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Vorrichtung zur Be- und Entlüftung von Räumen und/oder
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zur Durchführung der Lufterneuerung bei prozeßtechnischen Anlagen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Be- und Entlüftung von Räumen und/oder
zur Durchführung der Lufterneuerung bei prozeßtechnischen Anlagen mit Einrichtungen
zur Rückgewinnung und Verwertung von Abwärme, welche eine Schar dünnwandiger Platten
aufweisen, die mit ihren Längskanten an Kanalwände anschließen und flache Kanäle
bilden, die kopfseitig wechselweise mit Ein- und Austrittsöffnungen versehen und
durch gegenläufige Luftströme beauischlagbar sind.
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Industrielle Räume, gewerbliche Räume und Versammlungsräume müssen
zur Lufterneuerung be- und entlüftet werden. Die
Lufterneuerungsrate
ist abhängig vom Grad der Raumbelastung, welcher beispielsweise durch die Zunahme
des Feuchtigkeits- oder Kohlendioxidgehaltes, des Gehaltes an Lösemitteldämpfen
und Stäuben sowie an sonstigen Schadstoffen, deren Anteil an der Raumluft aus gesundheitlichen
GrUnden oder aufgrund gewerbeaufsichtlicher und gesetzlicher Vorschriften eine maximal
zulässige Konzentration nicht überschreiten darf, bestimmt wird.
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Auch bei technischen Verfahrensanlagen und Arbeitsprozessen, z.B.
bei Trockenanlagen, findet zum Austausch der mit Dämpfern angereicherten Luft gegen
solche mit geringerem Dampfgehalt ein ständiger Luftwechsel statt, wobei die in
der Fortluft gespeicherte Wärmeenergie meist verloren geht.
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FUr einen rationelleren Energieeinsatz ist es zweckmäßig, Einrichtung
zur Rückgewinnung und Wiederverwertung der in der Fortluit enthaltenen Wäraeenergie
vorzusehen, soweit dies technisch möglich und wirtschaftlich vertretbar ist.
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Dies ist der Fall, wenn die in der Fortluit enthaltene Wärmeenergie
dazu benutzt werden kann, die einzuführende Ersatzluft anzuwärmen, solange diese
kälter ist als die Raumluft oder die Trocknerluft. Bei hohen Sommertemperaturen
kann es sich auch um einen Wärmefluß in umgekehrter Richtung handeln.
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Die Anwendung dieses Verfahrens ist bei zentralen Be- und Entlüftungsanlagen
sowie anderen Klimatisierungs- und Luftbehandlungsanlagen bekannt, bei denen die
Zu- und Fortlurtströme in Luftbehandlungszentralen zusammengeführt werden, und die
Wärme durch Austauschflächen direkt übertragen wer-
den kann. Außerdem
sind Vorrichtungen zur Wärmerückgewinnung für Anwendungsfälle bekannt, bei denen
die Zuluftzentrale und die Fortluftzentrale räumlich getrennt sind. Die Wärmeübertragung
erfolgt dann über ein Zwischenmedium, z.B.
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umlaufendes Wasser.
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Die bekannten Vorrichtungen sind 3edoch nicht dazu geeignet, in Verbindung
mit einfachen, dezentralisierten Be- und Entlüftungsgeräten, wie ventilatorbetriebenen
Be- und Entlüftern für Wandeinbau oder Dachaufbau, eingesetzt zu werden.
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Es sind aber gerade diese einfachen Geräte, die häufig zur Großraumentlüftung
verwendet werden. Hier fallen wegen der großen Fortluftmengen die Verluste an Wärmeenergie
besonders ins Gewicht. Aber auch für kleinere Räume, wie bei spielsweise Vieh- und
Geflügelaufzuchtställe, kommen solche Einrichtungen in Betracht, wobei der Anwärmung
der Zuluft besondere Bedeutung zukommt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art so zu verbessern, daß sie zur dezentralisierten Be- und Entlüftung
von Räumen und technischen Verfahrenseinrichtungen in der Art einfacher, ventilatorbetriebener
Be- und Entlüfter für Wandeinbau oder Dachaufbau eingesetzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungegemäß dadurch gelöst, daß die Wärmeaustauschplatten
mit ihren Längskanten den Wandungen zweier konzentrisch angeordneter zylindrischer
oder koni-
scher Rohre unterschiedlichen Durchmessers zugewandt
sind und eine Schar von Kanälen mit sektorenförmigen Querschnitten bilden, die sich
strahlenförmig um das Innenrohr verteilen, und deren Ein- und Austrittsöffnungen
an den Kopfenden durch konzentrische Ringe in je einen inneren und einen etwa querschnittsgleichen
äußeres Schnitt unterteilt sind, so daß die Schar der inneren und die Schar der
äußeren Kanalabschnitte kopfseitig in Ringkanäle einmünden, und die inneren Ringkanäle
zur Aufnahme von Ventilatoren oder Rohranschlüssen eingerichtet sind.
