DE3640347A1

DE3640347A1 - Gegenstromwaermetauscher

Info

Publication number: DE3640347A1
Application number: DE19863640347
Authority: DE
Inventors: Johann Schoenhammer; Alois Linbrunner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-11-26
Filing date: 1986-11-26
Publication date: 1988-06-09

Description

Die Erfindung betrifft einen Gegenstromwärmetauscher für die Be- und Entlüftung von Räumen, insbesondere von Ställen oder dgl., mit einem i.w. senkrecht angeordneten Kamin, der in seinem oberen Teil seitliche Zuluftöffnungen aufweist und in dem eine Vielzahl von Durchströmkanälen angeordnet ist, die mit ihren unteren Enden in Krümmungen auslaufen, die nach einer Seite gerichtet sind, vor der ein Ventilator angeordnet ist, wobei der Raum zwischen den Durchströmkanälen senkrechte Gegenstromkanäle bildet.

Ein derartiger Gegenstromwärmetauscher ist zum Be- und Entlüften von Ställen im Einsatz. Dabei wird die warme Abluft von dem Ventilator angesaugt, der vor den unteren Enden der Durchströmkanäle angeordnet ist. Die Abluft strömt dann durch diese Durchströmkanäle nach oben und entweicht durch das obere Ende des Kamins. Um die von außen angesaugte, kalte Zuluft zu erwärmen, strömt diese im Gegenstrom durch den Raum zwischen den Durchströmkanälen senkrecht nach unten; ein weiterer Ventilator am unteren Ende des Kamins saugt diese Frischluft von außen an, die dabei über die seitlichen Zuluftöffnungen in den Kamin gelangt.

Diese Bauart des Gegenstromwärmetauschers hat den entscheidenden Nachteil, daß die Abluftführung nicht immer senkrecht verläuft, da die unteren Enden der Durchströmkanäle nach einer Seite hin gekrümmt sind. Das hat zur Folge, daß die Abluft aus dem Stall, die sowohl feste als auch flüssige Fremdpartikel enthält, die Durchströmkanäle verschmutzt, wobei sich die Fremdpartikel vor allem in den Krümmungen absetzen. Diese nachteilige Wirkung wird noch dadurch verstärkt, daß das durch den Wärmetausch entstehende Kondensat der Abluft in den Durchströmkanälen nicht frei abfließen kann, da es sich in den Krümmungen am unteren Ende niederschlägt. Die Folge ist, daß sich dieser Wärmetauscher mit der Zeit zusetzt, wenn er nicht ständig gereinigt wird, was jedoch aufgrund der erläuterten Bauart nicht problemlos ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs umrissenen Bauart so auszubilden, daß die Abluft immer senkrecht geführt wird, so daß in dieser enthaltene Fremdkörper und Kondenswasser frei nach unten entweichen können, ohne dabei die Möglichkeit zu haben, sich an Teilen des Wärmetauschers festzusetzen oder anzusammeln.

Diese Aufgabe wird bei einem Gegenstromwärmetauscher der angegebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zuströmkanäle zur Zufuhr der Frischluft dienen und an ihren oberen Enden in Ansaugkanäle münden, von denen jeder eine Reihe der Durchströmkanäle verbindet und seitlich an die Zuluftöffnungen angeschlossen ist.

Bei dieser Lösung strömt die Abluft immer durch den Raum zwischen den Durchströmkanälen, so daß sie weder am unteren Ende des Kamins noch am oberen Ende umgelenkt werden muß. Damit wird das gesteckte Ziel erreicht, eine Verschmutzung des Abluftweges zu vermeiden. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Ansaugkanäle haben den doppelten Zweck, am oberen Ende des Kanals eine Vermischung der Abluft mit der Zuluft zu vermeiden und die durch die Zuluftöffnungen angesaugte Frischluft gleichmäßig auf die Durchströmkanäle zu verteilen.

