DE3535848C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 angegebenen Art.

Bei industriell und im Haushalt (Schwimmbadentlüftung) oder in öffentlichen Bauten (Turnhallen, Festsälen oder Museen) eingesetzten Wärmerückgewinnungs­ einrichtungen konnte bisher nicht festgestellt werden, wie leistungsfähig die Wärmerückgewinnungseinrichtung tatsächlich arbeitet, obwohl zwar die rechne­ rische Leistung der Wärmerückgewinnungsreinrichtung angegeben war, aber die­ se häufig auf idealen Voraussetzungen basierenden Angaben in der Praxis nicht erreicht wurden. Speziell in den letzten 10 Jahren werden in der Klima- und Lüftungstechnik solche Wärmerückgewinnungseinrichtungen mit rotierenden Wär­ merückgewinnern eingesetzt. Ob diese Einrichtungen letztlich auch betriebswirt­ schaftlich arbeiten und in welchem Zeitraum sie sich amortisieren können, konnte aufgrund der rein rechnerisch ermittelten Leistungsfähigkeiten nicht be­ legt werden. Äußere Einflüsse, wie die Verschmutzung von Filtern, wie baube­ dingte Strömungshindernisse, wie montagebedingte Leckstellen, wie stark schwankende Außenluftverhältnisse (Temperatur und Feuchtigkeit), wie mecha­ nischer Verschleiß der einzelnen Komponenten der Wärmerückgewinnungseinrich­ tung und dgl. wirken sich jedoch in der Praxis unter Umständen sehr schwer­ wiegend auf die tatsächliche Effizienz der Wärmerückgewinnungseinrichtung aus.

Es ist dagegen ein Verfahren zur Ermittlung von Enthalpie bekannt (DE-OS 28 56 288). Hierbei wird eine Wärmestrom-Meßeinrichtung benutzt, die hinter der Wand eines das Medium durchlassenden Rohres der dabei abgegebenen Wärme ausgesetzt wird, und die das Wärmegefälle über zwei in Reihe gesetzte tempe­ raturempfindliche Wicklungen mißt. Es wird keine Geschwindigkeit der Strö­ mung erfaßt und auch keine Wärmemenge ermittelt. Es ist andererseits aus der DE-OS 28 22 389 eine lufttechnische Anlage bekannt, die auf eine Klimaanlage für größere Gebäude gerichtet ist, bei der zur Innenluft Außenluft zur Auffri­ schung zugemischt werden soll und zwar im Rahmen eines Wirtschaftlichkeits­ zyklusses. Dies herauszufinden fordert, die Temperatur und die Feuchtigkeit der Außen- und Innenluft zu messen, was über die Enthalpie erfolgen kann. Wird die Enthalpie der Außenluft mit der Enthalpie der Innenluft ins Verhältnis gesetzt, so ergibt sich zwar ein Parameter für die Regelung der Klimaanlage, jedoch ist damit kein Wert von der tatsächlich gewonnen Wärmemenge gege­ ben. Für den angestrebten Zweck ist die bekannt gewordene Lösung unbrauch­ bar.