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Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Wärmeaustauschers mit strahlenförmig
um ein Innenrohr angeordneten Wärmeaustauschplatten oder Kanälen wird eine Apparatur
in Kompaktbauweise geschaffen, die zur gleichzeitigen Be- und Entlüftung von Räumen
oder zur Durchführung der Lufterneuerung bei prozeßtechnischen Anlagen mit integrierter
WärmerUckgewinnung und -Verwertung geeignet ist. Der Wärmeaustauscher ist geeignet,
die erforderlichen Ventilatoren und Antriebsmotoren mit optimal strömungsgünstigen
Übergängen zwischen den Laufrädern und den im Gegenstrom beaufschlagten Austauschflächen
aufzunehmen. Die bei bisher üblichen Bauweisen erforderlichen Zwischenglieder und
Kanalformstücke, die zusätzlich Widerstände bilden und größeren Aufwand beanspruchen,
können entfallen.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß
die äußeren Ringkanäle kopfseitig teilweise durch
sich an das Aussenrohr
anschließende Ringscheiben abgeschlossen sind, und etwa in Kanalmitte eine weitere,
quer zur Kanallängsrichtung angeordnete Ringscheibe Iit ihrer Innenöffnung gegen
das Innenrohr anliegt, und die weitere Ringscheibe einen solchen Außendurchmesser
aufweist, daß die zwischen dem Außenumfang der weiteren Ringscheibe und der Innenwand
des Außenrohres verbleibenden Kanalöffnungen den stirnseitigen Kanalöffnungen etwa
querschnittsgleich sind. Diese Ausführungsform bietet eine große Wärmeaustauschfläche
auf kleinem Raum und ist insbesondere zum Einbau in Wände oder dort geeignet, wo
keine Konsolen od. dgl. zur Verfügung stehen.
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Die strahlenförmig um das Innenrohr verteilten Wärmeaustauschplatten
können so angeordnet sein, daß sie sich in radialer Richtung erstrecken. Es besteht
auch die Möglichkeit, die Wärmeaustauschplatten so anzuordnen, daß sie sich um einen
Neigungawinkel von der radialen Richtung abweichend erstrecken. Nach einen weiteren
Werk al der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Wärmeaustauschplatten sich 1.
Bereich der als Ein- bzw, Austrittsöffnungen dienenden Innenringkanäle in radialer
Richtung und in des darUber hinausgehenden Durchmesserbereich mit einem von der
radialen Richtung abweichenden Neigungswinkel erstrecken, und die Wärmeaustauschplatten
am Übergang in entsprechendem Winkel abgekantet oder umgebogen sind.
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Lur Erzeugung der gegenläufigen Luftströme kann nach einem weiteren
Merkmal Iler Erfindung vorgesehen neiu, d. den In-
neren Ringkanälen
zugeordnete Ventilatoren vorgesehen sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die
Anordnung derart erfolgt, daß die Antriebsmotoren bzw. die Statoren der Antriebsiotoren
der Ventilatoren im Innenrohr der Vorrichtung angeordnet und befestigt sind.
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Bei durch den Wärneaustauscher saugender Anordnung und horizontaler
Durchströmung erzeugen die Ventilatoren, die als Radialventilatoren oder Axialventilatoren
ausgebildet sein können, einen Luftstrahl von hoher Anfangsgeschwindigkeit, deren
Ströitmgsi,pulse die umgebende Luft mitreißen.
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Bei horizontaler Ausbreitung kann erfahrungsgemäß mit einem derartigen
Luftstrahl Außenluft zugfrei in einen geheizten Raum eingeblasen und verteilt werden,
auch wenn die Te.peratur der ausströnenden Luft bei Austritt aus der Ventilator
oder einer anschließenden Strahldüse deutlich, etwa 60 bis 80 C, unter der Raumlufttemperatur
liegt. Die hohe Strömungsintensität der aus den Ventilatoren austretenden Luft verhindert
zugleich eine Vermischung rit der dei äußeren Ringkanal zuströnenden Luft, so daß
es nicht zu eine Kurzschluß zwischen Zu- und Fortluftstrom kommt. Es besteht natUrlich
die Möglichkeit, die aus den Ventilator austretende Luft durch ein RohrstUck oder
eine Strahldüse zu fuhren, wenn etwa durch äußere Einwirkungen, z.B. Windanfall,
eine unbeabslchtigte Vermischung der zuströ.enden Außenluft mit der abströuenden
Raumluft nicht auszuschließen wäre.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen
sein,
daß sich die Ventilatoren über strömungsgünstig geformte Übergänge an die inneren
Ringkanäle anschließen. Somit können an alle Ein- und Austrittskanäle des Wärmeaustauschers
und/oder der Ventilatoren nach Bedarf Rohre oder Kanäle angeschlossen werden, wenn
dies z.B. zur feineren Verteilung der Luft im Raum oder zur Erfassung verunreinigter
oder feuchter Luft am Ort des Entstehens erforderlich ist.