In Weiterbildung der Erfindung bestehen die Ansaugkanäle aus jeweils einem i.w. horizontalen Hauptkanal, dessen beide Enden mit den Zuluftöffnungen verbunden sind und von dessen unterem Bereich i.w. vertikale Verbindungsstutzen für den Anschluß an die Durchströmkanäle ausgehen.

Eine sehr einfache Fertigung, die sich günstig auf die Herstellungskosten auswirkt, wird dann erreicht, wenn der Hauptkanal aus einem einstückigen Formteil besteht, an das die Verbindungsstutzen angeschlossen sind. Vorzugsweise ist dabei der Hauptkanal mit den daran angeschlossenen Verbindungsstutzen aus einem einstückigen Kunststoff-Formteil gebogen.

Die Ansaugkanäle können problemlos auf die oberen Enden der Durchströmkanäle aufgesteckt werden, so daß bereits vorhandene und im Einsatz befindliche Wärmetauscher der eingangs genannten Bauart ohne weiteres umgerüstet werden können. Dabei ist es am einfachsten, wenn die Hauptkanäle, deren Länge jeweils dem Wandabstand im Kanal entspricht, von oben in diesen eingesetzt werden, um anschließend in jeden Hauptkanal einen Verbindungseinsatz einzuschieben, der an beiden Enden aus dem Hauptkanal vorsteht und in die seitlichen Zuluftöffnungen des Kamins eingreift. Die Hauptkanäle werden in dieser Weise sicher im Kamin gehalten.

Wenn die Durchströmkanäle mit ihren oberen Enden pendelnd aufgehängt sind, wird ein Selbstreinigungseffekt erzielt, denn im Betrieb werden die Durchströmkanäle ständig durch den Luftstrom bewegt, so daß sie sich gegenseitig berühren und größere Fremdkörper an der Außenseite der Durchströmkanäle abblättern und nach unten durchfallen können.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen und aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist.

Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Gegenstrom wärmetauschers gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen bezüglich der Fig. 1 um 90° gedrehten Längs schnitt durch den Gegenstromwärmetauscher,

Fig. 3 einen Querschnitt durch das obere Ende des Wärmetau schers zur Darstellung der Ansaugkanäle,

Fig. 4 eine Variante der Fig. 3 mit einem im Querschnitt rechteckigen Kamin,

Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 3,

Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung des Verbindungsbereichs des oberen Endes eines Durchströmkanals mit dem Ansaug kanal und

Fig. 7 die perspektivische Darstellung eines Ansaugkanals mit den Verbindungsstutzen und einem Ende des Verbindungs einsatzes.

Der in den Figuren gezeigte Gegenstromwärmetauscher hat als Gehäuse einen rohrförmigen Kamin 10, der sich in senkrechter Richtung erstreckt und durch das Dach 12 eines Gebäudes hindurchgeführt ist. Das offene, untere Ende des Kamins 10 ist in die Öffnung einer Decke 14 eines Stalls oder dgl. eingesetzt.

Wie Fig. 1 zeigt, ist an der Decke 14 ein im Querschnitt U-förmiger Ventilatorträger 16 befestigt, der an seinen beiden Seitenwänden einen Abluftventilator 18 bzw. einen Zuluftventilator 20 trägt.

In dem Kamin 10 ist eine Vielzahl von Durchströmkanälen 22 angeordnet, deren Hauptteil sich senkrecht erstreckt und deren untere Enden in Krümmungen 24 auslaufen, die nach einer Seite gerichtet sind. An dieser Seite münden die Enden der Krümmungen 24 in Öffnungen einer Trennwänd 26, die im Ventilatorträger 16 befestigt ist. Vor dieser Trennwand 26 befindet sich der Zuluftventilator 20.

