DE3502131A1 - Heat exchanger for improving room air - Google Patents
Heat exchanger for improving room airInfo
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Abstract
Description
Wärmeaustauscher zur Raumluftverbesserung Heat exchangers for improving the air in the room
Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher zur Raumluftverbesserung, insbesondere von Stalluft, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a heat exchanger for improving room air, in particular of stable air, according to the preamble of claim 1.
Zur Raumluftverbesserung in Ställen für Tierhaltung, insbesondere für Rinder- oder Schweinehaltung, ist es bekannt, zur Stalluft-Verbesserung Wärmetauscher einzusetzen, die die Aufgabe haben, die mit hoher Luftfeuchtigkeit angereicherte Stalluft aus dem Stall zu entfernen und dabei die in ihr enthaltene Wärme an die zuzuführende Frischluft abzugeben. Der Vorteil des Einsatzes von Wärmeaustauschern liegt vor allem darin, daß bei wärmebedürftigen Tieren Heizenergie gespart werden kann und nicht mehr extrem kalte Zuluft in den Stall gelangt. Durch die Absenkung der Luftfeuchtigkeit wirkt sich die Vorwärmung günstig auf die Gesundheit der Tiere aus. An kalten Tagen ist es nicht mehr erforderlich, die Zuluft besonders zu reduzieren. Es erfolgt eine intensivere Durchlüftung der Ställe, durch die das Stallklima und die tierische Leistung verbessert werden.For improving the air quality in stables for keeping animals, in particular For cattle or pig farming, it is known to use heat exchangers to improve the air in the barn use that have the task of enriched with high humidity To remove stall air from the stall and thereby the heat it contains to the to release fresh air to be supplied. The advantage of using heat exchangers is mainly due to the fact that heating energy is saved in animals that need warmth and no longer extremely cold supply air can get into the barn. By lowering the air humidity, the preheating has a beneficial effect on health the Animals out. On cold days it is no longer necessary, especially the supply air to reduce. There is a more intensive ventilation of the stables, through which the Barn climate and animal performance are improved.
Wärmeaustauscher, deren Meßwerte unter Laborbedingungen günstig erscheinen, sind jedoch im praktischen Einsatz nicht ohne weiteres für die Zwecke in Ställen geeignet. Dies liegt insbesondere darin, daß die Abluft aus Ställen stark schmutzhaltig ist und daß dieser Schmutz sich zusammen mit dem Niederschlag infolge der Luftfeuchtigkeit auf den Wärmeaustauschflächen niederschlägt und damit deren Wirkungsgrad beträchtlich verringert.Heat exchangers, the measured values of which appear favorable under laboratory conditions, however, they are not readily available in practical use for purposes in stables suitable. This is particularly due to the fact that the exhaust air from stables is very dirty is and that this dirt is together with the precipitation as a result of the humidity precipitates on the heat exchange surfaces and thus their efficiency is considerable decreased.
In der Praxis haben sich drei Grundprinzipien durchgesetzt, nämlich Wärmeaustausch über Kunststoff-Folien, Kunststoffrohre und Glasrohre. Glasrohre weisen zwar den besten Wärmeübergang auf, jedoch sind deren Kosten am höchsten. Zur Vermeidung der Verschmutzung weisen alle bekannten Systeme glatte Oberflächen auf, die in bestimmten zeitlichen Abständen zu reinigen sind. Dafür ist ein guter Zugang zu den Austauschflächen notwendig, sowie damit verbunden eine erhöhte bauliche Kompliziertheit.In practice, three basic principles have prevailed, namely Heat exchange via plastic foils, plastic pipes and glass pipes. Glass tubes have the best heat transfer, but their costs are the highest. To avoid contamination, all known systems have smooth surfaces that are to be cleaned at certain time intervals. For that is a good one Access to the exchange areas is necessary, as well as an associated increased structural Complexity.
