DE3524363A1 - Belueftungssystem - Google Patents

Description

LEINWEBER &

ZIMMERMANN

-S-

PATENTANWÄLTE european patent attorneys

Dipl.-lng. H. Leinweber (1930-76) Dipl.-Ing. Heinz Zimmermann Dipl.-lng. A. Gf. v. Wengersky Dipl.-Phys. Dr. Jürgen Kraus

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^den 8. Juli 1985 Unser Zeichen ZÜ-P/5559

Yoshida Kogyo K. K. Tokio (Japan)

Belüftungssystem

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Belüftungssystem mit einem eingebauten Wärmetauscher zur Verwendung in der Wand eines Gebäudes, einer Außenwand, einer Fensterscheibe oder einer ähnlichen Wandtafel.

Ein bekannter Lüfter mit eingebautem Wärmetauscher ist in der am 26. April 1984 veröffentlichten JP-OS 59-74443 beschrieben. Der bekannte Lüfter hat einen Ausstoßkanal zum überführen von Luft von der Innenseite zur Außenseite und einen Zuführkanal zum Überführen von Luft von der Außenseite zur Innenseite. Es erfolgt ein Austausch von Wärme zwischen diesen beiden Luftströmen, wenn sie einen Wärmeaustauschrotor durch strömen, der in dem Lüfter mit verhältnismäßig geringer Drehzahl rotiert.

In der JP-PS ist auch eine technische Lehre zum Erwärmen und Abkühlen des Innenraumes auf eine gleichförmige Raumtemperatur durch Anordnen eines Luftkanals und eines Kanals für ein Wärmeübertragungsmedium offenbart, die sich beide in und durch hohle Profilabschnitte eines Fensterrahmens erstrecken. Ein Wärmeübertragungsmedium, wie z.B. heißes oder kaltes Wasser zirkuliert in dem entsprechenden Kanal, um die Luft zu erwärmen oder abzukühlen, wenn diese den in dem Fensterrahmen ausgebildeten Luftkanal durchströmt. Die erwärmte oder abgekühlte Luft strömt aus einem Auslaß des Fensterrahmens in das Rauminnere.

Mit diesem herkömmlichen Lüfter ist eine wirksame Erwärmung oder Abkühlung aber nur schwer erreichbar.

Zu diesem Zweck wurde bereits vorgeschlagen, einen vorgeschaltenen Wärmetauscher zu verwenden, um die (von der Außenseite bzw. Atmosphäre zugeführte) Luft etwas zu erwärmen, bevor diese Luft den Wärmeaustauschrotor durchströmt. Dieses vorgeschlagene System stand aber in Widerspruch zur Realität und wurde deshalb nicht verwirklicht, weil folgende Fragen unbefriedigt blieben:

1) Wo eine Wärmequelle angeordnet werden soll, und

2) weil beim Kühlen eine getrennte Kühleinheit erforderlich ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht ein Belüftungssystem aus einem Wärmeaustauschrotor, der in einem an einer Tafel oder Fenstereinheit abgestützten Vierkammer-Gehäuse drehbar gelagert ist, und aus einer Vorwärmetaus cheinheit, die an einem Lufteinlaßbereich des Gehäuses angeordnet ist. Die Fenstereinheit hat einen aus mehreren hohlen Profilteilen gebildeten Rahmen, die einen Kanal für die Zirkulation eines wärmeübertragenden Mediums, wie z.B. heißes oder kaltes wasser begrenzen. Die Vorwärmetaus cheinheit hat eine Wärme abgebende oder aufnehmende Rohrschlange, die mit dem Kanal für das wärmeübertragende Medium verbunden ist. Die wärme abgebende oder aufnehmende Rohrschlange dient dazu, die (von der Außenseite oder der Atmosphäre) zugeführte Luft zu erwärmen oder abzukühlen, bevor sie den Wärmeaustauschrotor durchströmt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Belüftungssystem zu schaffen, mit dem sich eine Belüftung durchführen läßt, ohne die Gefahr, die Erwärmungs- oder Abkühlwirkung zu beeinflussen.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein einfach aufgebautes Belüftungssystem zu schaffen, mit dem eine Erwärmung oder Abkühlung ohne eine zusätzliche getrennte Quelle eines wärmeübertragenden Mediums erzielbar ist.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf die bezüglich der Offenbarung aller nicht im Text beschriebenen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Lüfters gemäß der vorliegenden Erfindung,