Die Durchströmkanäle 22 können aus Rohren, beispielsweise Rippenrohren bestehen oder anders ausgebildet sein. Wie die Fig. 3 bis 5 zeigen, sind die oberen Enden 28 jeweils einer Reihe von Durchströmkanälen 22 durch einen Ansaugkanal 30 miteinander verbunden. Dieser besteht aus einem horizontalen Hauptkanal 32, von dessen unterem Bereich vertikale Verbindungsstutzen 34 nach unten abstehen. Die Verbindungsstutzen 34 sind ebenfalls rohrförmig ausgebildet und gemäß Fig. 6 in die oberen Enden 28 der Durchströmkanäle 22 eingesteckt.

Der Hauptkanal 32 ist dabei aus einem einstückigen Formteil gebogen, wobei gemäß den Fig. 6 und 7 die unteren Enden 36 dieses Formteils miteinander verbunden sind, beispielsweise durch Schweißen, Löten oder - im Falle eines Kunststoff-Formteils - durch Kleben. Auf diese Weise wird ein oben und unten geschlossener Hauptkanal 32 gebildet, der nach beiden Seiten hin offen ist. An diesen Hauptkanal 32 sind die Verbindungsstutzen 34 angesetzt oder einstückig mit diesem ausgebildet. Vorzugsweise sind die Verbindungsstutzen 34 einstückig mit dem aus Kunststoff hergestellten Formteil des Hauptkanals 32 ausgebildet und bestehen aus jeweils zwei Halbschalen, die sich nach dem Zusammenbiegen des Hauptkanals 32 zu jeweils einem Verbindungsstutzen 34 ergänzen.

Um eine feste Verbindung zwischen den Durchströmkanälen 22 und den Verbindungsstutzen 34 herzustellen, haben die Verbindungsstutzen 34 eine radial nach außen vorstehende, umlaufende Ausbauchung 38, in die ein Verstärkungsring 40 eingeschoben ist. Wenn der so ausgebildete Verbindungsstutzen 34 in das obere Ende 28 des zugehörigen Durchströmkanals 22 eingesetzt ist, verhindert ein radial nach innen federnder Klemmring 42, der auf das obere Ende 28 des Durchströmkanals 22 aufgesetzt ist, ein unbeabsichtigtes Lösen des Durchströmkanals 22 von seinem Verbindungsstutzen 34. Auf diese Weise sind die Durchströmkanäle 22 mit ihren oberen Enden 28 pendelnd am Ansaugkanal 30 aufgehängt.

Die seitlichen, offenen Enden 44 jedes Hauptkanals 32 sind dicht mit Zuluftöffnungen 46 verbunden, die in den oberen Teil des Kamins 10 eingearbeitet sind. Die Zuluftöffnungen 46 sind durch eine auf diesen Teil des Kamins 10 aufgesetzte Schutzhaube 48 geschützt.

Die Montage der Ansaugkanäle 30 erfolgt vorzugsweise dadurch, daß diese mit ihren Hauptkanälen 32, deren Länge jeweils dem Wandabstand im Kamin 10 entspricht, in diesen von oben eingesetzt werden. Wie vor allem in Fig. 7 angedeutet ist, wird dann in Höhe der seitlichen Zuluftöffnungen 46 des Kamins 10 ein Verbindungseinsatz 54 eingeschoben, dessen Querschnitt dem Innenprofil des Hauptkanals 32 entspricht. Der Verbindungseinsatz 54 steht an beiden Enden aus dem Hauptkanal 32 vor und greift auf diese Weise in die seitlichen Zuluftöffnungen 46 des Kamins 10 ein. Dadurch wird jeder Ansaugkanal 30 mit seinen Verbindungsstutzen 34 sicher im Bereich der Zuluftöffnungen 46 des Kamins 10 gehalten. Gemäß Fig. 7 hat der untere Bereich des Verbindungseinsatzes 54 auf dem größten Teil seiner Länge im Anschluß an die beiden Enden einen Einschnitt 56, so daß die durch den Verbindungseinsatz 54 und den Hauptkanal 32 gebildete Doppelwand auf das für die Stabilität notwendige Maß beschränkt ist und die Wärmeleitung nicht wesentlich beeinträchtigt.

