DE3017431C2 - Lüftungsvorrichtung für Räume mit zwei getrennten Strömungswegen zur Be- und Entlüftung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lüftungsvorrichtung für Räume mit zwei getrennten Strömungswegen zur Be- und Entlüftung, die für eine rekuperative Wärmerückgewinnung aus dem Entlüftungs-Luftstrom über Wärmeübertrager miteinander in Wirkverbindung stehen, und mit zwangsläufiger Luftförderung in den beiden Strömungswegen durch diesen zugeordnete Radialgebläse, wobei ein und dasselbe Radialgebläse mit seiaem Gebläserad und seinem Gebläsegehäuse jeweils in beide Strömungswege hineinragt, die räumliche Trennung zwischen den beiden Strömungswegen sowohl innerhalb des Gebläserades als auch außerhalb des Gebläserades im Gebläsegehäuse durch Querwände gebildet ist sowie das Gebläserad, die Querwände und das Gebläsegehäuse aus gut wärmeleitendem Werkstoff, z. B. geschwärztem Blech, bestehen.

Eine Lüftungsvorrichtung dieser Gattung ist bekannt durch die DE-OS 27 17 462. Bei dieser Lüftungsvorrichtung ist im Bereich der Längsmitte der Gebläseradschaufeln im Gebläsegehäuse eine Trennwand vorgesehen, deren innerer Begrenzungsrand in einen Spalt zwischen zwei in Axialrichtung mit Abstand nebeneinanderliegende Trennwände des Gebläserades eingreift Die Gebläseradschaufeln erstrecken sich dabei ununterbrochen über die ganze Länge des Gebläserades, d. h, von den beiden äußeren Tragringen durch die beiden mittig im Abstand voneinander angeordneten Trennwände, damit sie neben dem Haupt-Wärmeübertrager zusätzliche Wärmeübertragungsgelemente zwischen dem Belüftungs-Luftstrom und dem Entlüftungs-Luftstrom bilden.

Nachteilig bei dieser Lüftungsvorrichtung ist aber, daß praktisch nur die Beschaufelung des Gebläserades die Wirkung eines Wärmeübertragers hat, während die beiden Trennwände durch den funktionsnotwendig zwischen ihnen vorhandenen Spalt keine Wärme übertragen können. Um trotzdem eine gute Wärmeübertragung zu erreichen, sind deshalb die Gebläseradschaufeln entweder mit sogenannten Wärmerohren versehen, oder aber sie sind selbst als Hohlkörper gestaltet, in denen eine Kälteflüssigkeit eingeschlossen

•»ο ist. Es liegt aber auf der Hand, daß eine Lüftungsvorrichtung mit einem solchen Radialgebläse einen beträchtlichen technischen Aufwand erfordert.

Ein anderer Nachteil, der ebenfalls darauf beruht, daß die Trennwand des Gebläsegehäuses in den Spalt zwischen den beiden Trennwänden des Gebläserades hineinragt, liegt darin, daß eine vollständige Trennung zwischen den beiden Strömungswegen herbeigeführt wird, so daß ein Feuchtigkeitsaustausch zwischen den beiden Luftströmen nicht stattfinden kann und sich damit eine Beeinträchtigung der Wärmerückgewinnung ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lüftungsvorrichtung für Räume der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei welcher der technische Aufwand für das als Wärmeübertrager bzw. Wärmerückgewinner wirkende Radialgebläse vermindert wird und trotzdem eine spürbar verbesserte Mehrfachnutzung der Enthalpie des einen Raum verlassenden Fortluftstromes, dementsprechend also eine höhere Wärmerückgewinnung, erreichbar ist.

Da wesentliche Teile des Wärmeübertragers in ihrer Temperatur den Taupunkt des Fortluftstromes unterschreiten können und diese Temperatur gleichzeitig unter dem Gefrierpunkt liegt, besteht eine weitere Aufgabe der Erfindung darin, eine hieraus resultierende Reif- oder Eisbildung zu verhindern, die den Wärmeübergang verringert und den Druckabfall erhöht.

