DE3424315A1

DE3424315A1 - Waerme und feuchtigkeit tauschendes bauelement fuer anlagen zur beheizung von gebaeuden

Info

Publication number: DE3424315A1
Application number: DE3424315A
Authority: DE
Inventors: Dieter 3002 Wedemark Kronauer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-07-02
Filing date: 1984-07-02
Publication date: 1986-01-09

Description

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DiPL.-PHYS. DR. WALTHER JUNIUS 3 Hannover

WOLFSTRASSE 24 · TELEFON (05 11) 83 45 30

12. Juni 1984 Meine Akte: 837

Dieter Kronauer, Hellendorfer Weg 20, 3002 Wedemark 1

Wärme -und Feuchtigkeit tauschendes Bauelement für Anlagen

zur Beheizung von Gebäuden

Die Erfindung "betrifft ein Wärme und Feuchtigkeit tauschendes Bauelement für Anlagen zur Beheizung von Gebäuden, ί "bestehend aus einem Gefäß, in dem Wasser einer Heizungsanlage und Luft mit einer Grenzfläche zwischen "beiden enthalten sind.

Bisher versucht die Technik in Heizungsanlagen für Gebäude die Medien Wasser und Luft streng voneinander zu trennen, um Korrosionsschäden an aus Metall hergestellten Rohrleitungen, Heizkörpern, Armaturen und Kesseln zu vermeiden« Während vor 30 Jahren noch mit Schwerkraft als Drawälzantrieb betriebene Heizungsanlagen ein offenes Ausdehnungsgefäß - oft ohne Umwälzung - hatten, in dem Wasser der Heizungsanlage mit Luft der Atmosphäre in Berührung kam, ist man heute dazu übergegangen, nur noch geschlossene. Anlagen zu bauen, in denen in geschlossenen Ausdehnungsgefäßen das Wasser der Heizungsanlage von einem Gas als leicht komprimierbarem •Jfedium durch eine Membran getrennt ist. Das gilt auch für Niedertemperaturani.agen, z.B. für Fußbodenheizungen, in denen mehr und mehr Bauteile aus Kunststoff "Verwendung finden,

die nicht oder in sehr viel geringerem Ausmaß korrosionsempfindlich sind·

Um diese strenge Trennung Wasser-Luft ist man auch in großen Anlagen stets "bemüht gewesen, in denen man im Bereich der Wärmeerzeugung Wärmetauscher eingesetzt hat· Die hier verwendeten Wärmetauscher wurden aus Metall gebaut und trennten Wärme abgebende Luft oder Gase hermetisch von Wärme aufnehmendem Wasser, Diese Wärmetauscher wiesen niemals besonders gute Wirkungsgrade auf.

Die Entwicklung von Niedertemperatur-Heizungsanlagen, insbesondere Fußbodenheizungen, bringt die Möglichkeit der Nutzung von Abfallwärmequellen und von bisher nicht benutzten Speichermedien, aber auch des Aufbaues von Heizungsanlagen aus immer mehr aus Kunststoff hergestellten Bauteilen mit sich. Abfallwärmequellen sind umso billiger, je niedriger deren Temperatur ist. Diese Wärmequellen zu nutzen, bringt das Erfordernis der Benutzung von Wärmetauschern sehr hohen Wirkungsgrades mit sich.

Aber auch die Benutzung neuer Speichermöglichkeiten läßt sich nur dann wirtschaftlich durchführen, wenn Wärmetauscher hohen Wirkungsgrades zur Verfügung stehen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen höchst einfach aufgebauten Wärmetauscher hohen Wirkungsgrades zu schaffen, der für die Nutzung von Abfallwärmequellen und für -die Anwendung bisher nicht genutzter Speichermöglichkeitea. geeignet ist.

Die Erfindung besteht darin, daß das Gefäß mindestens einen Siebboden enthält, daß oberhalb ;jedes Siebbodens ein Zulauf- und ein Ablaufstutzen für Wasser angeordnet ist, und daß unter dem untersten Siebboden ein Luftzufuhr stutzen angeordnet ist.

Ein derartiger Wärmetauscher zeichnet sich, durch einen "besonders hohexL^irkungsgrad aus, der über 94% liegen kann, weil die wärmeabgebende Luft durch den Siebboden in sehr viele Luftblasen kleinen I>urchmessers geteilt wird und dadurch eine große Oberfläche entwickelt wird, über die die Luft ihre Wärme abgibt.