Pig. 2 eine teilweise geschnittene Vorderansicht des Lüfters,

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des in eine Fenstereinheit eingebauten Belüftungssystems ,

Fig. 4 eine Aufsicht auf einen in den Lüfter eingebauten wärmetauscher,

Fig. 5 eine Vorderansicht von Fig. 4,

Fig. 6 eine Vorderansicht einer Fenstereinheit, in die der Lüfter eingebaut ist, und

Fig. 7 in größerem Maßstab einen Querschnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 6, wobei einige Teile weggelassen sind.

Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist besonders nützlich, wenn er bei einem Belüftungssystem verwirklicht wird, wie es in den Fig. 1 bis 3 gezeigt und allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist.

Der Lüfter 10 hat die Funktion eines Wärmetauschers und kann in eine Gebäudewand, eine Außenmauer, eine Fensterscheibe oder eine (im Inneren eines Gebäudes angeordnete) Wandtafel eingebaut werden.

Wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, ist der Lüfter 10 in eine Fenstereinheit 11 eingebaut, die einen Fensterrahmen oder Flügel 12 aufweist. Der Fensterrahmen besteht aus einem oberen Holm 13, einem unteren Holm 14, zwei seitlichen Holmen 15, 16, einer vertikalen Sprosse oder Mittelstrebe 17 und einem Querholm 18. Die Fenstereinheit 11 umfaßt zwei Glasscheiben 19, 20, die gemeinsam vom oberen Holm 13, den seitlichen Holmen 15, 16, der Mittelstrebe 17 und dem Querholm 18 abgestützt werden. Der Lüfter 10 ist zwischen dem Querholm 18 und dem unteren Holm 14 unterhalb der Glasscheibe 20 angeordnet. Die Fenstereinheit 11 umfaßt ferner eine Tafel 21, die zwischen dem Querholm 18 und dem unteren Holm 14 neben dem Lüfter 10 angeordnet ist. Der Lüfter 10 ist auf einem Unterbau 22 höhenverstellbar abgestützt, was nachfolgend noch erläutert wird.

Jedes der Rahmenteile des Fensterrahmens 12, d.h. der obere Holm 13, der untere Holm 14, die seitlichen Holme 15, 16 und der Querholm 18 haben einen Kanal 77 für ein wärmeübertragendes Medium und einen Kanal 78 für Luft, die beide in dem betreffenden Rahmenteil gebildet sind und sich längs desselben erstrecken. Der Kanal 77 dient für die Zirkulation eines wärmeübertragenden Mediums, wie z.B. heißes oder kaltes wasser in und durch den Fensterrahmen 12, um von außen kommende Luft zu erwärmen oder abzukühlen, bevor diese Luft einen (nachfolgend beschriebenen) Wärmeaustauschrotor 33 durchströmt. Die erwärmte oder abgekühlte Luft strömt von dem Rotor 33 über den Luftkanal 78 in das Innere.

