DE2732988A1

DE2732988A1 - Rotor fuer einen tauscher zur wiedergewinnung von feuchtigkeit und/oder waerme

Info

Publication number: DE2732988A1
Application number: DE19772732988
Authority: DE
Inventors: Per Norbaeck
Original assignee: Carl Munters AB
Current assignee: Carl Munters AB
Priority date: 1976-07-21
Filing date: 1977-07-21
Publication date: 1978-01-26
Also published as: NO772596L; SE7608330L; JPS5313253A; FR2358914A1

Description

Rotor für einen Tauscher zur Wiedergewinnung von Feuchtigkeit und/oder Wärme

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor zur Verwendung in einem Tauscher zur Wiedergewinnung von Feuchtigkeit und vorzugsweise auch von Wärme durch Transfer zwischen zwei Gasströmen (Luftströmen) bestehend aus dünnen Wänden, die abwechselnd flach und mit Wellungen ausgebildet sind und die ein Netzwerk durchgehender paralleler Strömungsmittelkanäle für die beiden Gasströme bilden. Die mit Wellungen versehenen Wände stützen die flachen Wände längs der Rücken der Wellungen ab, und dies führt zu Strömungsmittelkanälen, die in seitlicher Richtung voneinander getrennt sind. Der Rotor hat üblicherweise zylindrische Form, wobei die Strömungsmittelkanäle parallel zur Drehachse verlaufen und bei den beiden flachen Stirnseiten des Rotors enden.

Ein wichtiges Anwendungsgebiet für Tauscher zur Wiedergewinnung '

von Feuchtigkeit und/oder Wärme ist ein Ventilator zur Zufuhr i

frischer Luft in Räume, wobei die Zuluft und die Abluft Feuchtig-i keit und Wärme im Rotor austauschen. Im Winter versorgt z.B. die Abluft die Zuluft mit Wärme und Feuchtigkeit. Aus diesem Grunde ! ist für einen jeden der Luftströme ein eigener Einlaß und ein i

eigener Auslaß vorgesehen, und dieser ist von dem des anderen !

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Luftstromes getrennt. Die getrennten Einlasse und Auslässe stehen mit ihnen zugeordneten getrennten Zonen der Rotorseitenfläche in Berührung, wo die Etrömungsmittelkanäle enden.

Bisher wurden derartige Rotoren aus Folien oder Bahnmaterial aus faserförmigem, nicht brennbarem Material hergestellt, z.B. aus Asbestpapier oder einem sonstwie hoch porös gemachten Material wie z.B. Ton. Wände aus einem solchen Material können dann als Träger für eine mikroskopische Substanz verwendet werden. Dies ist vorzugsweise eine hygroskopische Salzlösung, wobei Lithiumchlorid die am meisten verwendete Substanz ist. Hierdurch erhalten die porösen Wände die Fähigkeit, große Flüssigkeitsmengen zu speichern, wenn dies nötig ist, ohne daß eine Übersättigung eintritt. Durch eine solche Übersättigung würde die überschüssige Flüssigkeit aus dem Rotor herausgeblasen oder die engen Strömungsmittelkanäle verstopfen.

Ein Rotor der oben beschriebenen Art mit sehr gut porösen Folien oder Wänden kann außerordentlich gute Eigenschaften aufweisen; er kann z.B. schwer brennbar sein, ein hohes Transfervermögen für Feuchtigkeit aufweisen und eine gute mechanische Festigkeit haben. Es ist jedoch eine große Anzahl von Herstellungsschritten erforderlich, um einen Rotor mit diesen Eigenschaften herstellen zu können. Daher ist ein derartiger Rotor verhältnismäßig teuer und benötigt zur Herstellung viel Zeit. Das Material, aus dem die Wände aufgebaut sind, muß mit verschiedenen Substanzen imprägniert werden, um ihm die benötigte mechanische Festigkeit insbesondere in feuchtem Zustand zu verleihen. Dieses Imprägnieren muß durch-

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geführt werden, nachdem das Wandmaterial mit Wellungen versehen worden ist und in die Form eines Rotors gebracht worden ist. Darüber hinaus müssen die Umfangsoberflachen des Rotors nachgearbeitet werden, nachdem diese Ferstellungsschritte abgeschlossen voruen sind. Um die erforderliche Ebenheit und Genauigkeit zu erhalten, muß die Oberfläche geschliffen und gefräst v/erden.