Im Betrieb des Gegenstromwärmetauschers saugt der Abluftventilator 18 die warme Abluft 50 aus dem Stall ab und drückt diese durch den Raum zwischen den Durchströmkanälen 22 senkrecht nach oben, wo sie durch das obere, offene Ende des Kamins 10 nach außen entweicht. Der Zuluftventilator 20 saugt kalte Zuluft 52 an, die durch die Zuluftöffnungen 46 in die Hauptkanäle 32 der Ansaugkanäle 30 gelangt, um anschließend durch die Durchströmkanäle 22 nach unten zu gelangen. Aufgrund des Gegenstromprinzips wird die Zuluft 52 dabei erwärmt, so daß sie in Strömungsrichtung hinter dem Zuluftventilator 20 aufgewärmt in den Stall gelangt.

Von der Abluft 50 mitgerissene Fremdkörper sowie beim Wärmetausch entstehendes Kondenswasser können durch den Raum zwischen den Durchströmkanälen 22 für die Zuluft ungehindert senkrecht nach unten fallen, wo sie sich im horizontalen Bereich des Ventilatorträgers 16 sammeln können. An der tiefsten Stelle des Ventilatorträgers 16 ist ein Kondenswasserablauf 58 vorgesehen.

Claims

1. Gegenstromwärmetauscher für die Be- und Entlüftung von Räumen, insbesondere von Ställen o. dgl. mit einem i.w. senkrecht angeordneten Kamin, der in seinem oberen Teil seitliche Zuluftöffnungen aufweist und in dem eine Vielzahl von Durchströmkanälen angeordnet ist, die mit ihren unteren Enden in Krümmungen auslaufen, die nach einer Seite gerichtet sind, vor der ein Ventilator angeordnet ist, wobei der Raum zwischen den Durchströmkanälen senkrechte Gegenstromkanäle bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmkanäle (22) zur Zufuhr der Frischluft (52) dienen und an ihren oberen Enden (28) in Ansaugkanäle (30) münden, von denen jeder eine Reihe der Durchströmkanäle (22) verbindet und seitlich an die Zuluftöffnungen (46) angeschlossen ist.

2. Gegenstromwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugkanäle (30) aus jeweils einem i.w. horizontalen Hauptkanal (32) bestehen, dessen beide Enden (44) mit den Zuluftöffnungen (46) verbunden sind und von dessen unterem Bereich i.w. vertikale Verbindungsstutzen (34) für den Anschluß an die Durchströmkanäle (22) ausgehen.

3. Gegenstromwärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkanal (32) aus einem einstückigen Formteil besteht, an das die Verbindungsstutzen (34) angeschlossen sind.

4. Gegenstromwärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkanal (32) mit den daran angeschlossenen Verbindungsstutzen (34) aus einem einstückigen Kunststoff-Formteil gebogen ist.

5. Gegenstromwärmetauscher nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in jeden Hauptkanal (32) ein dessen Querschnittsprofil entsprechender Verbindungseinsatz (54) eingeschoben ist, der an beiden Enden aus dem Hauptkanal (32) vorsteht und in die seitlichen Zuluftöffnungen (46) des Kamins (10) eingreift.

6. Gegenstromwärmetauscher nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in die oberen Enden (28) der Durchströmkanäle (22) eingesetzten Verbindungsstutzen (34) eine radial nach außen vorstehende, umlaufende Ausbauchung (38) haben, die durch einen radial nach innen wirkenden Klemmring (42) vertikal gehalten ist, welcher auf die Außenseite des oberen Endes (28) des Durchströmkanals (22) oberhalb der Ausbauchung (38) aufgesetzt ist.

7. Gegenstromwärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ausbauchung (38) ein Verstärkungsring (40) eingesetzt ist.

8. Gegenstromwärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmkanäle (22) mit ihren oberen Enden (28) pendelnd aufgehängt sind.