Mit dem Anmeldungsgegenstand soll eine einfache und zuverlässige Vorrichtung geschaffen werden, die es ermöglicht, direkt bei einer Wärmerückgewinnungs­ vorrichtung die Wirksamkeit überprüfen zu können, ohne sich auf die theoreti­ schen und rein rechnerisch ermittelten Werte stützen zu müssen.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Pa­ tentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Bei dieser Ausbildung wird erreicht, daß die aus dem Luftstrom entnommene Wärme unmittelbar beim Betrieb der Wärmerückgewinnungseinrichtung ermit­ telt, festgestellt und angezeigt werden kann. Das Ermitteln und Anzeigen der Wärmemenge erfolgt unabhängig von der theoretischen Leistungsfähigkeit der Wärmerückgewinnungseinrichtung ausschließlich in Abhängigkeit von den beim Betrieb der Wärmerückgewinnungseinrichtung vorliegenden Verhältnissen. Es braucht dabei in die Wärmerückgewinnungseinrichtung nicht baulich eingegrif­ fen zu werden, weil die einzelnen Komponenten der Vorrichtung nur auf den Luftstrom ansprechen, der die Wärmerückgewinnungseinrichtung durchsetzt. In­ nere Verluste der Wärmerückgewinnungseinrichtung werden dabei genauso be­ rücksichtigt wie fremde Störeinflüsse, da sich diese insgesamt im Luftstrom be­ merkbar machen. Da der Praxis für die eine Wärmeeinheit bekannt ist und die Anzeigevorrichtung genau Aufschluß gibt, wieviel Wärme beim Betrieb der Wär­ merückgewinnungseinrichtung eingespart worden ist, läßt sich exakt feststellen, ob die Wärmerückgewinnungseinrichtung betriebswirtschaftlich arbeitet und ab welchem Zeitraum sie sich amortisiert hat. Sie arbeitet zudem unabhängig von Sommer- oder Winterbetrieb, weil für das Meßergebnis die Strömungsrichtung der Luft ohne Bedeutung ist.

Eine zweckmäßige Ausführungsform geht aus Anspruch 2 hervor. Ein Hitze­ drahtfühler ist ein preiswertes und leicht zu installierendes Element zur Luft­ geschwindigkeitsmessung, das auf dem Prinzip basiert, daß die Lufttemperatur genau anhand des sich verändernden elektrischen Widerstandes eines elektrisch erhitzten Drahtes festzustellen ist. Ein Hitzedrahtfühler ist ferner relativ un­ empfindlich gegen Verschmutzung und Feuchtigkeit.

Zweckmäßig ist ferner eine Ausführungsform gemäß Anspruch 3, weil die bei­ den Temperaturfühler baulich einfach in der Wärmerückgewinnungseinrichtung untergebracht werden können und an der Zuluft- und Außenluftseite des Wär­ metauschers exakt die Lufttemperatur ermitteln.

Wichtig ist ferner der Gedanke von Anspruch 4, weil damit die Vorrichtung auf einfache Weise auf die jeweilige Konzeption der Wärmerückgewinnungseinrich­ tung einstellbar ist. Es braucht nur der Querschnitt des Luftkanals ermittelt und dann im Eingabeteil gespeichert zu werden.

Eine schaltungstechnisch einfache und funktionssichere Ausführungsform geht weiterhin aus Anspruch 5 hervor. Das elektronische Multiplikations-Schaltglied ermittelt fortlaufend den tatsächlichen Luftdurchsatz im Luftkanal.

Weiterhin ist das Merkmal von Anspruch 6 vorteilhaft, weil das elektronische Vergleicherglied exakt und kontinuierlich die jeweils vorliegende Temperatur­ differenz ermittelt.

Ein schaltungstechnisch einfacher Aufbau wird bei der Ausführungsform von An­ spruch 7 erreicht. Die einzelnen, den Luftdurchsatz und die Temperaturdiffe­ renz kontinuierlich repräsentierenden Signale werden über die Multiplikations- Schalteinrichtung multipliziert, ehe der Frequenzwandler das erzeugte Signal­ produkt in eine bestimmte Signalfolge umwandelt, die von der nachgeschalte­ ten, codierten Zähleinrichtung exakt verarbeitet werden kann, ehe sie nach erneuter Umwandlung der Anzeigevorrichtung zugeführt wird, die dann die tat­ sächlichen Wärmeeinheiten anzeigt und speichert. Zweckmäßigerweise ist die Anzeigevorrichtung dann nach Art eines Zählers aufgebaut, der die Wärmemen­ ge fortlaufend aufaddiert oder derart rücksetzbar ist, daß die bei bestimmten Betriebsverhältnissen und über eine bestimmte Zeitdauer rückgewonnene Wär­ meenergie genau anzeigbar ist.

Für das Eingabefeld der Vorrichtung und für die Zähleinrichtung empfiehlt sich eine BCD-Codierung, wiel mit dieser die einzelnen, wesentlichen Daten auf einfache Weise für die Schaltglieder übersetz­ bar sind.