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Die Ventilatoren können so eingebaut sein, daß sie die Luft durch
den Wärmeaustauscher drücken oder saugen. Damit ist die Möglichkeit gegeben, für
Jeden Einzelfall die Methode zu wählen, die für die Erfassung oder Verteilung der
Luft die größeren Vorteile bietet. Bei beiden Methoden werden die Wärmeaustauschflächen
im Gegenstrom beaufschlagt, so daß bei entsprechender Bemessung der Flächengrößen
ets 60 X der Wärmeenergie zurückzugewinnen und zu verwerten sind, und nur 40 96
der Wärmeenergie aufzubringen sind, die für die Be- und Entlüftung ohne Wärmerückgewinnung
erforderlich wäre. In beiden Fällen ist infolge der erfindungsgemäßen Vorrichtung
eine vollständige und gleichmäßige Beaufschlagung sowohl der Ventilatorlaufräder
als auch der Kanalquerschnitte der Wärmeaustauschflächen in einem Maße gegeben,
wie sie bei den bisher bekannten Vorrichtungen nicht vorhanden ist.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß
bei Ventilatoren axialer Bauart die Drehrichtung umkehrbar ist. Damit kann bei Bedarf,
etwa bei plötzlicher
starker Raumbelastung, z.B. Verqualmung, die
Menge der abzusaugenden oder einzuführenden Luft nahezu verdoppelt werden, indem
die Strömungsverläufe beider Ventilatoren parallel geschaltet werden.
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Nach einem weiteren Merkmal des Erfindung kann vorgesehen sein, daß
wenigstens ein Ventilatorgehäusemantel zur Kopfseite hin konisch zulaufend ausgebildet
ist und einen nach einwärts gebogenen, zur Abscheidung von Kondensattropfen dienenden
Rand aufweist. Diese Maßnahme bietet den Vorteil, in Tröpfchenform auf die Ventilatorlaufräder
auftreffendes Kondensat zu erfassen und rückführen zu können. Kondensat fällt an,
sobald die Oberflächentemperatur der Wärmeaustauschplatten die Temperatur des Taupunktes
der wärmeren Luft unterschreitet. Dies ist bei der bestimmungsgemäßen Verwendung
der Vorrichtung und bei niedrigen Außenlufttemperaturen der Regelfall.
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Wie bereits erwähnt, können anstelle von Axialventilatoren auch Ventilatoren
mit radial durchströmten Laufrädern verwendet werden. Diese Laufräder mit druckstabiler
Kennlinie werden eingesetzt, wenn infolge hoher Systemwiderstände oder hoher spezifischer
Belastung der Stabilitätsbereich von axial durchströmten Laufrädern nicht ausreicht.
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IJm möglichst fzeJinge Luftwiderstände und Strömungsverluste zu erreichen,
werden die Eintrittsquerschnitte und die Förderleistungen der Ventilatoren bezüglich
der Querschnitte
der Wärmeaustauschkanale so abgestimmt und angelegt,
daß die Luftgeschwindigkeit am Ventilatoreneintritt etwa zwei bis zweieinh@lbm@l
größer ist, als die Strömungsgeschwindigkeit in den Wärmeaustauschkanälen. Damit
wird erreicht, daß die Strömungsgeschwindigkeit beim Durchgang durch die Vorrichtung
gleich bleibt oder zunimmt.
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Zur weiteren Verringerung von Übergangsverlusten kann erfindungsgemäß
fernerhin vorgesehen sein, daß in dem inneren Ringkanal zwischen den Kopfenden der
Wärmeaustauschkanäle und den anschließenden Ventilatorlaufrädern Leitschauffelgitter
angeordnet sind. Die Strömung wird dabei zweckmäßigerweise so gelenkt, daß die auftretenden
Störungen durch Luftwirbel möglichst gering sind. In weiterer Ausgestaltung der
Erfindung kann vorgesehen sein, daß sich an die Ventilatorlaufräder austrittsseitig
Gehäuse anschließen, welche ihrerseits Luftaustrittsöffnungen, Düsen, Anschlüsse
für weitere Kanäle od. dgl. aufweisen. Entsprechend der Anordnung ind Verwendung
der erfindungsgemäßen vorrichtung kann das Gehäuse unterschiedlich gestaltet sein.
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Am häufigen wird die Vorrichtung zur Be- und Entlüftung in oder an
die Außenflächen eines Gebäudes ein- oder angebaut. In diesen Fällen werden die
nach außem @@@dendem Ventilatoren nach Art eines Dach- oder Wandei@b@@ventilators
mit einem Gehäuse für Regen-, Wetter- und/oder Vogelschutz ausgestattet. Die nach
mündenden Ventilatoren werden je nach Bedarf mit ring,- spiral- oder quaderförmigen
Gehäusen @usgestattet, je nach Art und Zweck @@@@igkeit @@@ Luft-
verteilung
im Raum.
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Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin,
daß mit einer einheitlich gestalteten Grundapparatur und einfachen Zusatzteilen
allen in der Praxis vorkommenden Erfordernissen entsprechen werden kann.