Das Erfordernis der regelmäßigen Reinigung, um einen ausreichenden Wirkungsgrad zu erhalten, und der teueren Austauschflächen hat dazu geführt, daß sich Wärmeaustauscher in Ställen nur spärlich durchsetzen.The requirement of regular cleaning to get an adequate To maintain efficiency, and the expensive exchange surfaces has meant that Heat exchangers are only sparingly established in stables.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeaustauscher anzugeben, der einen hohen Wirkungsgrad aufweist, einfach im Aufbau ist, einen auch bei starker Verschmutzung hohen, über lange Zeit zu erhaltenden Wirkungsgrad aufweist und eine lichte Reinigung ermöglicht.The invention is based on the object of specifying a heat exchanger, which has a high degree of efficiency, is simple in construction, even with a strong one Pollution has a high efficiency that can be maintained over a long period of time and a allows easy cleaning.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the invention specified in claim 1. Advantageous further developments of the invention are specified in the subclaims.
Die erfindungsgemäße Ausführung des Wärmeaustauschers ermöglicht es, auf einfache Weise einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen, der über lange Zeit erhalten bleibt.The inventive design of the heat exchanger makes it possible in a simple way to achieve a high level of efficiency that is maintained over a long period of time remain.
Durch die besondere Struktur der Wärmeaustausch-Flächen hat die nicht zu vermeidende Verschmutzung nur geringen Einfluß auf den Wirkungsgrad. Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher hat den besonderen Vorteil, daß seine Struktur einen Selbstreinigungseffekt aufweist, der es ermöglicht, den Wärmeaustauscher nahezu über eine gesamte Saison zu betreiben, ohne daß eine Zwischenreinigung erforderlich wäre.Due to the special structure of the heat exchange surfaces, it does not Contamination to be avoided only has a small effect on the efficiency. The inventive Heat exchanger has the particular advantage that its structure has a self-cleaning effect which makes it possible to use the heat exchanger for almost an entire season to operate without intermediate cleaning being necessary.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail below with the aid of an exemplary embodiment explained.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher, Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch ein Austauscherrohr.Fig. 1 shows a longitudinal section through a heat exchanger according to the invention, Fig. 2 shows a longitudinal section through an exchanger tube.
Der in Fig. 1 dargestellte Wärmeaustauscher weist ein langgestrecktes, im Querschnitt etwa rechteckförmiges Gehäuse 1 auf, dessen Seitenwände vorzugsweise aus Edelstahl bestehen. Dieses Material widersteht im hohen Maße den aggressiven Dämpfen der Stalluft. Der Wärmeaustauscher weist einen Frischluft-Bpreich auf, der eine öffnung 2 enthält, über die Frischluft von außen zugeführt werden kann. Am anderen Ende des Wärmeaustauschers befindet sich ein Ventilator 6, der die durch den Wärmeaustauscher geleitete Frischluft in den Stall abführt. In der Nähe des Frischluft-Auslasses 3 befindet sich der Abluft-Einlaß 4, von dem aus die Abluft durch die Wärmetauscher-Rohre 9 zur anderen Seite des Wärmeaustauschers geführt wird und dort über einen Ventilator 7 nach außen abgegeben wird.The heat exchanger shown in Fig. 1 has an elongated, in cross section approximately rectangular housing 1, the side walls preferably made of stainless steel. This material resists aggressive ones to a high degree Steaming the stable air. The heat exchanger has a fresh air Bpreich, the contains an opening 2 through which fresh air can be supplied from the outside. At the the other end of the heat exchanger is a fan 6, which through the heat exchanger discharges fresh air into the house. In the vicinity of the Fresh air outlet 3 is the exhaust air inlet 4, of the from the exhaust air through the heat exchanger tubes 9 to the other side of the heat exchanger is performed and is released there via a fan 7 to the outside.
Zu- und Abluft-Bereich des Wärmeaustauschers sind quasi luftdicht gegeneinander abgeschlossen.The air inlet and outlet areas of the heat exchanger are more or less airtight completed against each other.