Werden die Wände aus Aluminiumfolie hergestellt, so können die Herstellungskosten erheblich vermindert werden. Dies gilt insbesonoere, wenn das in der schwedischen Patentanmeldung 76O5703-3 beschriebene herstellungsverfahren verwendet vird. Ein derartiger Rotor kann eine Feuerfestigkeit und eine mechanische Festigkeit erhalten, die durchaus annehmbar sind; es fehlt ihm jedoch eine Eigenschaft, die bei einer Tauscher für Feuchtigkeit sehr wichtig ist: Das hygroskopische Verhalten.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden,die ebene Aluminiumfolie durch ein Zellulosepapier zu ersetzen, das mit Lithiumchlorid im-1 prägniert ist. Ein derartiger Rotor hat ein etwas verbessertes Feuchtigkeitstransfervermögen, aber da nur etwas mehr als ein Drittel der Berührfläche der Strömungsmittelkanäle hygroskopisch wird, ist dieser Rotor noch weit davon entfernt, das volle zur Verfügung stehende Feuchtigkeitsübertragungsvermögen nutzbar zu machen. Die Eigenschaften dieses Rotors können auch in einigen weiteren wichtigen Punkten nicht zufrieden stellen. Durch die Verwendung von Zellulosepapier wird in die Rotorstruktur ein brennbares Material eingeführt. Außerdem gerät die mechanische Festigkeit des Rotors in Gefahr, da das Papier seine mechanische

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Festigkeit verliert, wenn es naß wird. Die Tatsache, daß das Lithiumchlorid in direkten Kontakt zu der Aluminiumfolie kommt, ist ein weiterer erheblicher Nachteil. Das Aluminium korridiert rasch in Gegenwart von Lithiumchlorid, und hierdurch wird die Lebensdauer sowohl der Folie als auch des Lithiumchlorids erhebfleh vermindert.

Durch die Erfindung soll ein Rotor der eingangs beschriebenen Art geschaffen werden, der hervorragendes hygroskopisches Verhalten aufweist und so aufgebaut ist, daß ein Herstellungsverfahren verwendet werden kann, das dem ähnelt, das bei Verwendung einer reinen Aluminiumfolie verwendet wird; dabei soll zugleich ein Rotor geschaffen werden, dessen Fähigkeit zur Flüssigkeitsspeiche rung erheblich größer ist als die eines Rotors, der aus reiner Aluminiumfolie gefertigt ist. Hierdurch wird die Gefahr einer Übersättigung erheblich vermindert.

Durch die Erfindung soll ferner ein Rotor derart hergestellt und mit hygroskopischen Eigenschaften ausgestattet werden, daß die Gefahr einer Korrosion ausgeräumt ist.

Erfindungsgemäß besteht der Rotor aus gefalteten Wänden aus Aluminiumfolie und ebenen Händen aus einem faserförmigen, wenig brennbaren, nicht metallischen Material, vorzugsweise Glasfaermaterial. Die O,OO3 bis 0,1 mm dicke Aluminiumfolie wird mit einer porösen Beschichtung versehen, die entweder von sich aus hygroskopisch sein kann, die aber auch als Träger für eine Salzlösung mit hygroskopischen Eigenschaften dienen kann. Die

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. poröse Beschichtung kann der in der Patentanmeldung

beschriebenen Beschichtung entsprechen. Dort wird die Folie mit einer porösen Beschichtung versehen, die zugleich ein Schutz gegen Korrosion darstellt. Dies erfolgt durch Behandlung derselben mit Natriurr.aluminat, gegebenenfalls zusammen mit anderen Substanzen. Stattdessen kann die Folie auch mit einer dünnen Plastikschicht bedeckt werden, z.B. mit Polyvinylchlorid oder einem ungesättigten Polyesterplastikmaterial.Dieses kann dann mit einer absorbierenden Schicht bedeckt werden, z.B. mit einem Puder wie Silikagel. Durch dieses Verfahren wird die Folie zugleich auch gegen Korrosion geschützt.

j Glasfaserpapier ist kein geeignetes Material zur Herstellung der j mit Wellungen versehenen oder gefalteten Wände. Damit das Glasfaserpapier mit Wellungen der hier erforderlichen Höhe (1 -3 mm) ! versehen werden kann, muß es aus sehr dünnen und damit teuern