Zweckmäßig ist ferner das Merkmal von Anspruch 8, weil damit die Vorrichtung automatisch in Betrieb gesetzt wird, wenn auch die Wärmerückgewinnungseinrichtung arbeitet. Besonders praktisch ist es dabei, die Vorrichtung über das Regelgerät der Wärmerückge­ winnungseinrichtung zu steuern.

In der Praxis hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, ge­ mäß Anspruch 9 vorzugehen, weil dann in der Anzeigevorrichtung sogleich die eingesparten Kilowattstunden abgelesen werden können und weil zum Ermitteln dieser Einheiten einfache und preiswerte elektronische Schaltglieder genügen.

In der Zeichnung ist eine Vorrichtung 1 zum Feststellen der in ei­ ner Wärmerückgewinnungseinrichtung 2 zurückgewonnenen Wärmemen­ ge gezeigt, wobei letztere einen Wärmetauscher 3 in einem Gehäuse 4 enthält, durch das ein mit zwei Luftführungsstutzen 5 und 6 ge­ bildeter Luftkanal verläuft. Zur Beschleunigung des Luftstroms dient ein beispielsweise an der Außenluftseite A des Wärmetauschers 3 an­ geordnetes Gebläse 33. Alternativ könnte das Gebläse 33 auch an der Zuluftseite Z oder auch an beiden Seiten angeordnet sein. Das Gebläse 33 wird zweckmäßigerweise wie auch der Wärmetauscher 3 durch ein Regelgerät 32 gesteuert. Soll aus der Luft (Winterbetrieb) die Wärme entzogen werden, ehe sie in die Außenluft geblasen wird, so wird der Luftkanal 5, 6 in Richtung eines Pfeiles 7 durchströmt. Bei Sommerbetrieb wird hingegen eine umgekehrte Luftstromrichtung (strichlierter Pfeil 8) gewählt, um der warmen Außenluft die Wärme zu entziehen. Der Luftkanal 5, 6 hat einen Querschnitt 10.

An der Zuluftseite Z des Wärmetauschers 3 ist im Luftstrom ein Ge­ schwindigkeitsmesser 9, z. B. ein Hitzedrahtfühler angeordnet, der an die Vorrichtung 1 über eine Leitung 15 angeschlossen ist. An beiden Seiten des Wärmetauschers 3 sind im Luftkanal Temperatur­ fühler 11 und 12 angeordnet, die über Leitungen 13 und 14 eben­ falls an die Vorrichtung 1 angeschlossen sind. Die Temperaturfühler 11 und 12 können auch außerhalb der Wärmerückgewinnungseinrich­ tung 2 angeordnet sein, sofern sie dem Luftstrom unmittelbar ausge­ setzt sind.

In der Vorrichtung 1, deren Gehäuse mit 16 bezeichnet ist und das über Leitungen 17 an eine Stromversorgung angeschlosen ist, entwe­ der an die Tachospannung des Gebläses 33 oder einen Parallelaus­ gang des Regelgerätes 32, ist ein Eingabeteil 18 eingegliedert, das ein codiertes, vorzugsweise BCD-codiertes Eingabefeld 31 mit Tasten besitzt. In dem Eingabeteil 18 kann der Querschnitt 10 des Luftka­ nals 5, 6 eingegeben werden. Über eine Leitung 13 steht der Einga­ beteil 18 mit einem elektronischen Multiplikations-Schaltglied 20 in Verbindung, an das auch die Leitung 15 vom Geschwindigkeitsmesser 9 angeschlossen ist. Im Schaltglied 20 wird das Produkt aus der Luftgeschwindigkeit und dem Querschnitt des Luftkanals 5, 6 gebil­ det. Über eine Leitung 21 ist das Schaltglied 20 an eine weitere Multiplikations-Schalteinrichtung 22 angeschlossen, die gleichzeitig über eine Leitung 24 an ein elektronisches Vergleicherglied 19 ange­ schlossen ist, mit dem über die Leitungen 13, 14 die beiden Tempe­ raturfühler 11, 12 derart in Verbidung sind, daß das Vergleicher­ glied 19 ständig die Temperaturdifferenz in Grad Celsius ermittelt. Die Schalteinrichtung 22 kann auf diese Weise das Produkt aus dem Luftdurchsatz und der Temperaturdifferenz bilden, das über eine Leitung 25 in einem Frequenzumwandler 26 zu einer bestimmten Fre­ quenz geformt wird, die über eine Leitung 27 einem codierten Zäh­ ler 28 zugeführt wird, der zweckmäßigerweise BCD-codiert ist, und daraus unmittelbar die einzelnen Wärmeeinheiten darstellt, z. B. KWh. Der Ausgang dieses Zählers 28 ist mit einer Anzeigeeinrichtung 29 mit einem Anzeigefeld 30 verbunden, in dem die insgesamt ermittelte Wärmemenge gespeichert und fortlaufend aufaddiert wird.

