig. 1 und 2. Es ist lediglich anstatt eines Gehäuses mit Spiralauslässen ein kastenartiges Gehäuse IO vorgesehen, das im wesentlichen aus zwei parallelen nebeneinanderliegenden Kanälen 11 und 12. vorzugsweise viereckigen Querschnitts, aufgebaut ist. Die nebeneinanderliegenden, miteinander verbundenen Wände der Rohre 11 und 12 weisen einen Kreisausschnitt 13 auf, der als Ansaugöffnung dient. Eine weitere Kreisöffnung 14, deren Durchmesser dem Außendurchmesser des Kapiiiariaufrades 2 im wesentlichen entspricht, ist auf der gegenüberliegenden Wand des Rohres 11 ausgebildet. Diese wird nach Einbau des Kapillarlaufrades und des konzentrisch in diesem vorgesehenen Radialschaufelrades 3 mittels einer Abdeckplatte 15 verschlossen.

Die in den axialen Ansaugraum des Kapillarhufrades 2 und des Radialschaufelradcs 3 mittig eingesetzte Trennscheibe 4 endet einerseits im Bereich eines Antriebsmotors 16 für die beiden Räder 2 und 3 und andererseits an der Außenwand des Kanals 12. Die Abluft A und die Außenluft B werden durch die seitlichen Öffnungen in den Kanal 12 eingesaugt, treten getrennt in den axialen Ansaugraum des Kapillarlaufrades 2 und des Schaufelrades 3 ein und verlassen nach vollzogener Wärmeübertragung als Zuluft C und Fortluft D den Kanal Ii. Die in den zu belüftenden Raum eintretende Zuluft C ist auf gleiche Weise wie zu dem Beispiel der Fig. 1 und 2 erläutert, erwärmt worden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmerückgewinnende Vorrichtung zur gleichzeitigen Be- und Entlüftung von Räumen, mit einem rotierenden Wärmeüberlragungseinsatz, der eine eingebaute Trennscheibe aufweist und mit voneinander getrennten, entgegengesetzt gerichteten Zuluft- und Fortluftauslässen sowie Abluft- und Außenluft einlassen in Verbindung steht und dem ein luftförderndes Radialschaufelrad zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Radialschaufelrad (3) konzentrisch innerhalb oder außerhalb eines ringförmig gestalteten Kapillarlaufrades

(2) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Radialschaufelrad (3) und das Kapillarlaufrad (2) sich gleichsinnig drehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Radialschaufelrad (3) und das Kapillarlaufrad (2) sich gegensinnig drehen.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Radialschaufelrad

(3) und das Kapillarlaufrad (2) gleiche Drehzahlen haben.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Radialschaufelrad (3) und das Kapillarlaufrad (2) unterschiedliche Drehzahlen haben.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Rad (2 bzw. 3) auf Kugeln frei drehbar gelagert und das innere Rad (2 bzw. 3) an einen Antriebsmotor angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kapillarlaufrad (2) und das Radialschaufelrad (3) in einem Spiralgehäuse (1) mit axial gerichtetem Ablufteinlaß (A) und Außenlufteinlal? (B) und einander radial gegenüberliegendem Forlluftauslaß (Dj und Zuluftauslaß (C) angeordnet sind (F i g. 1,2).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kapillarlaufrad (2) und das Radialschaufelrad (3) in einem Gehäuse (10) mit axial gerichtetem Ablufteinlaß (A) und Außenlufteinlaß (B) angeordnet sind, dessen Auslaßquerschnitte für den Fortluftstrom (D) bzw. den Zuluftstrom (C) im wesentlichen dem Axialschnitt des Kapillarlaufrades (2) entsprechen (F i g. 3,4).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle der Abluft- und Außenlufteinlässe (A, B) des Gehäuses (10) parallel zu den Kanälen der Fortluft- und Zuluftauslässe (D, C) vorgesehen sind, und daß das Kapillarlaufrad (2) und das Radialschaufelrad (3) mit querverlaufender Rotationsachse in dem Kanal der Fortluft- und Zuiuftauslässe (D, C) gegenüber einer Zwischenwandöffnung (13) angeordnet sind.