-ff-

Wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, umfaßt der Lüfter 10 einen Rahmen oder ein Gehäuse 23, bestehend aus einer an der Innenseite der Fenstereinheit 11 angeordneten inneren Abdecktafel 24, einer an der Außenseite der Fenstereinheit angeordneten äußere« Abdecktafel 25 und einer zentralen Trennwand 26, die zwischen der inneren und der äußeren Abdecktafel 24, 25 parallel zu diesen angeordnet ist. Der Rahmen 23 hat ferner eine innere und eine äußere Trennwand 27, 28, die mit der inneren bzw. äußeren Abdecktafel 24, 25 verbunden ist. Die drei Trennwände 26, 27, 28 unterteilen den Innenraum des Gehäuses 23 in eine erste innere Kammer 29, eine zweite innere Kammer 30, eine erste äußere Kammer 31 und eine zweite äußere Kammer 32. Die innere und die äußere Trennwand 27, 28 tragen den Wärmeaustauschrotor 33, der zentral zwischen diesen vier Kammern 29, 30, 31, 32 angeordnet ist. Ein Wärmeaustausch erfolgt zwischen einer Luftströmung, die von der ersten inneren Kammer 29 über die linke Hälfte (Fig. 7) des Rotors 33 in die erste äußere Kammer 31 strömt, und einer Luftströmung, die von der zweiten äußeren Kammer 32 über die rechte Hälfte (Fig. 7) des Rotors 33 in die zweite innere Kammer 30 strömt. Da der Wärmeaustauschrotor 33 von allgemein bekannter Bauart ist, kann eine nähere Erläuterung seiner Konstruktion und Wirkungsweise entfallen.

Wie dies in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, hat die zentrale Trennwand 26 eine zentrale kreisrunde Öffnung 34, in der der Rotor 33 mit einer Achse 33a drehbar gelagert ist, die an der inneren und äußeren Trennwand 27, 28 abgestützt ist. Zwei halbkreisförmige Lagerteile 35, 36 sind längs des Innenrandes der zentralen kreisrunden Öffnung 34 angeordnet, wobei jedes Lagerteil 35, 36 eine

(nicht gezeigte) Labyrinthdichtung hat, die den Spalt zwischen dem Umfang des Rotors 33 und der zentralen Trennwand 26 ausfüllt. Im Betrieb wird der Rotor 33 mit einer verhältnismäßig geringen Drehzahl von einem Motor 38 angetrieben, der an der zentralen Trennwand 26 angeordnet ist. Die Drehbewegung des Motors 38 wird auf den Rotor 33 über eine mit dem Motor 38 gekuppelte Riemenscheibe 39 und einen endlosen Riemen 40 übertragen, der um die Riemenscheibe 39 und einen äußeren ringförmigen Rahmen 37 des Rotors 33 herumgelegt ist.

Die zentrale Trennwand 26 ist mit einem unteren horizontalen Rahmenteil 41 verbunden, das eine erste Öffnung 42 aufweist, die am Boden der ersten inneren Kammer 29 angeordnet ist (Fig. 7) und in diese mündet, wobei die erste Öffnung 42 mit der Innenseite der Fenstereinheit 11 über den Unterbau 22 und den Querholm 14 (Fig. 6) in Verbindung steht. Die zentrale Trennwand 26 ist ferner mit einem oberen horizontalen Rahmenteil 43 verbunden, das eine zweite Öffnung 44 aufweist, die an der Oberseite der ersten äußeren Kammer 31 angeordnet ist (Fig. 7) und in diese mündet. Die zweite Öffnung 44 steht mit der Außenseite der Fenstereinheit 11 über einen im Querholm 18 angeordneten Kanal 47 in Verbindung (Fig. 2 und 3). Ein Ausstoßgebläse 45 ist in der ersten äußeren Kammer 31 angeordnet und hat einen mit der zweiten Öffnung 44 verbundenen Auslaß 46. Das Ausstoßgebläse 45 wird von einem an der Trennwand 26 abgestützten Motor 45 angetrieben, um Luft von der Innenseite der Fenstereinheit 11 an die Außenseite zu überführen, nämlich über die erste innere Kammer 29, den Rotor 33, die erste äußere Kammer 31, das Ausstoßgebläse 45, die zweite Öffnung 44 und den Kanal 47. Der Kanal 47 enthält eine erste Drosselklappe 48, die mit

einem am oberen Rahmenteil 43 abgestützten Schalter (Fig. 2 und 3) geöffnet und geschlossen werden kann. Die erste Drosselklappe 48 ist geschlossen, wenn der Lüfter 10 abgeschaltet ist, oder wenn Luft an der Innenseite der Fenstereinheit 11 umgewälzt werden soll.

