DE3012286C2 - Wärmetauscher - Google Patents

Wärmetauscher

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DE3012286C2
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Ingo Dr. 4300 Essen Grün
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Fa Georg Glos 8700 Wuerzburg De
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Gruen Ingo Dr-Ing 4300 Essen De
GRUEN WOLFGANG DR 4000 DUESSELDORF DE
Gruen Ingo Dr Ing 4300 Essen
Gruen Wolfgang Dr 4000 Duesseldorf
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    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/24Means for preventing or suppressing noise
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F12/00Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening
    • F24F12/001Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/022Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being wires or pins
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/56Heat recovery units

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Description

3 4
Stifte je nach Bedarf durch die Folie einfach hindurch- Art von Lamellen parallel zueinander anordnen, wogesteckt werden und dementsprechend keine vorgefer- durch man insgesamt einen größeren Strömungsquertigten Löcher notwendig sind Wegen der Flexibilität schnitt erhält
bzw. einer gewissen Elastizität der Folie legt sich deren Die Außenwände des Wärmetauschers können aus
Material dichtend gegen die durchgesteckten Stifte, die 5 schallabsorbierendem Material bestehen, so daß der
daher lediglich eingesteckt zu werden brauchen und Wärmetauscher gleichzeitig schalldämmend wirkt, was
dann sofort voll funktionsfähig sind. dem steigenden Bedarf an Raumbelüftung mit Schall-
Vorzugsweise besteht die Folie aus Kunststoff wie schutz entgegenkommt Der erfindungsgemäße Wär-PVC, der einerseits eine ausreichende Festigkeit und metauscher ist deshalb besonders für Raumbelüftungsandererseits eine ausreichende Flexibilität und Elastizi- 10 anlagen und Klimaanlagen in Wohngebäuden geeignet tat aufweist, um die gewünschte Funktion als vielseitig In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erformbare Trennwand, in welche die wärmeleitenden findungsgemäßen Wärmetauschers schematisch dargeStifte lediglich eingesteckt zu werden brauchen, zu er- stellt, und zwar zeigt
füllen. F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Wärmetauscher
Zweckmäßig enthält die Folie eine Gewebeeinlage 15 und ;
mit verhältnismäßig großer Maschenweite, wodurch de- F i g. 2 eine Draufsicht auf die die Trennwand inner-
ren Tragfähigkeit verbessert wird, damit die Folie sich halb des Wärmetauschers bildende Folie mit einge-
unter dem Gewicht der eingesteckten Stifte nicht dauer- steckten, für den Wärmetransport bestimmten Stiften
haft verformen kann. Die verhältnismäßig große Ma- verschiedener Ausführungsformen.
schenweite der Gewebeeinlage gewährleistet, daß die a Der in F i g. 1 dargestellte Wärmetauscher hat ein aus
Stifte beim Einstecken jeweils auf eine Öffnur.g in der schallabsorbierendem Material bestehendes Gehäuse 1,
Gewebeeinlage stoßen und dementsprechend die Ge- dessen Innenraum 2 von einer eingelegten flexiblen Fo-
webeeinlage dem Einstecken der Stifte keinen wesentli- lie 3 in zwei parallel zueinander verlaufende Kanäie 4
chen Widerstand entgegensetzt Andererseits ist auch und 5 unterteilt ist, durch die zweckmäßig im Gegen-
ein weitmaschiges Gewebe ausreichend, um die Tragfä- 2s strom gemäß den Pfeilen 6 bzw. 7 Luft strömt, wobei
higkeit der flexiblen und bis zu einem gewissen Grad zwischen diesen Luftströmen ein Wärmetausch stattfin-
auch elastischen Folie merklich zu erhöhen. den soll. Die flexible Folie 3 besteht aus einem eine
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann gewisse Elastizität aufweisenden Kunststoff wie PVC
die Folie feuchtigkeitsdurchlässig sein. Auf diese Weise und enthält eine weitmaschige Gewebeeinlage. Das Ma-
findet zwischen den Gasströmen, zwischen denen ein 30 terial der Folie 3 ist praktisch nicht wärmeleitend.