Im Ausführungsbeispiel wird die Abluft durch die Wärmetauscher-Rohre 9 hindurchgeführt, während die Frischluft die Wärmetauscher-Rohre 9 umspült. Obwohl eine derartige Ausführungsform sich in der Praxis bewährt hat, ist auch eine umgekehrte Anordnung möglich. Über die Wärmeaustauschflächen der Wärmetauscher-Rohre 9 wird die in der Abluft enthaltene Wärme an die Zuluft abgegeben. Diese wird dadurch erwärmt und ist daher zur Belüftung besser geeignet als die unerwärmte Außenluft.In the exemplary embodiment, the exhaust air is through the heat exchanger tubes 9 passed through while the fresh air washes around the heat exchanger tubes 9. Even though Such an embodiment has proven itself in practice is also the other way round Arrangement possible. About the heat exchange surfaces of the heat exchanger tubes 9 is the heat contained in the exhaust air is transferred to the supply air. This heats it up and is therefore more suitable for ventilation than the unheated outside air.
Erfindungsgemäß bestehen die Wärmeaustausch-Rohre 9 aus dünnwandigen Kunststoff-Rohren, die in Längsrichtung des Gehäuses 1 angeordnet sind und die in Axialrichtung eine mäanderförmige Wandstruktur aufweisen. Diese Wandsstruktur hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen Die mäanderförmige Struktur führt dazu, daß sich Verschmutzungen praktisch nur in den Vertiefungen niederschlagen, wie in Fig.2 dargestellt. Die zum Wärmeaustausch ursprünglich zur Verfügung stehende Fläche der Abschnitte 11, 12 und 13 ist damit zwar reduziert, jedoch noch ausreichend groß, da die durch die Rohre hindurchgeführte Luft im wesentlichen entlang der inneren Abschnitte 12 entlangstreicht. Hingegen ist durch eine besondere Führung der die Rohre umstreichenden Frischluft gewährleistet, daß die Frischluft insbesondere durch die äußeren Vertiefungen 15 hindurchstreicht und damit weiterhin in gutem Kontakt mit der Austauschfläche 12 bleibt. Die Vertiefungen 14 sind ausreichend groß, um den Schmutz für eine Saison aufzunehmen, ohne daß an der Innenseite der Abschnitte 12 eine nennenswerte Verschmutzung auftritt. Es hat sich gezeigt, daß bei starker Erwärmung der Außenluft im Frühjahr ohne eine weitere Durchführung der Abluft durch die Wärmetauscher-Rohre die Verschmutzungen innerhalb der Vertiefungen 14 austrocknen und verkrusten, so daß sie nach Durchblasen mit Luft als Schmutzkrümel aus den Vertiefungen 14 herausfallen und abgeführt werden können. Durch diese quasi Selbstreinigung sind die Wärmetauscher-Rohre 9 wieder für die nächste Saison gereinigt. Eine spezielle Reinigung während des Saisonbetriebes ist nicht erforderlich.According to the invention, the heat exchange tubes 9 consist of thin-walled Plastic pipes which are arranged in the longitudinal direction of the housing 1 and which are in Have a meandering wall structure in the axial direction. This wall structure has proved to be particularly advantageous The meandering structure leads to that dirt is practically only reflected in the depressions, as in Fig. 2 shown. The area originally available for heat exchange the sections 11, 12 and 13 are thus reduced, but still sufficiently large, since the air passed through the tubes is essentially along the inner Strokes along sections 12. On the other hand, through a special leadership, the Pipes sweeping fresh air ensures that the fresh air in particular through the outer depressions 15 passes through and thus continues to be in good contact with the exchange surface 12 remains. The recesses 14 are sufficiently large to to absorb the dirt for a season without leaving the inside of the sections 12 significant pollution occurs. It has been shown that with strong warming the outside air in the spring without any further implementation the exhaust air through the heat exchanger tubes, the contamination within the wells 14 dry out and crust, so that they appear as crumbs of dirt after blowing through with air fall out of the depressions 14 and can be discharged. Through this, so to speak Self-cleaning, the heat exchanger tubes 9 are cleaned again for the next season. Special cleaning during seasonal operation is not required.