In den Fig. 4 und 5 ist eine vorgeschaltete Wärmetauscheinheit 51 gezeigt, die eine dritte Öffnung 50 aufweist, die an der Oberseite der zweiten äußeren Kammer 32 angeordnet ist und mit dieser in Verbindung steht. Die Wärmetauscheinheit 51 umfaßt eine im allgemeinen U-förmige Rohrschlange 71 zur Abgabe oder zur Aufnahme von Wärme, die mit dem in dem Fensterrahmen 12 angeordneten Kanal 77 für das wärmeübertragende Medium in Verbindung steht. Die Wärme aufnehmende oder abgebende Rohrschlange 71 dient dazu, von der Außenseite zugeführte Luft mit heißem Wasser zu erwärmen, bevor diese Luft den Rotor durchströmt, wenn das Rauminnere erwärmt werden soll. Die Rohrschlange 71 dient auch zum Abkühlen der von der Außenseite zugeführten Luft mit kaltem Wasser, bevor diese Luft den Rotor 33 durchströmt, wenn das Rauminnere gekühlt werden soll. Die Wärmetauscheinheit 51 hat ferner zwei parallele Seitenwände 73, 73 und eine sich zwischen diesen erstrekkende Stützwand 74, die die Rohrschlange 71 zwischen den beiden Seitenwänden 73, 73 abstützt, sowie zwei Anschlußstutzen 75, 75, mit denen die gegenüberliegenden Enden der Rohrschlange 71 mit zwei Verbindungsrohren 76, 76 (Fig. 6) und damit mit dem in dem Fensterrahmen 12 angeordneten Kanal 77 für das wärmeübertragende Medium verbindbar sind. Die Rohrschlange 71 zur Aufnahme oder Abgabe von Wärme hat zahlreiche Rippen 72, wodurch der Wärmeübergang verbessert wird, um die von der Außenseite zugeführte Luft zu erwärmen oder abzukühlen.

Wie dies in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, hat das obere Rahmenteil 43 eine vierte Öffnung 52, die mit der Innenseite der Fensterexnhext 11 über den Querholm in Verbindung steht. Ein Zuführgebläse 53 ist in der zweiten inneren Kammer 30 angeordnet und besteht aus einem Sehneckengehäuse 54, das einen mit der vierten Öffnung 52 verbundenen Auslaß 55 aufweist, und aus einem Gebläserotor 56, der in dem Gehäuse 54 drehbar gelagert ist. Das Zuführgebläse 53 wird von einem an der zentralen Trennwand 26 angeordneten Motor 53a angetrieben, um Luft von der Außenseite der Fensterexnhext 11 an die Innenseite desselben zu überführen, nämlich über die dritte Öffnung 50, die zweite äußere Kammer 32, den Rotor 33, die zweite innere Kammer 30, das Zuführgebläse 53, die vierte Öffnung 52 und den Querholm 18.

Das untere Rahmenteil 41 trägt eine zweite Drosselklappe 57, die am Boden der zweiten inneren Kammer 30 an geordnet ist und geöffnet werden kann, um zwischen der zweiten inneren Kammer 30 und dem Innenraum über den Unterbau 22 und den Querholm 14 eine Verbindung zu schaffen. Um die Luft auf der Innenseite der Fensterexnhext 11 zur Erzielung einer gleichförmigen Raumtemperatur umzuwälzen, wird die zweite Drosselklappe 57 geöffnet, und gleichzeitig wird das Zuführgebläse 53 eingeschaltet, um Luft vom Innenraum über den Querholm 14, den Unterbau 22 und die Klappe 57 in die zweite innere Kammer 30 anzusaugen und sodann von der zweiten inneren Kammer 30 über die vierte Öffnung 52 in den Innenraum zurückzuführen.

