DE3013374C2

DE3013374C2 - Lüftungsvorrichtung mit einem Wärmeübertrager zum Übertragen von Abluftwärme auf die Zuluft

Info

Publication number: DE3013374C2
Application number: DE3013374A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 6453 Seligenstadt Frick
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-04-05
Filing date: 1980-04-05
Publication date: 1983-10-06
Also published as: DE3013374A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Lüftungsvorrichtung mit einem Wärmeübertrager zum Übertragen von Abluftwärme auf die Zuluft, mit einem Koaxialgebläse für Ab- und Zuluft, das an einer Stirnseite eines Rohrstutzens angeordnet ist, wobei die Ansaugöffnung des Gebläses mit einem ersten, sich durch den Rohrstutzen erstrek- bo kenden Luftkanal und die radial neben der Ansaugöffnung angeordnete Drucköffnung des Gebläses mit einem zweiten, sich durch den Rohrstutzen erstreckenden Luftkanal verbunden ist und die beiden Luftkanäle beiderseits einer gemeinsamen, wärmeleitenden Trennwand angeordnet sind.

In geschlossenen Räumen, insbesondere in Wohnräumen, ist es erforderlich, zum Luftaustausch von Zeit zu Zeit die verbrauchte Umgebungsluft gegen Frischluft auszutauschen, insbesondere um zufolge eines höheren Sauerstoffgehalts eine Steigerung des Wohlbefindens von in den geschlossenen Räumen befindlichen Personen zu erreichen. Dies geschieht bisher in einfachster Weise durch Einschalten eines Ventilators, dem eine Jalousie vorgeschaltet ist, um zu vermeiden, daß bei Stillstand des Ventilators Kaltluft von außen in den geschlossenen Raum eindringt. Eine derartige Einrichtung zum Austausch verbrauchter Warmluft gegen kalte Frischluft ist weder regelbar, noch gibt eine derartige Austauscheinrichtung die Möglichkeit, die wärmere und damit energiereichere Warmluft im Sinne von Energieeinsparung sinnvoll zu verwenden. Derartige mit Jalousien versehene Ventilatoren sind auch nicht geeignet, eine der verbrauchten Warmluft entsprechende Frischluftmenge dosiert in den geschlossenen Raum einzuspeisen. Aufgrund dieser Tatsache wird unabhängig von derartigen Gebläsen weiter Energie damit vergeudet, daß durch Öffnen zusätzlicher Raumöffnungen unkontrolliert eine wesentlich größere Menge Frischluft eindringen kann, was zu einer Absenkung der Raumtemperatur führt und somit das subjektive Wohlbefinden beeinflußt. Derartige Temperaturschwankungen sind insbesondere in Krankenhäusern und Sanatorien unangebracht, da dort eine möglichst gleichförmige Raumtemperatur trotz Luftaustausch beibehalten werden soll. So ist aus der DE-OS 21 33 728 bekannt, zwischen Ab- und Zuluft einen Wärmeübertrager einzusetzen. Die hierzu benutzte Vorrichtung beansprucht jedoch viel Platz und erfordert ein häufiges Umlenken des Luftstroms.

In der DE-OS 27 20 569 ist eine ähnliche Vorrichtung zur Be- und Entlüftung von Räumen oder der Lufterneuerung bei prozeßtechnischen Anlagen beschrieben, bei der die Abluftwärme auf die Zuluft übertragen wird. Die Luftkanäle erstrecken sich bei der dort gezeigten Vorrichtung axial geradlinig in radialer Richtung nebeneinander liegend mit sektorförmigen Querschnitt. Dadurch ergibt sich innerhalb der Luftkanäle eine in axialer Richtung weitgehend laminare Luftströmung, die den Wärmeübergang zwischen den gegenläufig strömenden Medien nur unvollkommen ermöglicht. Bei einem aus der DE-OS 25 56 623 bekannten Wärmepumpenklimagerät werden zwei koaxiale, mit einem Wärmeträger gefüllte, radial thermisch gegeneinander isolierte und nebeneinander liegende Rohrschlangen jeweils konstanten Durchmessers von Luft im Gegenstrom axial umspült. Für den Wärmeübergang zwischen den beiden separaten, im Gegenstrom geführten Luftströmen sorgt der in den Rohrschlangen umlaufende Wärmeträger eines Klimageräts. Der Einsatz eines Klimageräts mit zugehörigem geschlossenem, separaten Kreislauf mindert jedoch den Wirkungsgrad des Wärmeübergangs.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine möglichst kompakte Baueinheit für die Lüftungsvorrichtung zu schaffen, die bei wenigstens gleicher Wärmeübertragungsleistung weniger Platz beim Einbau in Wände beansprucht.

Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß bei der eingangs genannten Lüftungsvorrichtung in dem Rohrstutzen wenigstens einer der Luftkanäle nach Art eines mit der Achse des Rohrstutzens und der Innenwand des Rohrmantels verbundenen Wendelganges angeordnet ist. Die sich in den Luftkanälen ausbildenden hohen Turbulenzen haben zwar einen gewissen Druckverlust zur Folge, jedoch wird andererseits gerade dadurch der

Wärmeübergang so stark verbessert, daß der Druckverlust innerhalb der kurzen Strömungswege nicht mehr ins Gewicht fällt

Die erfindungsgernäße Lüftungsvorrichtung ist dabei selbstverständlich auch für andere gasförmige Medien als Luft geeignet.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können die Luftkanäle die Form einer Doppelschnecke haben, die in ein kreiszylindrisches Rohrstück eingesetzt ist, wobei an einem Ende des Rohrstückes ein Führungskreuz für das Koaxialgebläse vorgesehen ist und das Laufrad des Koaxialgebläses innerhalb des Rohrstückes angeordnet ist. Dadurch ergibt sich eine günstige Anordnung des Koaxialgebläses zur Doppelschnecke, ohne daß weitere Hilfsmittel für die Luftführung im Koaxialgebläse erforderlich werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Db Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Lüftungsvorrichtung im Längsschnitt und

Fig. 2 einen Ausschnitt aus dem Bereich der Doppelschnecke mit Ein- und Auslaßverteiler im Längsschnitt.

Aus einem Raum 1, der als der wärmere Raum angesehen wird, soll in einen Außenraum 2 Warmluft abgeführt werden und gleichzeitig aus diesem Außenraum kältere Luft bzw. Frischluft in den Raum 1 eingeführt werden. Hierzu ist in einer Wand 3 eine öffnung 4 angeordnet, in der ein Rohrstück 5 gelagert ist. Dieses Rohrstück 5 steht über die Wandbegrenzung 6 um ein Maß 7 hervor. Innerhalb des Rohrstücks 5 befindet sich eine Doppelschnecke 8, 9, die in einem Aus-Eintrittsverteiler 10, 11 endet dergestalt, daß die eine der Doppelschnecken mit ihrer Austrittskante der Abiuftströmung zugeordnet ist, während die Austrittskante der anderen Schnecke der einströmenden Frischluft zugeordnet ist (vgl. Fig. 2).

Wird nunmehr über einen Antriebsmotor 13 über eine Welle 14 und eine nicht dargestellte Kupplung ein Koaxialgebläse 15 in Rotation versetzt, so wird zufolge der Schaufel- oder Radanordungen 17, 18 aus dem Raum über das Gebläse der Schaufelanordnung 18 Warmluft abgesaugt und gleichzeitig über das Gebläse mit der Beschaufelung 17 Frischluft aus dem Außenraum 2 in den wärmeren Raum 1 transportiert.

Da, wie oben ausgeführt, jede Schnecke der Doppelschnecke 8, 9 voneinander getrennt in einem Aus-Eintrittsverteiler 10, 11 endet, wird die wärmere Abluft über die Schaufelanordnung 18 durch das Gebläse beschleunigt dem Austrittsverteiler 10 zugeführt, während gleichzeitig über den Eintrittsverteiler 11 aus der anderen Schnecke Frischluft beschleunigt in den wärmeren Raum 1 eingespeist wird.

Über die Länge des Rohrstücks 5 fließt nunmehr die wärmere Luft mit abnehmender Geschwindigkeit nach außen, während die einströmende Frischluft mit zunehmender Geschwindigkeit nach innen strömt. Bei diesem Aneinandervorbeiströmen, lediglich getrennt durch die Wandung der Doppelschnecke, findet über die Schneckenwandung eine Wärmeübertragung von der auf der einen Seite der Wandung vorbeiströmenden wärmeren Luft auf die auf der anderen Seite der Wandung entlangströmenden kälteren Luft statt Damit wird in überraschend einfacher Weise eine große Oberfläche geschaffen, die es ermöglicht, auch bei geringen Temperaturunterschieden zwischen den beiden Luftströmungen eine Übertragung von Energie zu bewirken, so daß die zunächst kältere Luftmenge aus dem Außenraum 2 auf ihrem Weg zum Koaxialgebläse ι au^fgewärmt wird, während die zunächst wärmere Luft aus dem Raum 1 allmählich abgekühlt mit einer Temperatur in den Außenraum austritt die unwesentlich verschieden von der Außenraumtemperatur ist Die Vorteile einer derartigen Wärmeübertragung sind , offensichtlich; außerdem wird die Abluft nur mit minimal höherer Geschwindigkeit in den Außenraum 2 entlasten, was eine Lärmbeeinflussung, wie sie sonst durch Abluftgeräusche auftritt, ausschließt, und es wird zum anderen aus dem Außenraum mit zunächst ι geringer Geschwindigkeit Frischluft angesaugt und somit weitgehend ein Mitansaugen von Fremdkörpern vermieden.