{ Glasfasern hergestellt sein. Wird das Papier aus dickeren und I
billigeren Fasern hergestellt, dann wird es so elastisch und federnd, daß die Wellungen nach ihrer Formung nicht erhalten bleiben. Diese Eigenschaften sind jedoch von Vorteil bei den flachen Wänden. Das Papier kann mit einer erheblichen Steifheit und Zugfestigkeit hergestellt warden und zugleich eine hohe Porosität und ein hohes Flüssigkeitsrückhaltevermögen aufweisen. ι

Das verwendete Glasfaserpapier muß auch in feuchtem Zustand sehr fest sein. Dies kann dadurch erreicht werden, daß anorganische Binder oder kleine Mengen organischer Binder verwendet werden. j

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Da die flache Folie nicht stark gebogen wird, wenn sie mit der gefalteten Aluminiumfolie nach dem bekannten Verfahren verbunden wird, wodurch eine sogenannte Einzelwellung erhalten wird, und da die flache Folie auch dann nicht stark gebogen wird, wenn diese sogenannte Einzelwellung in die gewünschte Rotorform gebracht wird, kann die Behandlung zur Verbesserung der Festigkeit im feuchten Zustand vor dem Falten und Formen erfolgen.

Auf jeden Fall muß die Zugabe einer hygroskopischen Salzlösung erfolgen, damit das Glasfaserpapier sein hygropskopisches Verhalten erhält. Zumindest ein Teil der hygroskopischen Eigenschaften der Aluminiumfolie kann durch Aufbringen ihrer porösen Beschichtung erhalten werden; die Berührung zwischen den Glasfaserwänden, die die Salzlösung enthalten, und der gefalteten Aluminiumfolie längs der Rücken der Falten führt dazu, daß Flüssigkeit zumindest in der Nachbarschaft der in Berührung stehenden

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Oberflächen über die poröse VJand transport/wird. Teile der

Aluminiumfolie stehen daher in Berührung mit der Salzlösung.

In vielen Anwendungsfällen, in denen der Rotor in einer Klimaanlage verwendet wird, besteht die Gefahr, daß in der Abluft
befindliche Verunreinigungen, z.B. Fette und Öle die Oberflächen mit einem dünnen Film bedecken, durch welchen die Diffusion der Feuchtigkeit in die hygroskopische Beschichtung hinein und aus dieser heraus mehr oder weniger behindert wird, falls die Beschichtung aus etiem festen Sorptionsmedium besteht. Die feinen Poren und Kapillaren dieses Materiales, in dem die Feuchtigkeit

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kondensiert, werden verstopft und außer Gefecht gesetzt. Wenn andererseits die hygroskopische Substanz aus einer Salzlösung besteht, so ist die gesamte feuchte Oberfläche aktiv, während die Flüssigkeit in den durch die Verunreinigungen gebildeten Film einzusickern sucht und diesen durchbricht. Der Wirkungsgrad des Rotors kann damit erhöht werden, wenn er ganz mit der hygroskopischen Lösung imprägniert wird.

Wie aus den obigen Darlegungen hervorgeht, muß sichergestellt werden, daß eine Korrosion durch die Salzlösung ausgeräumt wird oder zumindest stark vermindert wira. ümfangsreiche Versuchsreihen haben gezeigt, daß das heutzutage in hygroskopischen Rotoren am meisten verwendete Salz, nämlich Lithiumchlorid, das Aluminium viel zu rasch angreift. Es kann daher nicht verwendet werden. Andere Salze führen dagegen zu einer erheblich kleineren Korrosion auf der Aluminiumfolie als Lithiumchlorid und haben trotzdem gute hygroskopische Eigenschaften in dem Bereich der relativen Feuchte,in dem zugleich ein Feuchtigkeitsaustausch und ein Wärmeaustausch in der Klimaanlage erfolgen soll, nämlich in dem Bereich von 10-20% relativer Feuchte und mehr. Insbesondere werden besonders gute Ergebnisse unter Verwendung von Lithiumnitrat erhalten. Auch KalziumbromiU und Natriumchlorid haben sich als weniger korrodierend erwiesen als Lithiumchlorid. Der durch Aufbringen der porösen Beschichtung erhaltene Schutz gegen Korrosion, der oben schon erläutert worden ist, trägt natürlich auch zu einer Verlängerung der Lebensdauer der Folie bei.