Die Wärmetauscher-Rohre 9 bestehen vorzugsweise aus Polyäthylen, es kann jedoch auch ein anderes Kunststoff-Material verwendet werden, daß einen ausreichend hohen Wärmedurchgangs-Kooffizienten aufweist. Als Wärmeaustauscher-Rohre haben sich als besonders geeignet sogenannte ungelochte Drainagerohre erwiesen, die in der Drainagetechnik für völlig andere Zwecke eingesetzt werden. Derartige Rohre weisen jedoch eine mäanderförmige Struktur auf, die für die Zwecke der Erfindung geeignet ist.The heat exchanger tubes 9 are preferably made of polyethylene, it However, another plastic material can also be used that is sufficient has high heat transfer coefficients. As heat exchanger tubes have proven so-called unperforated drainage pipes have proven to be particularly suitable, which are used in the Drainage technology can be used for completely different purposes. Such tubes have however, a meandering structure which is suitable for the purposes of the invention is.
In dem Gehäuse 1 des Wärmeaustauschers sind die Rohre gegeneinander versetzt in mehreren Lagen mit Abstand zueinander angeordnet. Von den Seitenwänden des Gehäuses 1 ausgehend, ragen erfindungsgemäß Trennwände 10 über wenigstens die Hälfte der Weite des Gehäuseraumes 8 in diesen hinein. Diese Trennwände 10, die ebenfalls vorzugsweise aus Edelstahl oder Aluminium bestehen, decken etwa 4/5 der Querschnittsfläche des Gehäuses 1 ab. Über die Länge des Gehäuses 1 sind mehrere dieser Trennwände 10 angeordnet, die jeweils abwechselnd von der einen Seite und der anderen Seite des Gehäuses 1 in den Innenraum 8 ragen. Damit ergibt sich eine Zwangsführung der durch die öffnung 2 zugeführten Außenluft. Diese muß daher quer zu den Wärmetauscher-Röhren 9 durch diese hindurchströmen, wird dann um die Trennwände 10 herum mehrfach abgelenkt und strömt wieder in Querrichtung zwischen den Wärmetauscher-Rohren 9 hindurch. Durch die wechselseitige Anordnung der Trennwände 10 ist die zugeführte Luft daher gezwungen, mäanderförmig zwischen den Wärmetauscher-Röhren hindurchzustreichen. Damit ergibt sich ein besonders starker Wärmetausch-Effekt. Die besondere Struktur der Wärmetauscher-Röhren 9 unterstüzt diesen Wärmetauschereffekt, indem die Röhren umlaufende Vertiefungen 15 aufweisen, durch die die sie umströmende Luft geführt wird. Damit sind neben den Abschnitten 12 auch die seitlichen Abschnitte 13 und die Außenabschnitte 11 am Wärmeaustausch beteiligt.In the housing 1 of the heat exchanger, the tubes are against each other arranged offset in several layers at a distance from one another. From the side walls of the housing 1, according to the invention, partition walls 10 protrude over at least the Half the width of the housing space 8 into this. These partitions 10, the also preferably made of stainless steel or aluminum, cover about 4/5 of the Cross-sectional area of the housing 1 from. Over the length of the housing 1 are several this partition walls 10 arranged, each alternating from one side and the other side of the housing 1 protrude into the interior space 8. This results in a Forced guidance of the outside air supplied through the opening 2. This must therefore cross to the heat exchanger tubes 9 flow through them, then around the partition walls 10 around multiple times deflected and flows again in the transverse direction between the heat exchanger tubes 9 through. Due to the mutual arrangement of the partition walls 10 the supplied air is therefore forced to meander between the heat exchanger tubes to strike through. This results in a particularly strong heat exchange effect. The special structure of the heat exchanger tubes 9 supports this heat exchanger effect, in that the tubes have circumferential depressions 15 through which the flow around them Air is guided. Thus, in addition to the sections 12, there are also the side sections 13 and the outer sections 11 involved in the heat exchange.