Wärmetausch gewünscht ist, auch ein Feuchtigkeits- Für den Wärmetausch zwischen den Kanälen 4 und 5
tausch statt, indem aus dem sich abkühlenden Luftstrom sind durch die Folie 3 Stifte 9,10 bzw. 11 hindurchge-
durch Kondensation ausfallende Feuchtigkeit in den steckt, wobei aus F i g. 2 zu erkennen ist, daß diese Stifte
aufzuwärmenden Gasstrom gelangt und dort ver- jeweils durch eine Öffnung zwischen einander über-
dampft Dadurch findet nicht nur eine Befeuchtung des 35 kreuzenden Fäden der weitmaschigen Gewebeeinlage
zu erwärmenden Gasstromes statt, sondern wird auch gesteckt sind. Alle Stifte 9,10 bzw. 11 enden in einem
zusätzliche Entalpie gewonnen. Ein derart ausgebildeter geringen Abstand von der Innenwand des Gehäuses 1,
Wärmetauscher ist besonders gut für Klimageräte und das, wie Fi g. 1 zeigt, gradlinig und/oder auch komplex
Raumbelüftungszwecke geeignet geformt wie beispielsweise gebogen ausgebildet sein
Die für den Wärmetransport bestimmten Stifte enden 40 kann.
nach einem weiteren Merkmal der Erfindung zwischen Die Stifte 9 sind als zylindrische Stifte mit einem erden Außenwänden der benachbarten Kanäle des War- weiterten Kopf 12 ausgebildet, während die Stifte 10 metauschers, so daß ein Wärmetransport zu diesen abgeflacht sind. Die Stifte 9 und 10 können auch als Wänden nicht stattfindet und der Einbau der als flexible Hohlkörper ausgebildet sein und eine gerippte oder geFolie ausgebildeten Trennwand zwischen den benach- 45 riffelte Oberfläche aufweisen, so daß sie beispielsweise barter. Kanälen besonders einfach ausgeführt werden von dem durch den Kanal 4 strömenden Luftstrom in kann, nämlich indem man nur die Folie und nicht auch diesem enthaltene Wärme aufnehmen und sie durch die noch die Stifte an den Außenwänden des Wärmetau- Folie 3 in den Kanal 5 leiten, um den dort in Gegenrichschers befestigen muß. tung strömenden Luftstrom zu erwärmen. Durch geeig-
Zweckmäßig sind die Enden der Stifte erweitert, bei- 50 nete Anordnung und Formgebung der Stifte 9 bzw. 10
spielsweise abgeflacht, so daß sie an den der Trennwand können die Luftströme zwischen den Stiften umgelenkt
entfernt liegenden Stellen eine besonders große War- werde:·, wie durch die Pfeile 6 in F i g. 2 angedeutet ist,
meübergangsfläche bieten. damit möglichst jedes Luftteilchen unmittelbar mit den
Weiterhin können wenigstens einige der wärmelei- Stiften in Berührung- kommt und der Wärmeübergang
tenden Stifte feuchtigkeitsdurchlässig ausgebildet sein, 55 optimal ist Durch die flachen Köpfe 12 der Stifte 9 bzw.
beispielsweise einen Kern nach Art eines Dochtes ent- die spezielle Formgebung der Stifte 10 erhält man eine
halten, so daß kondensierte Luftfeuchtigkeit aus dem günstige Kombination zwischen einer großen Oberflä-
sich abkühlenden Luftstrom in den aufgewärmten Luft- ehe der Stifte im Luftstrom und einem großen vollen
strom transportiert wird und dort verdampfen kann, Querschnitt der Stifte für eine gute Wärmeleitung zwi-
Der erfindungsgemäße Wärmetauscher ist wegen sei- 60 sehen den Kanälen 4 und 5.
ner flachen Bauweise und der Möglichkeit, ihm pro- Die Stifte 11 sind hohl ausgebildet und enthalten in
blemlos komplexe Formen zu geben, besonders für den ihrer Wand Öffnungen 13, so daß eine in jedem Stift
Einbau in Fassaden, Außenwände, Dächer usw. von Ge- enthaltene wassersau "ende Füllung 14 optimal mit den
bäuden für eine dezentrale Wärmerückgewinnung von Luftströmen in Kontakt tritt Diese Füllung 14 bewirkt
abgeführter Raumluft geeignet. Obwohl der Wärmetau- 65 nach Art eines Dochtes eine Übertragung sowohl von
scher mit nur einer aus einer flexiblen Folie bestehenden Wärme als auch von Feuchtigkeit zwischen den Kanä-
Trennwand bereits sehr gute Wirkungsgrade erzielt, len 4 und 5. Alternativ kann man die Stifte auch selbst
kann man auch mehrere derartige Trennwände nach porös ausbilden und mit Kapillaren ausfüllen, um die
Dochtwirkung bzw. den Feuchtigkeitstransport zu erzielen.