In Hiedertemperatur-Heizungsanlagen entwickelt der in das Wasser aus der Luft eingetragene Sauerstoff nicht die Korrosionswirkungen, die er bei Hochtemperaturanlagen aufweist» Niedertemperatur-Heizungsanlagen sind aber auch dazu prädestiniert, aus Kunststoffbauteilen aufgebaut zu sein, Sauerstoffreiches Heizungswasser niedriger Temperatur übt hier kaum Korrosionswirkungen aus. Daher ist der erfindungsgemäße Wärmetauscher insbesondere für Niedertemperatur-Heizungsanlagen geeignet. Er bringt die Möglichkeit mit sich, auch Abfallwärmequellen zu nutzen, die f bisher nicht benutzbar waren.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher kann auch dort eingesetzt werden, wo ein geschlossener Luftkreislauf und ein geschlossener Wasserkreislauf vorhanden sein sollen, die sich im Wärmetauscher berühren. In diesem !"alle ist es zweckmäßig, wenn das Gefäß geschlossen ist und wenn über dem obersten Siebboden ein Luftabfuhrstutzen angeordnet ist.

Pur die Erzielung hoher Wirkungsgrade bei kurzen Verweil-.zeiten im Wärmetauscher ist es zweckmäßig, wenn jeweils ein in einer höheren Etage angeordneter Wasserablaufstutzen mit einem in einer darunter gelegenen Etage angeordneten Wasserzulaufstutzen verbunden ist. Denn dann bewegen sich Wasser und Luft im Gegenstrom.

Damit über jedem Siebboden immer genug zu erwärmendes Wasser steht, ist es zweckmäßig, wenn in vorgegebenem

Abstand oberhalb jedes Siebbodens ein Geber eines Pegelmeßgerätes angeordnet ist und wenn in der Leitung, die vom darüber angeordneten Siebboden in den Raum unterhalb dieses Siebbodens führt, ein diesem Pegelmeßgerät zugeordnetes Yentil angeordnet ist.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher befeuchtet während des Wärmetausches selbst trockene Luft so stark, daß die luft mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 100% oder nahezu 100% den Wärmetauscher verläßt. Das prädestiniert diesen Wärmetauscher für den Einsatz in einer Speicherheizung mit dem bisher nicht benutzten Speichermedium, das bei Feuchtigkeitsaufnähme Wärme abgibt, wie das bei Alumosilikat Al₂O, + SiO₂ der Pail ist. In diesem Falle ist es zweckmäßig, wenn der Luftabfuhrstutzen des Siebbodengefäßes mit dem Lufteingangsstutzen eines Adsorbergefäßes verbunden ist, das mit einem der Luft Feuchtigkeit entziehenden Material, das beim Feuchtigkeitsentzug Wärme abgibt, gefüllt ist, und wenn der Lufteingangsstutzen des Siebbodengefäßes mit dem Luftausgangsstutzen des Adsorbergefäßes verbunden ist. Hierdurch entstehen zwei geschlossene Kreisläufe, einer für Wasser_? einer für Luft, die sich lediglich im Wärmetauseher miteinander mischen, dort aber auch wieder voneinander getrennt werden.

Der Adsorber ist dabei entweder abnehmbar und austauschbar in die Anlage eingebaut, damit er für eine Regenerierung ausgetauscht werden kann, oder er ist mit Ventilen so aus dem Kreislauf ausschaltbar, daß er in einen Regenerationskreislauf einschaltbar ist·

Vorteilhaft ist es, wenn der -Sieblochdurchmesser 3 mm beträgt.

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in

der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert· Eszeigen:

Pig, 1 einen Schnitt durch einen einstufigen Wärmetauscher,

Hg. 2 einen Schnitt durch einen mehrstufigen Wärmetauscher,

Pig· 3 einen Schnitt durch eine aus Wärmetauscher und Speicher "bestehende Anlage.

Der geschlossene Behälter 1 weist einen Siebboden 2 mit einer Yielzahl von Löchern 3 mit einem Durchmesser von 3 mn auf. Unter diesem Siebboden ist ein Zufuhrstutzen 4 für die Zufuhr von Gas vorgesehen, das Wärme abgeben soll· Dieses Gas wird durch ein Gebläse so stark unter Druck gesetzt, daß nur Gas durch die löcher 3 von unten nach oben durchtritt, nicht aber Wasser 5 von oben _t> nach unten. Das durch die Löcher 3 durchtretende Gas steigt in dem Wasser oberhalb des Siebbodens in Form von ι Schwärmen von Gasblasen auf, die ihre Wärme an das Wasser abgeben. Durch den Gasaustrittsstutzen 6 verläßt das Gas den geschlossenen Behälter 1. Oberhalb des Siebbodens 2 weist der Behälter einen Zulaufstutzen 7 "und einen Ablaufstutzen 8 auf»

Der Behälter 11 der Pig, 2 weist drei übereinander angeordnete Siebboden 21,22,23 auf, über denen jeweils in einer dicken Schicht 51,52,53 Wasser steht. Dieses Wasser fließt durch den Zulaufstutzen 7 in den Raum oberhalb des obersten Siebbodens 21 ein, durch den Ablaufstutzen 81 in die Rohrleitung 91 und von dort durch den Einlaufstutzen 71 in den Saum über dem mittleren Siebboden 22_# Von dort fließt es durch den Auslaufstutzen 82 in die Rohrleitung 92 und dann über den Einlaufstutzen 72 in den Raum über den untersten Siebboden 23. Aus diesem Raum fließt es

durch den Auslaufstutzen 8 in die Rohrleitung 93. Je höher ein Siebboden 21,22,23 angeordnet ist, desto kleiner ist die Durchtrittsfläche, sei es, daß der lochdurchmesser kleiner wird, sei es, daß die Iiochanzahl kleiner wird.