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Nach einem weiteren Material der Erfindung kann vorgesehen sein, daß
an einem der Kopfenden der Vorrichtung ein Ventilator angeordnet ist, dessen Laufrad
ein inners, axial durchstrlmtes Gitterteil und ein äußeres, radial durchstromtes
Gitterteils aufweist, und die Laufradschaufeln so ausgebildet sind, daß bei gleichem
Drehsinn die Luft aus entgegensetzten Richtungen zuströmt und die Strömung des inneren
Gitterteils in den inneren Ringkanal des Wärmeaustauschers grdrückt wird, während
das äußere Gitterteil die Luft aus dem äußeren Ringkanal ansaugt. Bei dieser Ausführungsform
ist somit ein einziger, zweifach durchströ@ter Ventilator vorgesehen, der an einem
Kopfende des Wärmeaustaustauschers angeordnet ist. Die Wirkung ist die gleiche wie
bei der Anwendung zweier, an beiden Kopfenden angeordneter Ventilatoren. Der Vorteil
der hier vorgesehen Ausführung besteht darin, daß bei Einbau der Vorrichtung a@
hochgelegener, schwer zugänglicher Stelle, z.B. i@ Dach oder in der Giebelwand einer
hohen Halle, die Wartung und Überwachung des Ventilators und des Motors auf eine,
und zwar die am leichtesten zugängliche Stelle, beschränkt wird.
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Bei Einbau in ein Dach ist der außenliegende Ventilator
in
der Regel vom Dach aus zugänglich, während ein innenliegender zweiter Ventilator
nur unter Schwierigkeiten erreichbar wäre.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß
die Wärmeaustauschplatten in keilförmigen Nuten angeordnet sind, welche in der Innenwand
des Außenrohres und in der Außenwand des Innenrohres vorgesehen sind. In vorteilhafter
Weise kann außerdem vorgesehen sein, daß der Abstand der korrespondierenden keilförmigen
Nuten nach einer Längsrichtung hin leicht abnimmt, und die Wärmeaustauschplatten
sich in Längsrichtung im selben Maße verJUngend ausgebildet sind.
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Die Wärmeaustauschplatten können somit durch die Öffnungen an den
Kopfenden in die keilförmigen Nuten eingeschoben werden. Die Nuten können in den
inneren und den äußeren Gehäusemantel eingepreßt sein. Die Nuten können auch in
einem dünnwandigen Zylindermantel eingepreßt sein, der in den äußeren bzw über den
inneren starkwandigen und glatten Zylindermantel ein- bzw. übergeschoben ist. Die
Wärmeaustauschplatten werden unter Spannung in den Führungsnuten gehalten und beim
Einschieben durch leichtes, federndes Durchbiegen entspannt. Nach Bedarf können
die Platten an den Längskanten mit Dichtungsprofilen versehen werden. Das Einschieben
und Einpressen wird erleichtert, wenn die lln1-ten mit einem Neigungswinkel zwischen
etwa 100 und 30" von der radialen Erstreckung abweichend eingesetzt werden. Sie
werden
dann ohne Durchbiegung und ohne Spannung eingeschoben und erst nachträglich in die
dafür vorgesehenen Nuten durch seitlichen Druck eingerastet. Bei nicht radialer
Erstreckung der Platten vermindert sich zugleich das Geräusch, das beim Luftein-
oder Austritt vom Ventilatorlaufrad verursacht wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen
sein, daß anstelle der einzelnen Wärmeaustauschplatten zwischen dem Innenrohr und
dei Außenrohr geschlossene Kanäle it sektorenförmigen Querschnitten in derartigen
Abständen voneinander angeordnet sind, daß die Zwischenräume zwischen den einzelnen
geschlossenen Kanälen ebenfalls Kanäle etwa gleicher Querschnitte bilden. Bei dieser
Ausführungsform entstehen keine Einbau- und Abdichtungsproblene, wie sie bei der
Verwendung einzelner Wärmeaustauschplatten auftreten können.
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In weiterer Ausgestaltung dieses Merkmals der Erfindung kann vorgesehen
sein, daß die geschlossenen Kanäle im Abstand zur Wandung des Innen- und/oder Außenrohres
angebracht sind. Zur Anbringung kann vorgesehen sein, daß die geschlossenen Kanäle
an den Kopfenden durch konzentrische Ringe gehalten sind, und in den Stirnseiten
der geschlossenen Kanäle und in der zugewandten Stirnseito der konzentrischen Ringe
ineinandergreifende Halteschlitze vorg.sehen sind. Die Ausführung, bei der die Zylinderwände
nicht berührt werden, hat weiterhin den Vorteil, daß die durch
die
Zwischenräume gebildeten Zwischenkanäle durchgehend in offener Verbindung untereinander
stehen. Etwa entstehendes Kondensat kann frei ablaufen und an der tiefsten Stelle
des äußeren Zylindermantels gesammelt und abgeleitet werden.