Die fexible Folie 3 wird bei der Montage des Wärmetauschers in denselben eingelegt, beispielsweise zwischen zwei sein Gehäuse bildenden Teilen festge- s klemmt Eine weitere Verbindung ist nicht notwendig, weil die Stifte 9,10 und 11 nur an der Folie 3 befestigt sind und mit dem Gehäuse 1 des Wärmetauschers nicht Üi Kontakt treten sollen. Sie sorgen für einen optimalen Wärmeübergang auf kleinstem Raum auch bei komplexen Formen des Wärmetauschers.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Claims (7)

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steht darin, daß eine Wärmeleitung nicht nur senkrecht
Patentansprüche: zu den die Luftströme trennenden Platten, sondern wegen der guten Wärmeleitfähigkeit der Platten auch in
!.Wärmetauscher, mit wenigstens zwei durch eine deren Längsrichtung erfolgt Diese Erscheinung wirkt
Wand voneinander getrennten Kanälen für den 5 jedoch der Absicht entgegen, daß sich der Luftstrom
Durchstrom der Strömungsmittel wie Gase, zwi- beim Durchströmen des Wärmetauschers stetig abkühlt
sehen denen ein Wärmetausch stattfinden soll, wobei bzw. erwärmt, wozu ein Temperaturgefälle H Strö-
die Wand aus schlecht wärmeleitendem Material be- mungsrichtung erforderlich ist Je größer dieses Tempe-
steht und von in beide Kanäle ragenden wärmelei- raturgefälle ist desto größer ist auch der Wirkungsgrad
tenden Stiften durchsetzt istdadurchgekehn- io des Wärmetauschers. Ein weiterer Nachteil besteht dar-
z e ichnet, daß die Wand aus einer flexiblen Folie in, daß die Wärme aus den Luftströmen lediglich aus
(3) besteht und die Stifte (9; 10; 11) in dieselbe einge- deren in die Platten angrenzenden Schichten übertra-
stecktsind. pen wird und dementsprechend der Strömungsquer-
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch ge- schnitt möglichst klein sein soll, der Wärmetauscher also kennzeichnet, daß die Folie (3) aus Kunststoff wie is mit möglichst vielen Lamellen auszustatten ist, was ei-PVC besteht nen entsprechenden Aufwand verursacht Profiliert man
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, da- die Oberfläche in größerem Ausmaß, wird eine turbudurch gekesszeichnet, daß die Folie (3) eine Gewe- lente Luftströmung erzwungen, wodurch jedoch der beeiülage mi? verhältnismäßig großer Maschenwei- Strömungswiderstand erheblich erhöht und eine gewiste enthält 20 se Mindestströmungsgeschwindigkeit vorausgesetzt
4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 wird, wodurch wiederum der Wirkungsgrad des Wärbis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (3) metauschers sinkt
feuchtigkeitsdurchlässig ist Für Atemgeräte ist ein Wärmetauscher bekannt (US-
5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 PS 38 95 675), der in einem hohlen Gehäuse aus schlecht bis 4, dadurch gekennzeichnet,' daß die Stifte (9; 10; 25 wärmeleitendem Material wie glasfaserverstärktem Poll) im Abstand von den Außenwänden (1) der be- lyester in Längsrichtung verlaufende Trennwände aus nachbarten Kanäle (4; 5) enden. gleichem Material und diese Trennwände senkrecht zur
6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch ge- Strömungsrichtung durchsetzende Stifte aus gut wärkennzeichnet, daß die Enden (12) der Stifte (9) erwei- meleitendem Material wie Kupfer enthält die sich von tert, beispielsweise abgeflacht, sind. 30 Wand zu Wand durch den Kanal und die Trennwände