Die Lösung dieses komplexen Problems wird

erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Kennzeichnungsmerkmale erreicht

Einerseits kann hierdurch nämlich ein Radialgebläse in Benutzung genommen werden, dessin Gebläseradschaufeln in üblicher Weise jeweils aus einem verhältnismäßig dünnwandigen, massiven Material bestehen, das einen guten Wärmefluü ermöglicht, wofür sich besonders Kupferblech eignet. Andererseits ergibt sich durch diese Maßnahmen aber auch ein unmittelbarer Nebenschluß, ein sogenannter by-pass, zwischen dem Forüuftstrom und dem Außenluftstrom, der einen Luftfeuchte-Austausch und damit eine bessere Nutzung der Enthalpie herbeiführt sowie gleichzeitig einer Reif- und Eisbildung entgegenwirkt

Da es in manchen Fällen wünschenswert ist, den Nebenschluß bzw. by-pass zwischen dem Fortluftstrom und dem Außenluftstrom abzusperren und/oder zu regeln, erweist es sich als nützlich, das Merkmal des Patentanspruchs 2 in Gebrauch zu nehmen.

Auch die Nutzung der im Patentanspruch 3 angegebenen Merkmale kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn es darauf ankommt, mit einer Lüftungsvorrichtung gemäß der Erfindung eine Mengenregelung der beiden zueinander im Gegenstrom geführten Luftströme zu erhalten und/oder in gewissem Umfang einen Umluftbetrieb derselben zu ermöglichen.

Da die gleichzeitig als Wärmerückgewinner ausgelegten Radialgebläse zur zwangsläufigen Luftförderung eines Antriebsmotors bedürfen, ist es auch sinnvoll und vorteilhaft, diesen entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 4 anzuordnen. Seine Betriebswärme kann dann nämlich ebenfalls an einen der beiden Luftströme, vorzugsweise an den (kälteren) Außenluftstrom übertragen werden.

Ein besonders wirkungsvoller Aufbau einer Lüftungsvorrichtung gemäß der Erfindung wird schließlich durch die Merkmale erreicht, die im Patentanspruch 5 angegeben sind. Hierdurch wird nämlich nicht nur der als Wärmerückgewinner entsprechend Kategorie III der VDI Richtlinie 2071, Blatt 1, wirksame, zusätzliche Wärmeübertrager im Bereich der größten Temperaturdifferenz zwischen dem Fortluftstrom und dem Außenluftstrom betrieben und damit eine günstige Wärmeübertragung erreicht, sondern der Strömungsweg für den Außenluftstrom wird zusätzlich noch mittelbar durch Strahlungs- und Kontaktwärme aus dem Raum mittelbar beeinflußt, so daß der in den Raum eintretende Zuluftstrom auch hierdurch eine positive Beeinflussung erfährt.

Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Lüftungsvorrichtung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen ausführlich erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in räumlicher Gesamtansicht eine erfindungsgemäße Lüftungsvorrichtung von der Raumseite her gesehen,

Fig.2 eine räumliche Gesamtansicht der Lüftungsvorrichtung nach F i g. 1, jedoch von der Außenseite her betrachtet,

Fig.3 einen Horizontal-Schnitt entsprechend der Linie III-11I durch die Lüftungsvorrichtung nach den F i g. 1 und 2,

F i g. 4 eine raumseitige Ansicht der Lüftungsvorrichtung nach Fig. 1 in Pfeilrichtung IV bei entfernter raumseitiger Gehäuse-Frontplatte,

F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in den F i g. 3 und 4 und

Fig.6 einen der Fig. 5 entsprechenden Schnitt, jedoch durch eine baulich abgewandelte Ausführungsform einer Lüftungsvorrichtung.

Den F i g. 1 und 2 der Zeichnung ist zu entnehmen, daß eine Lüftungsvorrichtung zur Be- und Entlüftung von Räumen ein quaderförmiges Gehäuse 1 aufweist, welches sich aus einem im Querschnitt im wesentlichen ü-förmigen Rinnenprofil 2, einem dessen offene Längsseite verschließenden Frontprofil 3 sowie zwei Endplatten 4 und 5 zusammensetzt

Während die Endplatten 4 und 5 mit dem Rinnenprofil 2 fest oder schwer lösbar verbunden sind, ist das Frontprofil 3 lösbar am Rinnenprofil 2 befestigt, um von der Raumseite her das Innere des Gehäuses 1 auch dann zugänglich zu machen, wenn dieses fest an einer Wand oder an einem Fenster montiert ist Wenigstens das Rinnenprofil 2 und das Frontprofil 3 des Gehäuses 1 sind dabei aus gut wärmeleitendem Werkstoff, wie z. B. Leichtmetall.