Im Falle einer starken Verschmutzung innerhalb der Vertiefungen 14 verbleiben jedoch als Wärmeaustausch-Flächen immer noch die Abschnitte 12. Die mehrfache Umlenkung der die Rohre umspülenden Frischluft bewirkt weiter einen verlängerten Tauschweg, der den Wirkungsgrad ebenfalls erhöht.In the event of severe contamination within the depressions 14 However, the sections 12 still remain as heat exchange surfaces. The multiple The redirection of the fresh air flowing around the pipes also causes a prolonged Exchange path, which also increases the efficiency.
Die für die Zuluft und die Abluft vorgesehenen Ventilatoren sind vorzugsweise in ihrem Luftdurchsatz regelbar, um den Luftbedarf an verschiedene, klimatische Bedingungen und Stalleigenschaften anzupassen. Die für die Zu- und Abfuhr vorgesehnen Ein - und Auslaßöffnungen können den jeweiligen Anforderungen in einem bestimmten Stall angepaßt werden.The fans provided for the supply air and the exhaust air are preferred The air flow rate can be regulated in order to adapt the air requirement to different climatic conditions Adapt conditions and house characteristics. The ones intended for the supply and removal Inlet and outlet openings can meet the respective requirements in a particular Stable to be adjusted.
In einem ausgeführten Beispiel betrug die wirksame Gesamtlänge des Wärmeaustauschers 3 m bei einer Weite von 75 cm.In one example carried out, the effective total length was Heat exchanger 3 m with a width of 75 cm.
Das im Betrieb des Wärmeaustauschers anfallende Kondensat in den Tauscher-Rohren 9 kann bei leichter Schrägstellung der Rohre 9 gegen die Horizontale selbsttätig abfließen, wobei ein Rest an Kondensat innerhalb der Vertiefungen 14 verbleibt. Bei waagerechter Lage der Tauscherröhren 9 wird jedoch das Kondensat durch den Luftstrom aus den Röhren herausgetrieben und kann über einen Kondensat-Ablauf am Ende der Tauscher-Röhren aufgefangen werden.The condensate accumulating in the exchanger tubes during operation of the heat exchanger 9 can automatically with a slight inclination of the tubes 9 to the horizontal drain off, with a remainder of condensate remaining within the depressions 14. When the exchanger tubes 9 are in a horizontal position, however, the condensate is caused by the air flow driven out of the tubes and can through a condensate drain at the end of the Exchanger tubes are collected.
Das erfindungsgemäße Prinzip der Wärmetauscher-Ausführung läßt sich auch für den Einsatz bei Wärmepumpen und anderen ähnlich gelagerten Anwendungsfällen einsetzen.The principle of the heat exchanger design according to the invention can be also for use in heat pumps and other similar applications insert.
Bezugszeichenliste: 1 Gehäuse 2 Zulufteinlaß 3 Zuluftauslaß 4 Ablufteinlaß 5 Abluftauslaß 6 Ventilator 7 Ventilator 8 Innenraum 9 Rohre 10 Trennwand 11 Außenabschnitt 12 Innenabschnitt 13 Seitenabschnitt 14 Vertiefung 15 VertiefungLIST OF REFERENCE NUMERALS: 1 housing 2 supply air inlet 3 supply air outlet 4 exhaust air inlet 5 Exhaust air outlet 6 Fan 7 Fan 8 Interior 9 Pipes 10 Partition wall 11 Outer section 12 inner section 13 side section 14 recess 15 recess
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