Eine dritte Drosselklappe 58 ist an der zentralen Trennwand 26 abgestützt und kann geöffnet werden, um

zwischen der zweiten inneren Kammer 30 und der zweiten äußeren Kammer 32 unter Umgehung des Rotors 33 eine Verbindung zu schaffen, wenn die dritte Klappe geöffnet und gleichzeitig das Zuführgebläse 53 eingeschaltet wird, dann wird Luft von der Außenseite über die dritte Öffnung 50 angesaugt und von der zweiten äußeren Kammer 32 über die Klappe 58 unmittelbar in die zweite innere Kammer 30 geleitet und sodann von dem Zuführgebläse 53 über die vierte Öffnung 52 in das Rauminnere zugeführt. Gleichzeitig durchströmt ein Teil der Luft den stillstehenden Rotor 33. Demzufolge kann Frischluft von der Außenseite in das Rauminnere zugeführt werden, ohne daß zwischen den Luftströmungen im Rotor 33 ein Austausch von Wärme erfolgt.

Vier Höheneinstellschrauben 59 sind durch die entsprechenden Ecken des unteren rechteckigen Rahmenteils 41 und durch Unterlegplatten 60 (Fig. 2 und 3) eingeschraubt, die an der Unterseite einer Oberwand 61 des unteren Rahmenteils 41 befestigt sind. Die abliegenden Enden der Schrauben 59 stützen sich auf den Oberseiten oberer Flansche 62 von zwei rinnenförmigen Verstärkungsteilen 63 ab, die in dem Unterbau 22 angeordnet sind. Der Lüfter 10 kann gegenüber dem Querhom 18 und dem unteren Holm 14 angehoben werden, indem die Schrauben 59 in das untere Rahmenteil 41 hineingeschraubt werden, und er kann abgesenkt werden, indem die Schrauben 59 aus dem unteren Rahmenteil herausgeschraubt werden.

Da die von der Außenseite zugeführte Luft von der vorgeschalteten Wärmeaustauscheinheit 51 erwärmt oder gekühlt wird, bevor die Luft den Wärmeaustauschrotor durchströmt, kann mit dem Lüfter 10 eine Belüftung erfolgen, ohne die Gefahr einer Beeinträchtigung der

Aufheiz- oder Abkühlwirkung. Da heißes oder kaltes wasser als wärmeübertragendes Medium verwendet wird, das in dem im Fensterrahmen 12 angeordneten Kanal 77 zirkuliert, der mit der Wärme aufnehmenden oder abgebenden Rohrschlange 71 verbunden ist, hat der Lüfter 10 eine einfache Konstruktion, die keine zusätzliche getrennte Quelle für das wärmeübertragende Medium erfordert.

Wenngleich es sich bei dem in der Zeichnung dargestellten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung handelt, so dient dieses lediglich zur Erläuterung der Erfindung und läßt im Rahmen des allgemeinen Fachwissens zahlreiche Abwandlungen zu, ohne daß dadurch der Grundgedanke der Erfindung verlassen wird.

Belüftungssystem - /Ί"

Bezugszeichenliste :

10	Lüfter
11	Fenstereinheit
12	Fensterrahmen
13	oberer Holm
14	unterer Holm
15, 16	seitliche Holme
17	vertikale Mittelstrebe
18	Querholm
19, 20	Glasscheiben
21	Tafel
22	Unterbau
23	Rahmen
24	innere Abdecktafel
25	äußere Abdecktafel
26	zentrale Trennwand
27	innere Trennwand
28	äußere Trennwand
29	erste innere Kammer
30	zweite innere Kammer
31	erste äußere Kammer
32	zweite äußere Kammer
33	Wärmeaustauschrotor
34	Öffnung in 26
33a	Achse