In seinem den Profilsteg bildenden Wandteil 6 weist das Rinnenprofil 2 jeweils in der Nähe seiner beiden Enden einen Luftdurchlaß 7 bzw. 8 auf, der beispielsweise eine runde oder rechteckige Umrißform haben kann. Andererseits ist das Frontprofil 3 ebenfalls in der Nähe seiner beiden Enden jeweils mit einem Luftdurchlaßgitter 9 bzw. 10 ausgestattet

Die Luftdurchlaßgitter 9 und 10 lassen sich dabei mit Hilfe von innerhalb des Gehäuses 1 beweglich angeordneten Schiebern oder Andruckplatten bedarfsweise öffnen und schließen, um einen Luftdurchgang zu ermöglichen oder zu verhindern. Die Luftdurchlässe 7 und 8 können mittels rohrartiger Verlängerungsstücke 11 und 12 durch öffnungen in einer Wand oder im Fenster nach außen geführt sein und dort hinter sogenannten Wetterschutzabdeckungen enden.

Dort, wo das Gehäuse 1 der Lüftungsvorrichtung einerseits den Luftdurchlaß 8 und andererseits das Luftdurchlaßgitter 10 aufweist, ist in das Gehäuse 1 ein beidseitig axial ansaugendes Radialgebläse 13 so eingesetzt, daß die eine Ansaugöffnung 15 des Gebläsegehäuses 14 dem Luftdurchlaß 8 und die andere Ansaugöffnung 16 des Gebläsegehäuses 14 dem Luftdurchlaßgitter 10 des Gehäuses zugewendet ist.

Innerhalb des Gebläsegehäuses 14 ist ein einziges Gebläserad 17 drehbar gelagert, dessen sämtliche Schaufeln 18 zwischen zwei Endringen 19 und 20 befestigt und ausgerichtet sind sowie ohne Unterbrechung durch ihrem Querschnitt entsprechend profilierte Schlitze einer Querwand 21 hindurchgeführt sind. An dieser Querwand 21 greift dabei der Läufer eines das Gebläserad 17 antreibenden Elektromotors 22 an, dessen Stator am Gebläsegehäuse 14 fixiert ist.

Innerhalb des Gebläsegehäuses 14 ist, auf gleicher Ebene mit der Querwand 21 des Gebläserades 17 liegend, ortsfest eine Querwand 23 montiert, die den Umfang des Gebläserades nur teilweise, z. B. sichelförmig nach Art eines Ringsegmentes, umgibt, wie das der F i g. 4 entnommen werden kann.

Durch die beiden Querwände 21 und 23 wird das Radialgebläse 13 parallel zur Rotationsebene des Gebläserades 17 in zwei Gebläsehälften 13' und 13" unterteilt, wobei die eine Gebläsehälfte 13' in einen Ausblasstutzen 24' und die andere Gebläsehälfte 13" in einen Ausblasstutzen 24" fördert.

Die Gebläsehälfte 13' des Radialgebläses 13 saugt Au3enluft AU durch den Luftdurchlaß 8 an und fördert sie durch den Ausblasstutzen 24' des Gebläsegehäuses 14 unmittelbar in das Innere des Gehäuses 1. Die Gebläsehälfte 13" saugt gleichzeitig Abluft ABaus dem Rauminneren an und fördert sie durch den Ausblasstut-

zen 24" des Gebläsegehäuses 14 in einen innerhalb des Gehäuses 1 sitzenden Luftführungstrichter 25. Der Eintrittsquerschnitt des Luftführungstrichters 25 entspricht dem Querschnitt des Ausblasstutzens 24" am Gebläsegehäuse 14, während der Austrittsquerschnitt des Luftführungstrichters 25 dem gegenüber vergrößert ausgeführt, jedoch noch kleiner als der lichte Durchlaßqueischnitt des Gehäuses 1 bemessen ist. An den Austrittsquerschnitt des Luftführungstrichters 25 schließt sich ein Wärmeübertrager 26 an, der beispielsweise als Röhren-, insbesondere Rohrbündel-Wärmeübertrager ausgeführt ist und eine dem Luftführungstrichter 25 zugewendete Endwand 27 hat.

In der Endwand 27 münden die Einzelrohre 26' des im Ausführungsbeispiel gezeigten Wärmeübertragers 26 mit ihrem lichten Querschnitt aus, so daß die von der Gebläsehälfte 13" geförderte Abluft AS die Einzelrohre 26' innen durchströmt. Am anderen Ende des Wärmeübertragers 26 ist eine der Endwand 27 entsprechende Endwand 28 vorgesehen, die der die Einzelrohre 26' des Wärmeübertragers 26 ebenfalls mit ihrem lichten Querschnitt ausmünden. Mit der Endwand 28 liegt der Wärmeübertrager 26 am Einlaufende eines weiteren Luftführungstrichters 29 an, welcher auslaßseitig mit dem Luftdurchlaß 7 in Verbindung steht Der Einlaufquerschnitt des Luftführungstrichters 29 ist so bemessen, daß er die Auslaßöffnungen sämtlicher Einzelrohre 26' umfaßt, jedoch kleiner als der lichte Querschnitt des Gehäuses 1 ist