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Bei einem wie hier beschrieben aufgebauten Rotor trägt die ge- ' samte Oberfläche aktiv zum Feuchtigkeitstransfer bei. Dieser Gesichtspunkt ist für ein Arbeiten des Potors mit gutem Wirkungsgrad von größter Bedeutung. Im tropischen Klima kann der Feuchtigkeitstransfer der vorwiegende Teil des vom Rotor bewerkstelligten Energietransfer sein. Für ein wirtschaftliches Arbeiten ist es von großer Bedeutung, daß auch die ganze Oberfläche wirklich verwendet wird. Beim Wärmeaustausch während der kalten Jahreszeit sind die hygroskopischen Eigenschaften ebenfalls von Bedeutung: Je größer die hygroskopisch aktive Oberfläche ist, umso kleiner ist die Temperatur, bei der eine Kondensation im Rotor eintritt. Es ist jedoch nicht möglich ganz zu vermeiden, daß Teile des Rotors einer verhältnismäßig hohen Feuchtigkeit ausgesetzt werden. Dies kann dazu führen, daß die hygroskopische Salzlösung verdünnt v-ird und die im Rotor befindliche Flüssigkeit konzentriert wird. ' Eine Konzentration der Flüssigkeit infolge einer Kondensation

i kann auch sonst unter gewissen Betriebsbedingungen eintreten.

Unter derartigen Bedingungen ist die Gegenwart der aus Glasfaser-, material bestehenden Folie von Bedeutung. Dieses Material dient als Puffer mit der Fähigkeit, überschüssige Flüssigkeit zu absorbieren, die von der Aluminiumfolie abgegeben wird, da diese verglichen mit dem Speichervermögen der Glasfaserfolie nur ein begrenztes Speichervermögen für Flüssigkeit aufweist. Andererseits kann aus der Glasfaserfolie eine Salzlösung austreten, die in die auf die Aluminiumfolie aufgebrachte poröse Beschichtung eindringt, wenn die relative Feuchtigkeit abfällt und die Flüssigkeit konzentrierter wird. Damit bleibt das hygroskopische Speicherj-

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vermögen der porösen Schicht erhalten. Die Glasfaserfolie dient somit als Reservoir für die hygroskopische Flüssigkeit, verhindert einerseits eine Übersättigung der dünnen porösen Beschichtung auf der Aluminiumfolie und trägt zugleich auch zur Aufrechterhaltung eines ausreichenden hygroskopischen Speicherverir.ögens in der porösen Beschichtung bei.

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Claims

Patentansprüche

Die Erfindung betrifft einen Rotor zur Verwendung in einem Tauscher zur Wiedergewinnung von Feuchtigkeit und vorzugsweise auch von Wärme durch Transfer zwischen zwei Gasströmen (Luftströmen) bestehend aus dünnen Wänden, die abwechselnd flach und mit Wellungen ausgebildet sind und die ein Netzwerk durchgehender paralleler Strömungsmittelkanäle für die beiden Gasströme bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die flachen Wände aus schlecht brennbarem, nicht metallischem Fasermaterial, vorzugsweise Gasfasermaterial, hergestellt sind,das einen Träger für eine hygroskopische Salzlösung darstellt, und daß die mit Wellungen versehenen Wände aus

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OFHQlNAL INSPECTED

Aluminiumfolie hergestellt sind, die mit einer Oberflächenbeschichtung versehen ist, die entweder von sich aus oder durch Zugabe von Feuchtigkeit absorbierenden Substanzen hygroskopische Eigenschaften aufweist.
2. Potor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung eine getrennte Schicht auf der Aluminiumfolie bildet.
3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, uadurch gekennzeichnet, daß die Oberf lächenbesclilchtung ganz oder zum Teil das Produkt einer Reaktion zwischen der Aluminiumfolie und einer oder mehreren Substanzen ist, die der Folie zugegeben werden und so der Oberfläche eine poröse Struktur verleihen.
4. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung eine solche Natur aufweist, daß sie die Aluminiumfolie vor einer Korrosion durch die Salzlösung schützt.
5. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserfolie im Hinblick auf mechanische Festigkeit im feuchten Zustand behandelt wird, bevor die Aluminiumfolie mit Wellungen versehen wird und bevor der Rotor zusammengebaut wird.

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6. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hygroskopische Substanz, die der OberflSchenbeschichtung zugeführt wird, eine Salzlösung ist, die eine erheblich kleinere Korrosion der Aluminiumfolie hervorruft als Lithiumchlorid, wobei vorzugsweise Lithiumnitrat verwendet wird.

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