Oberhalb eines jeden Siebbodens 21,22,23 ist in bestimmtem Abstand der Geber 10 eines Pegelmeßgerätes 11 angeordnet. Mit diesem wird jeweils ein Ventil 12 gesteuert, welches in der Rohrleitung 91,92,93 angeordnet ist. Diese Ventile dienen dazu, jeweils eine bestimmte Schichthöhe an Wasser über jedem Siebboden 21,22,23 aufrechtzuerhalten.

In der Ausführungsform der Pig. 3 ist der Gasaustrittsstutzen 6 mit einem Rohr 13 verbunden, mit dem das Gas in den Adsorberbehälter 14 geleitet wird. Der Gaseintrittsstutzen 4 in dem Wärmetauscher 11 ist mit einem Rohr 15 verbunden, das zum Gasaustrittsstutzen 16 des Adsorberbehälters 14 führt. In diesem lagert zwischen zwei Siebboden 17,18 die Feuchtigkeit absorbierende Masse 19. Ein Gebläse 20 in der Rohrleitung 15 bewirkt die Umwälzung. Die Masse 19 setzt bei Feuehtigkeitsaufnahme Wärme frei. Der Adsorberbehälter 14 wirkt somit als Wärmespeicher.

Pur die Regenerierung kann der Adsorberbehälter 14 an den Anschlüssen 24,25 von den Rohrleitungen 13,15 abgetrennt werden. Ist der Adsorberbehälter 14 stationär, so wird die Regenerierung über eine Heizvorrichtung 26, die z.B. mit Nachtstrom gespeist wird, und eine Kondensiervorrichtung 27 vorgenommen, die durch eine Wärmepumpe bzw. Kältemaschine 28 betrieben wird. Die dabei anfallende Wärme wird der Heizvorrichtung 26 zusätzlich zugeführt. Eine Beipaßleitung 29 wird durch Öffnen des

Jentiles 30 in Form eines Schiebers oder einer luftklappe' geöffnet^-die Ventile 30,31 werden geschlossen, damit der Wärmetauscher 11 abgekoppelt ist. Das Gebläse 20 wird während der Regeneration mit umgekehrter Dreh- und Pörderrichirung angetrieben.

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Leerseite -

Claims

Ansprüche

Η.) Wärme und Feuchtigkeit tauschendes Bauelement ' für Anlagen zur Beheizung von Gebäuden, bestehend aus einem Gefäß, in dem Wasser einer -Heizungsanlage und Luft mit einer Grenzfläche zwischen beiden—enthalten sind,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Gefäß (1) mindestens einen Siebboden (2) enthält, .

daß oberhalb jades Siebbodens (2^21,22,23) ein Zu- ~ lauf- (7) und ein Ablaufstutzen (8) für Wasser angeordnet ist,

und daß unter dem untersten Siebboden (23) ein luftzufuhrstutzen (4) angeordnet ist.
2. Bauelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Gefäß (1) geschlossen ist und daß über dem obersten Siebboden (2) ein Luftabfuhrstutzen (6) angeordnet ist.
3. Bauelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß jeweils ein in einer höheren Etage angeordneter Wasserablaufstutzen mit einem in einer daruntergelegenen Etage, die durch zwei übereinander liegende Siebbo den (21,22,23) gebildet ist, angeordneten Wasserzulauf stutzen verbunden ist.
4. Bauelement nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß in vorgegebenem Abstand oberhalb jedes Siebbodens (21,22,23) ein Geber (10) eines Pegelmeßgerätes (11) angeordnet ist,
und daß in der Leitung (91,92,93), die vom darüber an-

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geordneten Siebboden (21,22,23) in den Raum
unterhalb dieses Siet>"bodens (21,22,23) fuhrt, ein diesem Pegelmeßgerät (11) zugeordnetes Ventil (12) angeordnet ist.
5, Bauelement nach Anspruch. 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß der luftabf uhrstutzen (6) des Siebbodengefäßes (1) mit dem Lufteingangssttteen eines Adsorbergefäßes (14) verbunden ist, das mit einem der Luft Feuchtigkeit entziehenden Material (19), das beim Feuchtigkeitsentzug Wärme abgibt, gefüllt ist,
und daß der I/ufteingangsstutzen (4) des Siebbodengefäßes (1) mit dem luftausgangsstutzen (16) des Adsorbergefäßes verbunden ist.
6. Bauelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Sieblochdurchmesser 3 mm beträgt.