Wie in Fig. 1 weiter dargestellt, ist in einem Innenrohrstück 20, welches mit einem Flansch 21 mit einem Anschlußflansch 22 des Rohrstücks 5 mittels Schraubverbindung verbunden ist, der Antriebsmotor 13 zentral angeordnet, während Abluftkanäle 23, die unterhalb von Frischluftkanälen 24 den Antriebsmotor 13 und die Welle 14 umschließen, für einen gezielten Austritt der Frischluft, und einen kompakten Eintritt der Abluft in der Außenwand des Innenrohrstücks 20 vorgesehen sind.

Die Wärmeübertragung ist zu optimieren, wenn die beiden Schnecken der Doppelschnecke 8, 9 im Ein-Austrittsverteiler 10,11 gleich sind.

In Fig. 2 ist durch eine gekrümmte Linie 25 der Einbau von Leitblechen angedeutet; durch Einbau derartiger Leitbleche ist es möglich, dem Koaxialgebläse 15 bereits eine entsprechend vorbereitete Strömung zuzuführen.

1st. wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 dargestellt, das Rohrstück 5 mit seinem Anschlußflansch 22 mit dem inneren Rohrstück 20 mittels dessen Flansch 21 verbunden, so kann im Bereich des Aus-Eintrittsverteilers ein Führungskreuz 26, wie in F i g. 2 schematisch dargestellt, in das Rohrstück 5 eingeschweißt sein und zur eindeutigen konzentrischen Führung des Koaxialgebläses 15 in Bezug auf den Aus-Eintrittsverteiler dienen beispielsweise dergestalt, daß sich die Welle 14 auf eine Zentralführung 27 des Führungskreuzes 26 aufsetzt. Damit ist auch die Gewähr dafür gegeben, daß in diesem Bereich eine eindeutige Führung der Luftströmungen gewährleistet ist und Leckverluste vermieden werden.

Durch Verwenden des Führungskreuzes 26 kann auch die Verbindung zwischen Koaxialgebläse und Antriebsaggregat in einfachster Weise als Steckverbindung durchgeführt werden, da bei Erforderlichwerden der Reparatur oder Reinigung der Abluft- und Zuluftkanäle nach Lösen der Flansche voneinander das Koaxialgebläse 15 in der Verlängerung des Rohrstücks 5 mit dem Überstandsmaß 7 bleiben kann und somit eindeutig vor Beschädigungen geschützt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lüftungsvorrichtung mit einem Wärmeübertrager zum Übertragen von Abluftwärnie auf die Zuluft mit einem !Coaxial-Gebläse für Ab- und Zuluft, das an einer Stirnseite eines Rohrstutzens angeordnet ist, wobei die Ansaugöffnung des Gebläses mit einem ersten, sich durch den Rohrstutzen erstrekkenden Luftkanal und die radial neben der Ansaugöffnung angeordnete Drucköffnung des Gebläses mit einem zweiten sich durch den Rohrstutzen erstreckenden Luftkanal verbunden ist und die beiden Luftkanäle beiderseits einer gemeinsamen, wärmeleitenden Trennwand angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rohrstutzen (5) wenigstens einer der Luftkanäle (8,

9) nach Art eines mit der Achse (27) des Rohrstutzens und der Innenwand des Rohrmantels verbundenen Wendelganges angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wendelgang sich über die ganze radiale Weite des Rohrstutzens (5) erstreckt und der andere Luftkanal die Form eines gleichartigen Wendelganges hat, dessen Windungen axial zwischen den Windungen des ersten Wendelganges angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftkanäle (8, 9) eine in einem kreiszylindrischen Rohrstutzen (5) angeordnete Doppelschnecke sind, daß an einem Ende des jo Rohrstutzens (5) ein Führungskreuz (26) für das Koaxialgebläse (15) vorgesehen ist und daß das Laufrad (17, 18) des Koaxialgebläses (15) innerhalb des Rohrstutzens (5) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläseantriebsaggregat zentral und die Druck- und Ansaugöffnungen (23, 24) übereinander in einem einseitig geschlossenen zylindrischen Innenrohrstück (20) angeordnet sind, das an seiner offenen w Seite einen Flansch (21) trägt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelschnecke mit einem Aus-Einlaßverteiler (10,11) verbunden ist, dessen Eintrittsquerschnitt und dessen Austrittsquerschnitt gleich groß sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus-Einlaßverteiler (10, II) im Bereich der Koaxialgebläse-Ansaugöffnung (Schaufelanordnung 17) Leitbleche (25) trägt (F i g. 2).