Die den Wärmeübertrager 26 verlassende Luft wird also als Fortluft FO nach außen geleitet

Wie bereits erwähnt wurde, fördert die Gebläsehälfte 13' die Außenluft AU durch den Ausblasstutzen 24' unmittelbar in den freien Querschnitt des Gehäuses 1. Diese Außenluft A U umströmt dabei den Wärmeübertrager 26 an seiner Außenseite und tritt dann am Luftdurchlaßgitter 9 als Zuluft ZU in das Rauminnere.

Zwischen der Abluft ABund der Außenluft AUfindet auf rekuperativem Wege eine Wärmeübertragung statt, dergestalt daß der (warmen) Abluft AB Wärme entzogen wird, bevor diese als Fortluft FO nach außen tritt Die vom Wärmeübertrager 26 aufgenommene Wärme wird dann an die (kalte) Außenluft AU als Rück wärme übertragen, bevor diese als Zuluft ZU in das Rauminnere gelangt

Falls das aus gut wärmeleitendem Werkstoff, z. B. Leichtmetall, bestehende Gehäuse 1 der Lüftungsvorrichtung im Rauminneren liegend vorgesehen wird, nehmen dessen Wandungen ebenfalls Wärme aus dem Rauminneren auf und übertragen diese rekuperativ an die Außenluft AU bevor diese als Zuluft ZU in das Raürr.iiiüere gelangt Die Vorwärmung der Zuiufi ZU wird dadurch weiter begünstigt

Der Wärmeübertrager 26 muß nicht unbedingt in der aus den Fig.3 bis 5 ersichtlichen Art und Weise als Rohrbündel-Wärmeübertrager ausgeführt sein, bei dem die Einzelrohre 26' in die Endwände 27 und 28 eingesetzt sind. Vielmehr könnte er auch in der aus Fig.6 ersichtlichen Weise als Platten-Wärmeübertrager gestaltet sein, bei dem die einzelnen Röhren 26" von in die Plattenfläche eingeformten Sicken gebildet sind.

Mehrere solcher Wärmeübertrager-Platten 30 sind dann mit seitlichem Abstand voneinander zwischen den Endwänden 27 und 28 gehalten, von denen jede, dort wo sie sich an den lichten Querschnitt der Röhren 26" anschließt, einen entsprechenden Durchlaß aufweist.

In jedem Falle haben die Einzelrohre 26' bzw. die Röhren 26" des Wärmeaustauschers 26 einen möglichst geradlinigen Verlauf. Der Wärmeübertrager 26 läßt sich bei abgenommenem Frontprofil 3 quer zu seiner

ίο Längsachse zwischen die beiden Luftführungstrichter 25 und 29 in das Gehäuse herausnehmbar einsetzen. Auf diese Art und Weise ist eine besonders einfache Reinigungsmöglichkeit für den Wärmeübertrager 26 gewährleistet.

Um einen möglichst intensiven Berührungskontakt der im Gehäuse 1 geführten Außenluft AU mit dem Wärmeübertrager 26 zu erreichen, bevor diese als Zuluft ZU in das Rauminnere gelangt, ruht der Wärmeübertrager 26 im Gehäuse 1 auf quer zu seiner Längsrichtung verlaufenden Luft-Leitwänden 31, welche entweder am Wärmeübertrager 26 selbst oder aber im Gehäuse 1 befestigt sein können.

Wie bereits erwähnt wurde, umgibt die im Gebläsegehäuse 14 gehaltene Querwand 23 den Umfang des Gebläserades 17 nur teilweise, z. B. sichelförmig nach Art eines Ringsegmentes. Hierdurch stellt sich in dem nicht von der Querwand 23 abgesperrten Querschnittsberoich des Gebläsegehäuses 14 zwischen dem Außenluftstrom AU und dem Abluftstrom Aßein Luft-Bypass ein, in dem ein Luftfeuchte-Austausch stattfindet Durch Einstellung der Größe dieses Luft-Bypasses, z. B. durch eine in Umfangsrichtung verstellbare Anordnung der sichelförmigen Querwand 23, wie sie in Fig.4 durch strichpunktierte Linien angedeutet ist läßt sich dabei einer Reif- oder Eisbildung entgegenwirken, die sich bei Unterschreiten der Taupunkttemperatur an der Wärmeübertragungsfläche einstellen könnte.