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Zur wechselweisen Abdichtung der Wärmeaustauscherkanäle im Bereich
der inneren und äußeren Ringkanäle kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung
vorgesehen sein, daß die Kanäle wechselweise in ihren äußeren und inneren Abschnitten
durch sektorenförmige, Falze aufweisende Deckel abgeschlossen sind.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß
die Außenringkanäle an wenigstens einem Kopfende der Vorrichtung abgeschlossen sind,
und die Luftein-oder -Austrittsöffnung vor dem abgeschlossenen Kopfende im Außenrohr
vorgesehen ist. Die Luftströmung wird an diesen Stellen quer zur Kanallängsrichtung
umgelenkt. Eine solche Umlenkung und Verlagerung der Eintrittsöffnung bzw.
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Austrittsöffnung stellt eine besonders einfache Lösung für eine sich
vielfach aus Zweckmäßigkeitsgründen ergebende Forderung dar.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß
das Innenrohr in einem vorzugsweise dem zu belüftenden Raum angrenzenden Bereich
Durchbrechungen aufweist, und ein Stirnende des Innenrohres verschlossen ist,
und
das andere Stirnende mit dem entsprechenden inneren Ringkanal in Verbindung steht,
und in dem Innenrohr eine Regulierklappe vorgesehen ist. Bei dieser Vorrichtung
ist es möglich, einen mengenmäßig einstellbaren Teil des Fortluftstromes umzulenken
und dem Zuluftstrom beizumischen.
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Ein Teil des Fortluftstromes wird aus den entsprechenden Kanälen durch
die Durchbrechungen in das Innenrohr gesaugt, welches seinerseits mit dem Zuluftventilator
in Verbindung steht. Mit dieser Maßnahme kann die für eine zugfreie Einführung und
Verteilung der Luft notwendige Mindesttemperatur auch bei Außentemperaturen unter
dem Gefrierpunkt eingehalten werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die Austrittstemperatur
durch eine thermostatische Regelung und Betätigung der Regulierklappe über einen
Stellmotor auf einer einstellbaren Höhe konstant zu halten. Die Wärmeaustauschplatten
selbst können aus beliebigen geeigneten Materialien bestehen, beispielsweise aus
Stahlblech, verzinktem Stahlblech, Kupfer- oder Aluminiumblech, aus rostfreiem Stahl-
oder aus kunststoffüberzogenem Blech von 0,3 bis etwa 2,5 mm Dicke, oder aus Kunststoff-
oder Glasplatten von etwa 2 bis 4 mm Dicke. Es kann auch vorgesehen sein, daß in
den Wärmeaustauschflächen quer zur Strömungsrichtung verlaufende Profilierungen
angebracht sind.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß
der äußere Ringkanal wenigstens eines Kopfendes in einen Kanal mit rechteckigem
Querschnitt einmündet, und der innere Ringkanal verlängert ist und den rechteckigen
Ka-
nal durchdringt. Mit dieser Maßnahme wird die Möglichkeit geschaffen,
die äußeren Ringkanäle des Wärmeaustauschers beispielsweise an weiterführende Kanäle
zur Erfassung feuchtwarmer Luft am Ort des Entstehens anzuschließen.
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Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, den äußeren Ringkanal in einen
Kanal mit beliebigem Querschnitt einmUnden zu lassen.
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Schließlich kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß der äußere Ringkanal
an wenigstens einem Kopfende in einen ringförmigen Kanal mit düsenförmigen Auslässen
einmündet. Damit kann die Luftströmung beschleunigt, in beliebige Richtungen gelenkt
und radial verteilt werden. Diese Maßnahme dient ebenfalls zur zugfreien Einführung
und Verteilung von Aussenluft in Räumen, deren Lufttemperatur 60 bis 100 C über
der Temperatur der zuströmenden Luft liegt.
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Die Erfindung wird nachstehend näher anhand der in den Zeichnungen
schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen
Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 2 einen Schnitt längs
der Linie 11-11 in Fig. 1, wobei der besseren Übersichtlichkeit halber der Ventilatormotor
nicht dargestellt ist; Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels
längs der Linie III-III in Fig. 4;
Fig. 4 einen schematischen Schnitt
längs der Linie IV-IV in Fig. 3; Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 6 eine Seitenansicht der Fig. 5 mit einer
schematischen Darstellung der Wärmeaustauschplatten im Inneren der Vorrichtung;
Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 8 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbei spiel der Erfindung;
Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie IX-IX in Fig. 8, wobei einige Teile weggelassen
wurden; Fig. 10 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbei spiel der Erfindung;
ijig. 1.1 eine schematische Schnittdarstellung längs der Linie XI-XI in Fig. 10,
wobei einige Teile weggelassen wurden; Fig. 12 einen Längsschnitt durch ein weiteres
Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig 17 eine schematische perspektivische Darstellung
eines Teilbereiches einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, bei der zwischen dem
Innenrohr und dem Aussenrohr geschlossene Kanäle mit sektorenförmigen Querschnitten
unter Bildung von Zwischenkanälen angeordnet sind;
Fig. 14 eine
Darstellung der Anordnung gemäß Fig. 13 in einer Ansicht, die einen Teilbereich
zwischen Innen- und Außenrohr zeigt; Fig. 15 einen schematischen Längsschnitt durch
ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 16 einen schematischen Längsschnitt
durch ein weiteres AusfUhrungsbeis-iel der Erfindung.