7. Wärmetauscher nach eitern der Ansprüche 1 erstrecken und für den Wärmeübergang zwischen den bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eini- benachbarten Strömungsabschnitten des für intermitge Stifte (U) feuchtigkeitsdun., ilässig ausgebildet tierenden Betrieb ausgelegten Wärmetauschers sorgen, sind. Auf diese Weise ist eine Wärmespeicherung in und eine
35 Wärmeleitung entlang den Trennwänden auf ein Mini-
mum herabgesetzt und gewährleistet daß der Wärmetausch nicht nur zwischen den unmittelbar an die Trennwände angrenzenden Bereichen der Luftströme stattfin-
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, der we- det Nachteilhaft ist jedoch, daß dia Trennwände des nigstens zwei durch eine Wand voneinander getrennte 40 Wärmetauschers verhältnismäßig starr sind und dem-Kanäle für den Durchstrom der Strömungsmittel wie entsprechend die für den Wärmetausch bestimmten Gas, zwischen denen ein Wärmetausch stattfinden soll, Stifte genau passend ausgebildet und in entsprechende aufweist die aus schlecht wärmeleitendem Material be- öffnungen eingebaut werden müssen. Hierdurch ernstesten t und die von in beide Kanäle ragenden wärmelei- hen verhältnismäßig hohe Fertigungskosten. Eine Antenden Stiften durchsetzt ist 45 passung der Trennwände an verschiedene Formen der
Rekuperative Wärmetauscher für Luftströme sind in von den Wärmetauschrnedien zu durchströmenden Ka-
zahlreichen Ausführungen bekannt Sie weisen in der näie ist nur mit großem Aufwand möglich.
Regel parallel angeordnete feststehende Platten auf, die Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
beispielsweise aus Glas oder Metall bestehen und die preiswert herzustellenden und insbesondere flach bau-
beiden Luftströme voneinander trennen, zwischen de- 50 enden und leicht an engen und auch komplex geformten
nen der Wärmetausch stattfinden soll. Der Wärmeüber- Stellen einsetzbaren Wärmetauscher zu schaffen, der
gang erfolgt aufgrund einer guten Leitfähigkeit der auch bei extrem flacher Bauweise noch mit sehr gutem
Platten, die zu diesem Zweck, wenn sie aus Metall beste- Wirkungsgrad arbeitet
hen, auch eine profilierte Oberfläche aufweisen können. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Wärme-Um die Wärmetauschfläche weiter zu vergrößern, ist es 55 tauscher der eingangs genannten Gattung vorgeschlaauch bekannt, mehrere Platten lamellenartig parallel ne- gen, daß die die verschiedenen Ströme trennende Wand beneinander anzuordnen, so daß die beiden Luftströme aus einer flexiblen Folie besteht und die Stifte in dieselabwechselnd durch die Schlitze zwischen den Platten be eingesteckt bzw. durch sie hindurchgesteckt sind. Im geführt werden. Erst durch eine derartige kompakte Gegensatz zu bekannten Wärmetauschern ist die Bauweise erhält man wirtschaftlich interessante War- 60 Trennwand zwischen den Abgasströmen also nicht metauscher. starr, sondern flexibel ausgebildet, so daß der Wärme-
Die vorstehend genannten bekannten Wärmetau- tauscher nicht nur sehr flach baut, sondern auch in komscher können wegen ihrer kompakten Bauweise bei- plexe Formen gebracht werden kann, weil die aus einer spielsweise in Kanäle mit quadratischem oder rechteck)- flexiblen Folie bestehende Trennwand sich nicht nur in gern Querschnitt eingebaut werden, eignen sich jedoch 65 gradlinige, sondern auch gebogene, abgewinkelte oder weniger für den Einbau in schmale Luftschlitze, weil ihre sonstwie verlaufende Kanäle problemlos einbauen läßt, wärmetauschende Oberfläche hierfür zu gering ist. Ein Die Anbringung der für die Wärmeleitung vorgeseheweiterer Nachteil dieser bekannten Wärmetauscher be- nen Stifte ist ebenfalls einfach durchzuführen, weil die
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