Wird die das Gebläserad 17 umgebende Querwand 23 innerhalb des Gebläsegehäuses 14 und/oder die innerhalb des Gebläserades 17 untergebrachte Querwand 21 in Axialrichtung relativ zum Gebläserad 17 versteilbar gemacht, dann kann nicht nur eine quantitative Mengenregelung zwischen dem Außenluftstrom AU und dem Abluftstrom AB erreicht werden.

Vielmehr macht es die Einstellung einer axialen Versetztlage zwischen den beiden Querwänden 21 und 23 auch möglich, der Lüftungsvorrichtung in gewissem Umfang auch ein Umluft-Betriebsverhalten zu geben. Es wird dann nämlich ein gewisser Volumenanteil aus dem Abluftstrom ABm den Außenluftstrom AU eingespeist bevor dieser als Zuluftstrom ZU in das Rauminnere eintreten kann.

Sofern die Querwände 21 und 23 des Radialgebläses 13 zwecks Erzielung der vorstehend beschriebenen Wirkungen relativ zum Gebläsegehäuse 14 und zum Gebläserad 17 verstellbar vorgesehen sind, können ihnen auch kraftbetätigte Stellorgane zugeordnet werden, die sich in Abhängigkeit von unterschiedlichen Umweltverhältnissen durch Fühlsonden selbsttätig steuern lassen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Lüftungsvorrichtung für Räume mit zwei getrennten Strömungswegen zur Be- und Entlüftung, die für eine rekuperative Wärmerückgewinnung aus dem Entlüftungs-Luftstrom über Wärmeübertrager miteinander in Wirkverbindung stehen, und mit zwangsläufiger Luftförderung in den beiden Strömungswegen durch diesen zugeordnete Radialgebläse, wobei ein und dasselbe Radialgebläse mit seinem Gebläserad und seinem Gebläsegehäuse jeweils in beide Strömungswege hineinragt, die räumliche Trennung zwischen den beiden Strömungswegen sowohl innerhalb des Gebläserades als auch außerhalb des Gebläserades im Gebläsegehäuse durch Querwände gebildet ist sowie das Gebläserad, die Querwände und das Gebläregehäuse aus gut wärmeleitendem Werkstoff, z. B. geschwärztem Blech, bestehen, dadurchgekennzeichnet, daß die im Gebläsegehäuse (14) gehaltene Querwand (23) den Umfang des Gebläserades (17) nur teilweise, z. B. sichelförmig nach Art eines Ringsegmentes, umgibt und im Gebläserad (17) nur eine Querwand (21) sitzt, deren Außenrand radialen Abstand von der Querwand (23) im Gebläsegehäuse (14) hat.

2. Lüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des die Querwand (23) bildenden, sichelförmigen Ringsegmentes in Umfangsrichtung des Gebläserades (17) verstellbar ist

3. Lüftungsvorrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Gebläserad (17) umgebende Querwand {23) des Gebläsegehäuses (14) und/oder die innerhalb des Gebläserades (17) sitzende Querwand (21) in Axialrichtung relativ zum Gebläserad (17) und/oder Gebläsegehäuse (14) verstellbar ist.

4. Lüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (21) des Radialgebläses (13) an oder in der innerhalb des Gebläserades (17) angeordneten Querwand (21), z. B. an der dem kälteren Luftstrom zugewendeten Seite derselben, sitzt.

5. Lüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Radialgebläse (13) in Strömungsrichtung der Luft vor dem Wärmeübertrager (26) in den Strömungswegen (AL-ZU) und (AB-FO) sitzt, und daß der Wärmeübertrager (26) und das Radialgebläse (13) gemeinsam von einem Luftführungsgehäuse (1) umgeben sind, das ebenfalls aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff, z. B. Leichtmetall, besteht, das unmittelbar den Strömungsweg (AL-ZU) für den Außenbzw. Belüftungs-Luftstrom umschließt und in das die Ausblasseite (24') der einen Gehäusehälfte (13') des Radialgebläses (13) frei ausmündet; während der Strömungsweg (AB-FO) für den Fort- bzw. Entlüftungs-Luftstrom beidseitig des Wärmeübertragers (26) durch Luftführungstrichter (25, 29) gegen das Luftführungsgehäuse (1) begrenzt ist, von denen einer (25) sich an die Ausblasseite (24") der zweiten Hälfte (13") des Gebläsegehäuses (14) anschließt.