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Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Vorrichtung zur Belüftung,
Entlüftung und Wärmerl!-,kgewinnung weist ein Innenrohr 1 und ein Außenrohr 2 größeren
Durchmessers als das Innenrohr 1 auf. Beide Rohre sind konzentrisch zueinander angeordnet.
In dem Zwischenraum zwischen der Außenwandung des Innenrohres 1 und der Innenwandung
des Außenrohres 2 ist eine Vielzahl von Wärmeaustauschplatten 3 vorgesehen, die
sich strahlenförmig um das Innenrohr 1 verteilen und eine Schar von Kanälen 4 mit
sektorenförmigen Querschnitten bilden. An den Kopfenden der so gebildeten Kanäle
sind konzentrische Ringe 5 und 6 angebracht, welche die Eintrittsöffnungen und Austrittsöffnungen
an den Kopfenden in Je einen inneren Abschnitt und einen etwa querschnittsgleichen
äusseren Abschnitt unterteilen, derart, daß Je ein innerer Ringkanal 7 und ein etwa
querschnittsgleicher äußerer Ringkanal 8 gebildet wird. Die über die Länge der Vorrichtung
durchgehenden und lediglich an den Kopfenden unterteilten Kanäle 4 mit sektorförmigem
Querschnitt sind an den Kopfenden wechselweise abgeschlossen, beispielsweise mittels
Deckeln 9 und 10. Die Anordnung ist dabei derart gewählt, daß die jeweili-
gen
kopfseitigen Enden eines einzelnen sektorförmigen Kanals an einem Ende im Bereich
des Innenkanals 7 und am anderen Ende im Bereich des Außenkanals 8 verschlossen
sind.
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In den inneren Ringkanälen 7 sind außerdem Ventilatoren 11 und 12
axialer Bauart angebracht. Es handelt sich um Ventilatoren mit Außenläufermotor
13, deren Stator 14 im Innenrohr 1 angeordnet und befestigt ist. Der in Fig. 1 gezeigte
Längsschnitt durch die Vorrichtung ist derart gewählt, daß der im oberen Teil der
Zeichnung gezeigte Kanal mit sektorförmigem Querschnitt dem Laufrad des im linken
Teil der Zeichnung gezeigten Axialventilators zugeordnet ist und der untere Kanal
mit sektorförmigem Querschnitt entsprechend dem im rechten Teil der Zeichnung gezeigten
Ventilator zugeordnet ist. Die gegenläufigen Luftströme in den jeweils aneinander
angrenzenden sektorenförmigen Kanälen 4 sind mit weißen Pfeilen gekennzeichnet.
Die Wärmeübertragung von der wärmeren Luft zur kühleren Luft erfolgt in bekannter
Weise durch Wärmeübergang im Bereich der Wärmeaustauschplatten 30 Der das Innenrohr
1 und das Außenrohr 2 aufweisende Wärmeaustauscher mit den durch die strahlenförmig
um das Innenrohr 1 angeordneten Wärmeaustauschplatten 3 gebildeten Kanälen 4 arbeitet
derart, daß die auf der einen Seite im Bereich des äußeren Ringkanals einströmende
Luft am anderen Kopfende im Bereich des inneren Ringkanals ausströmt, und umgekehrt.
Infolge der Anordnung der Ventilatoren und der Antriebsmotoren werden zwischen den
Laufrädern der Ventilatoren und den im Gegenstrom beaufschlagten Austauschflächen
der Wärmeaustauschplatten strömungsgünstige Übergänge erzielt. Die bei bisher üblichen
Bauweisen erforderlichen Zwi-
schenglieder und Kanalformstücke,
welche zusätzlich Widerstände bilden und einen größeren Aufwand beanspruchen, entfallen.
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Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung stellt ein AusfUhrungsbeispiel
der Erfindung dar, welches insbesondere für einen Dacheinbau geeignet ist. Die Vorrichtung
weist in entsprechender Weise wie die Vorrichtung gemäß Fig. 1 ein Innenrohr 1 und
ein Außenrohr 2 mit strahlenförmig dazwischen angeordneten Wärmeaustauschplatten
3 auf. Die Vorrichtung ist in vertikaler Lage mittels Halteelementen 15 in der Öffnung
16 eines Daches 171angebracht. Endseitig sind Ventilatoren 11 angeordnet und im
Innenrohr 1 der Vorrichtung befestigt. Der Außenringkanal 8 ist am oberen Kopfende
der Vorrichtung abgeschlossen, und im Außenrohr 2 sind Luftaustrittsöffnungen 16
vorgesehen. Die dem gemäß der Zeichnung unteren äußeren Ringkanal zugeordneten Öffnungen
sind mit 17 bezeichnet und als über den Umfang verteilte, düsenförmige Auslässe
ausgebildet. Die Ventilatoren 11 schließen sich über strömungsgünstig geformte über
gänge 18 bzw. 19 an die inneren Ringkanäle 7 an. Oberhalb des oberen Ventilators
11 ist ein Regenschutzgehäuse 20 angebracht. Die Vorrichtung arbeitet derart, daß
Frischluft über den oberen Ventilator 11 und den oberen inneren Ringkanal 7 angesaugt
und über die düsenförmigen Auslässe 17 etwa horizontal in einen Raum eingeblasen
wird. Die Fortluft wird aus dem Raum über dem unteren inneren Ringkanal 7
angesaugt.