35, 36 Lagerteile

37 Rahmen von 33

38 Motor

39 Riemenscheibe

40 Riemen

41 unteres Rahmenteil

42 erste Öffnung in 41

43 oberes Rahmenteil

44 zweite Öffnung in 43

45 Ausstoßgebläse in 31

46 Auslaß von 45

47 Kanal

48 erste Drosselklappe in

49 Schalter

50 dritte Öffnung in 51

51 Vorwärmeaustauscheinheit

52 vierte Öffnung in 43

53 Zufuhrgebläse in 30

54 Schneckengehäuse

55 Auslaß von 54

56 Gebläserotor 53a Motor

57 zweite Drosselklappe in

58 dritte Drosselklappe in

59 Höheneinstellschrauben

60 Unterlegscheiben

61 obere Wand von 41

62	obere Flansche von 63
63	Verstärkungen
71	Rohrschlange in 51
72	Rippen von 71
73	Seitenwände von 51
74	Stützwand von 51
75	Ans chlußs tut zen
76	Verbindungs rohre
77	Flüssigkeitskanäle
78	Luftkanäle

Claims (3)

Patentansprüche

1. Belüftungssystem, gekennzeichnet durch eine Wand oder eine Wandeinheit (11) mit einem Rahmen (12), bestehend aus mehreren hohlen Profilteilen (13, 14, 15, 16, 17, 18), die einen Kanal (77) für die Zirkulation eines wärmeübertragenden Mediums durch den Rahmen (12) begrenzen, ein Gehäuse (23), das in dem Rahmen (12) abgestützt und in erste und zweite innere Kammern (29, 30) und erste und zweite äußere Kammern (31, 32) unterteilt ist, wobei das Gehäuse (23) eine erste Öffnung (42) zur Verbindung der ersten inneren Kammer (29) mit der Innenseite, eine zweite Öffnung (44) zur verbindung der ersten äußeren Kammer (31) mit der Außenseite, eine dritte Öffnung (50) zur Verbindung der zweiten äußeren Kammer (32) mit der Außenseite und eine vierte Öffnung (52) zur Verbindung der zweiten inneren Kammer (30) mit der Innenseite aufweist, einen Wärmeaustauschrotor (33), der in dem Gehäuse (23) drehbar gelagert ist und eine Verbindung zwischen der ersten inneren und äußeren Kammer (29, 31) und zwischen der zweiten inneren und äußeren Kammer (30, 32) schafft, ein Ausstoßgebläse (45), das in der ersten äusseren Kammer (31) angeordnet ist, um Luft von der Innenseite über die zweite Öffnung (44) an die Außenseite zu überführen, ein Zuführgebläse (53), das in der zweiten inneren Kammer (30) angeordnet ist, um Luft von der Aussenseite über die vierte Öffnung (52) an die Innenseite zu überführen, und eine vorgeschaltete Wä rme tauseheinheit (51), die in dem Gehäuse (23) abgestützt und mit der vierten Öffnung (52) verbunden ist, um Luft von der Außenseite wahlweise vorzuwärmen oder vorzukühlen, bevor diese Luft den Wärmeaustauschrotor (33) durchströmt,

wobei die vorgeschaltete Wärmetauscheinheit (51) eine mit dem Kanal (77) für das wärmeübertragende Medium in Verbindung stehende Rohrschlange (71) aufweist, die Wärme abgibt oder aufnimmt.

2. Belüftungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme aufnehmende oder abgebende Rohrschlange (71) an ihrer Umfangsflache zahlreiche Rippen (72) aufweist.

3. Belüftungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlen Profilabschnitte (13, 14, 15, 16, 17, 18) des Rahmens (12) ferner einen sich längs des Kanals (77) für das wärmeübertragende Medium erstreckenden Luftkanal (78) begrenzen, der mit der Innenseite in Verbindung steht, wobei der Luftkanal (78) an einem Ende mit der vierten Öffnung (52) verbunden ist, um erwärmte oder gekühlte Luft vom Wärmeaustauschrotor (33) an die Innenseite abzugeben.