Die Vorrichtung 1 könnte auch in das Gehäuse 4 der Wärmerückge­ winnungseinrichtung 2 eingegliedert sein. Zweckmäßigerweise wird aber zumindest die Anzeigeeinrichtung 29 an einer Stelle in einem Gebäude angebracht, wo sie fortlaufend leicht überwacht werden kann.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Ermitteln der gewonnen Wärmemenge einer Wärmerück­ gewinnungsvorrichtung in einer lufttechnischen Anlage, in der in einem Luftka­ nal ein Wärmetauscher angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Luftka­ nal (5, 6) ein Luftgeschwindigkeitsmesser (9), eine Meßeinrichtung (11, 12, 19) für die Lufttemperaturdifferenz zwischen beiden Seiten des Wärmetauschers (3) und ein Eingabeteil (18) für den Querschnitt des Luftkanals (5, 6) vorgesehen und über elektronische Schalt- und Rechenglieder (20, 22, 26, 28) an eine An­ zeigevorrichtung für die gewonnene Wärmemenge angeschlossen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichet, daß der Geschwindig­ keitsmesser (9) ein Hitzedrahtfilter ist, der an der Zuluftseite (Z) des Wärme­ tauschers (3) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmeßeinrichtung aus zwei Temperaturfühlern (11, 12) an der Zuluft- und an der Außenluftseite (Z, A) des Wärmetauschers (3) besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingabeteil (18) für den Luftkanalquerschnitt (10) ein codiertes, vorzugsweise ein BCD-co­ diertes, Eingabefeld (31) aufweist.

5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Eingabeteil (18) und der Geschwindigkeitsmesser (9) an ein elektronisches Multiplikations-Schaltglied (20) angeschlossen sind, mit dem das Produkt aus der Luftgeschwindigkeit und dem Luftkanalquerschnitt bildbar ist.

6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Temperaturfühler (11, 12) an ein elektronisches Ver­ gleicherglied (19) angeschlossen sind, mit dem die Temperaturdifferenz ermit­ telbar ist.

7. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Multiplikations-Schaltglied (20) und das Vergleicherglied (19) an eine elektronische Multiplikations-Schalteinrichtung (22) angeschlossen sind, die über einen Frequenz-Wandler (26) eine codierte, vorzugsweise eine BCD-co­ dierte, Zähleinrichtung (28) ansteuert, in der die Frequenz des Frequenz-Wand­ lers (26) abhängig von der gewünschten Anzeigeeinheit geteilt und anschließend der Anzeigevorrichtung (29) übermittelt wird.

8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie zur Signalstromversorgung (17) an die Tachospannung der luft­ technischen Anlage (2) bzw. deren Gebläse oder an einen Parallelanschluß eines Regelgerätes (32) des Wärmetauschers (3) angeschlossen ist.

9. Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftgeschwindigkeit in Meter/Sekunde, der Luftkanalquerschnitt in Quadratmeter, die Temperaturdifferenz in Grad Celsius ermittelbar und die Wärmemenge in KWh anzeigbar sind.