Sich ggf. bildendes Kondensat wird durch den strömungsgünstig geformten Ubergang
19 gesammelt und von einer schematisch dargestellten Kondensatschale 21 aufgefangen.
Es sei noch erwähnt, daß Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie IlI-III in Fig. 4
darstellt.
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In Fig. 5 und Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
welches auf kleinem Raum große Wärmeaustauschflächen aufweist und sich als Wandlüfter
zum Einbau in relativ kurze Wandöffnungen eignet. Die Vorrichtung weist ebenfalls
ein Innenrohr 1 mit kopfseitig angebrachten Ventilatoren 11 auf. Das Innenrohr wird
von einem konzentrisch angebrachten Außenrohr 2a umschlossen, dessen Innendurchmesser
im Vergleich zu den bisher erläuterten Ausführungsbeispielen wesentlich größer ist,
wobei Jedoch die Länge der gesamten Vorrichtung vergleichsweise gering ist. Die
äußeren Ringkanäle 8 sind kopfseitig teilweise durch sich an das Außenrohr 2a anschließende
Ringscheiben 22 abgeschlossen. Etwa in der Mitte der sich durch strahlenförmig um
das Innenrohr verteilte Wärmeaustauschplatten gebildeten Kanäle 4 ist eine weitere,
quer zur Kanallängsrichtung angeordnete Ringscheibe 23 vorgesehen, welche mit ihrer
Innenöffnung gegen das Innenrohr 1 anliegt. Die weitere Ringscheibe 23 weist einen
solchen Außendurchmesser auf, daß die zwischen dem Außenumfang 23a der weiteren
Ringscheibe und der Innenwand des AuBenrohres 2a verbleibenden Kanalöffnungen den
stirnseitigen Kanalöffnungen 7 bzw. 8 etwa querschnittsgleich sind. Die strahlenförmig
um das Innenrohr 1 verteil-
ten Wärmeaustauschplatten 3 erstrecken
sich zunächst radial, wie aus Fig. 6 ersichtlich, und sind dann, wie in Fig. 6 schematisch
angedeutet, in einem Winkel umgekantet bzw. umgebogen, derart, daß von der radialen
Richtung abweichende Bereiche 3a der Wärmeaustauschplatten gebildet werden. Die
Luftführung in den gegenseitig beaufschlagbaren Kanälen ist wiederum durch weiße
Pfeile dargestellt.
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Die Luftströmung in den einzelnen Kanälen wird durch die quer zur
Kanallängsrichtung angeordnete Ringscheibe umgelenkt, wodurch erreicht wird, daß
die Luftströmung auf kleinem Raum an relativ großen Wärmeaustauschflächen vorbeiströmt.
Eine weitere Ausführungsform der von der radialen Richtung abweichenden Bereiche
ist gestrichelt dargestellt und mit 3b bezeichnet.
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Das in Fig. 7 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich
von dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dahingehend, daß die Gehäusemäntel
24 der Ventilatoren 11 zur Kopfseite hin konisch zulaufend ausgebildet sind und
einen nach einwärts gebogenen Rand 25 aufweisen, welcher zur Abscheidung von Kondensattropfen
vorgesehen ist.
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Bei dem in Fig. 8 und Fig. 9 dargestellten Bereich eines Kopfendes
eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung ist ein Ventilator 26 mit radial
durchströmten Laufrad vorgesehen. Das Laufrad 27 des Radialventilators ist von einem
Gehäuse 28 umgeben, welches Anschlüsse für weiterführende Luftkanäle aufweist (nicht
dargestellt). Bei dem in Fig. 10 und Fig. 11 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel
der
Erfindung ist lediglich an dem linken Kopfende der Vorrichtung
ein Ventilator 29 angeordnet, dessen Laufrad ein inneres, axial durchströmtes Gitterteil
30 und ein äußeres, radial durchströmtes Gitterteil 31 aufweist, und die Laufradschaufeln
des äußeren und des inneren Gitterteils so ausgebildet sind, daß bei gleichem Drehsinn
die Luft aus entgegengesetzten Richtungen zuströmt. Somit wird die Luftströmung
des inneren Gitterteils in den inneren Ringkanal 7 des Wärmeaustauschers gedrückt,
während das äußere Gitterteil die Luft aus dem äußeren Ringkanal 8 ansaugt. An den
äußeren Ringkanal 8 schließt sich ein spiralförmig ausgebildetes Gehäuse 32 an.
Die Verwendung eines einzigen, an einem Kopfende der Vorrichtung angebrachten, zweifach
durchströmten Ventilators bietet den Vorteil, daß bei Einbau der Vorrichtung an
einer schwer zugänglichen Stelle, z.B. in einem Dach oder einer Giebelwand einer
hohen Halle, die Wartung und Überwachung des Ventilators und Motors auf eine, und
zwar die am leichtesten zugängliche Stelle, beschränkt ist.
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Bei dem in Fig. 12 dargestellten weiteren AusfUhrungsbeispiel der
Erfindung ist vorgesehen, daß in dem inneren Ringkanal 7 zwischen den Kopfenden
der Wärmeaustauschkanäle 4 und den anschließenden Laufrädern der Ventilatoren 11
Leitschaufelgitter 33 angeordnet sind, welche zur weiteren Verringerung von Übergangsverlusten
die Strömung so lenken, daß die auftretenden Störungen durch Luftwirbel möglichst
gering sind. Dadurch kann eine Energieersparnis in der Grös-
senordnung
von 10 bis 20 96 erzielt werden.
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Die Wärmeaustauschplatten können durch die Öffnungen an den Kopfenden
in keilförmige Nuten eingeschoben werden, die entweder in den Außenmantel des Innenrohres
1 und den Innenmantel des Außenrohres 2 eingepreßt sind, oder die in einen dünnwandigen
Zylindermantel eingepreßt sind, der in den äußeren bzw. über den inneren Mantel
des entsprechenden Rohres geschoben ist. Um das Einschieben zu erleichtern, kann
hierbei vorgesehen sein, daß der Abstand der korrespondierenden Nuten nach einer
Längsrichtung hin abnimmt, und die Wärmeaustauschplatten sich in Längsrichtung im
selben Maße verJüngend ausgebildet sind.
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Wie aus Fig. 13 und Fig. 14 ersichtlich, kann Jedoch auch vorgesehen
sein, daß statt einzelner Wärmeaustauschplatten zwischen dem Innenrohr 1 und dem
Außenrohr 2 geschlossene Kanäle 34 mit sektorförmigen Querschnitten in derartigen
Abständen voneinander angeordnet sind, daß die Zwischenräume zwischen den einzelnen
geschlossenen Kanälen 34 ebenfalls Kanäle 35 etwa gleicher Querschnitte bilden.
Bei dieser Ausführungsform entstehen keine Einbau- und Abdichtungsprobleme; die
geschlossenen Kanäle 34 liegen lediglich an den Kopfenden über Ringe 36 und 37 gegen
die Innenwandung des Außenrohres 2 bzw. die Außenwandung des Innenrohres 1 an und
somit im Abstand zu diesen angebracht. Die an den Kopfenden vorgesehenen konzentrischen
Ringe 9 sind hier als Ringe 37 ausgebildet, welche Halteschlitze 38 aufweisen,
die
in entsprechende Halteschlitze 39 in den Stirnseiten der geschlossenen Kanäle eingreifen.
In Fig. 14 ist ausseren ein Deckel 9 dargestellt, welcher Falze aufweist.
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Bei den in Fig. 15 dargestellten weiteren AusfUhrungsbeispiel der
Erfindung weist das Innenrohr in einen Bereich als Lochungen ausgebildete Durchbrechungen
40 auf. Der Bereich ist im wesentlichen auf derJenigen Seite der Vorrichtung vorgesehen,
welche den zu belüftenden Raum zugewandt ist. Diese Seite ist entsprechend der zeichnerischen
Darstellung der linke Bereich. Das entsprechend der Zeichnung auf der rechten Seite
befindliche Stirnende des Innenrohres 1 ist verschlossen, während das andere Stirnende
nit den entsprechenden inneren Ringkanal 7 in Verbindung steht. In den Innenrohr
ist außerdem eine Regulierklappe 41 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform ist es
nöglich, einen in der Menge einstellbaren Teil des Fortluttstrones umzulenken und
den Zuluftstrom beizumischen. Danit kann eine für die zugfreie Einführung und Verteilung
der Luft notwendige Mindestteiperatur auch bei Außentemperaturen unter den Gefrierpunkt
eingehalten werden. In der Übergangsbereich zwischen den Innenraum des Innenrohres
1 und den inneren Ringkanal sind lediglich die zur Halterung des Ventilators vorgesehenen
Streben 42 angeordnet.
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Bei den in Fig. 16 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel endet
der äußere Ringkanal 8 an einen Kopfende in einen Kanal 42 iit rechteckigen Querschnitt
ein. Der innere
Ringkanal 7 ist entsprechend verlängert und durchdringt
den rechteckigen Kanal 42. Die Luftführung ist wiederum durch weiße Pfeile dargestellt.