DE7709149U1 - Vorrichtung zur heizung und lueftung von haeusern und raeumen - Google Patents

Description

r · Mr»

• *

PATENTANWALT]·· JDk-INGt.' KlAUS DURM

.'.· . ·· ·*, * * KARLSRUHE FEUX-MOTTL-STRASSEIa TELEFON 590455

K 1679/77 Gbm 10. Februar 1977

Günter Keller Ingenieur

6741 Minfeld Hoizgasse 116

Vorrichtung zur Heizung und Lüftung von Häusern und Räumen

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zur Heizung und Lüftung von Häusern und Räumen, mittels welcher die Wärme der Abluft auf die Zuluft übertragen wird, mit einem Luftkanal, in welchem wenigstens ein Lüfter angeordnet ist.

Die Erfindung eignet sich ebensogut zur Anwendung bei Wohnhäusern bzw. Wohnräumen wie in Fabriken und Gewerbehallen.

Räume, in welchen Menschen wohnen und arbeiten, müssen aus hygienischen Gründen belüftet und-wenn die Temperatur eine gewisse Grenze unterschreitet - auch beheizt werden. Rund 50% der gesamten verbrauchten Primärenergie werden zum Heizen benötigt. In Wohnräumen sollte wenigstens die Hälfte des gesamten Luftvolumens in jeder Stunde erneuert werden, und in Fabrikhallen kam ein Mehrfaches dieser Austauschrate erforderlich sein. Im Sommer spielt ein solcher Luftwechsel von der Energieseite her betrachtet praktisch i:eine Rolle, im Winter aber wirkt er sich in hohem Maße auf die

7709149 11.08.77

K 1679/77 , - 2 -

Heizkosten aus; der Lüftungswärmebedarf hängt von der Differenz zwischen Außen- und Innentemperatur sowie von der Luftaustauschrate ab. Während die Transmissions-Wärmever— luste von Gebäuden und Räumen, die durch Wärmeleitung von Wänden und Fenstern bedingt sind, mit Hilfe verbesserter Wärmeisolation ganz wesentlich reduziert werden können, ist die Verminderung des Lüftung swärmebedar f es ein großes Problem, weil in den meisten Fällen zwischen dem Wärmeverlust infolge der Lüftung und dem Wärmebedarf eine Zeitdifferenz von Stunden oder einem halben Tag liegt. Zwischen Verlust und Bedarf besteht eine zeitliche Phasenverschiebung.

Eine besonder unrationelle Situation liegt bei Industriebetrieben vor, die selbst im Winter mit mehr oder weniger großem WärmeÜberschuß arbeiten, weil die installierten Maschinen und Einrichtungen mehr Wärme abgeben als zum Zwecke der Raumheizung erforderlich ist. Diese Wärme geht mit der durch Ventilatoren ins Freie geführten Abluft unwiederbringlich verloren, und die hierbei verbrauchte Energie ist teilweise beträchtlich. Dies gilt in gleicher Weise für einen Wärmeüberschuß während bestimmter Betriebs stunden gegenüber dem Wärmebedarf in den Pausen wie für den Überschuß während des ganzen Tages und des Defizits in der arbeitsfreien Zeit, in der Nacht und über das Wochenende, während deren zumindest so viel geheizt werden muß, daß Schaden an Einrichtungen und das Einfrieren ler Installationen verhindert werden«

Nun ist in jüngster Zeit zwar ein Lüftungs— und Heizungsgerät für Großräume wie Produktionshallen, Maschinenhäuser, Geschäftsräume u.a. bekannt geworden, welches mit Wärmerückgewinnung arbeitet, wobei zu diesem Zwecke die Wärme

7709149 1108.77

K 1679/77 - 3 -

der Abluft auf die Zuluft übertragen wird. Diese Übertrat gung geschieht mit Hilfe eines Wärmeaustauschers, dessen Primärseite die Abluft mittels eines Lüfters durch einen Luftkanal zugeführt und durch dessen Sekundärseite gleichzeitig die kalte Zuluft geleitet wird. Diese Art der Wärmerückgewinnung 1st aber überall dort, wo in den zu belüftenden Räumen ein Wärmeüberschuß vorliegt, überhaupt nicht zu gebrauchen. Mit Wärmeüberschuß im Winter arbeiten aber nicht nur manche Industriebetriebe, sondern auch Wohnräume und Büros, wenn insbesondere in den Mittagsstunden die niedrig stehende Sonne mit voller Kraft durch große Glasflächen einfällt und dabei die Einrichtungsgegenstände und die Luft stark erwärmt. Diese Wärme wird durch die Abluft nach außen geführt, sei es durch die Lüftungsanlage oder aber - im einfachsten Falle - durch Öffnen der Fenster.

Eine Vorrichtung, die es gestatten würde, die Wärme der Abluft zurück zu gewinnen, wenn in einem Raum oder Haus zeitlich begrenzt Wärmeüberschuß auftritt oder wenn zwischen der Abfuhr der Wärme mit der Abluft und dem Bedarf an Wärme für die Zuluft eine mehr oder weniger große Zeitdifferenz besteht, ist bisher unbekannt. Hier greift nun die vorliegende Neuerung ein.

Die Aufgabe der Neuerung besteht in der Konzeption einer Vorrichtung zur Heizung und Lüftung von Häusern und Räumen, mittels welcher die Wärme der Abluft auf die Zuluft so übertragen werden kann, daß zwischen der Zeitspanne des Wegführen s der Abluft und derjenigen des Zuführens der Zuluft ein Zeitunterschied besteht; eine solche Vorrichtung weist einen Luftkanal auf, in welchem wenigstens ein Lüfter angeordnet ist.

770914S nm.77

K 1679/77 - 4 -

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Luftkanal ein Speicher angeordnet ist. Mit Hilfe dieses Speichers kann die Speicherung der Wärme der Abluft ebensogut für einen Zeitraum von einer Stunde bzw. weniger,wie für viele Stunden oder einige Tage erfolgen. Die Vorrichtung erlaubt es, daß die Wärme der Abluft phasenverschoben wiederverwendet werden kann und daß auch kurzzeitig auftretender WärmeÜberschuß nicht verloren zu gehen braucht. Der konstruktive Aufwand für eine solche Vorrichtung ist gegenüber solchen mit Wärmetauschern gering, weil für Zu- und Abluft keine getrennten Luftkanäle erforderlich sind.

In der Regel wird die gespeicherte Wärme der Abluft an die Zuluft übergeben, soll jedoch ein Haus oder ein Raum im Umluftbetrieb temperiert werden, dann wird die gespeicherte Wärme an die Umluft abgegegeben.

Die Bauart des Wärmespeichers ist beliebig, er kann als Speichermaterial Keramiken, Steine, Sand oder andere feste Stoffe enthalten, vorzugsweise besteht der Wärmespeicher jedoch aus Rohren, in welchen sich eine Salzschmelze befindet. Ein solcher Latentspeicher arbeitet mit besonders gutem Wirkungsgrad bei geringen Temperaturdifferenzen im Bereich zwischen - 20 und + 50 Grad Celsius.

Im Luftkanal befindet sich zweckmäßig ein Heizregister, welches entweder mit elektrischer Energie oder mit Dampf bzw. Warmwasser gespeist ist. In Wohn- und Geschäftshäusern ist das Heizregister an die Zentralheizung angeschlossen.

• ·

K 1679/77 "" ' - 5"- '

Ein weiteres Merkmal der vorgeschlagenen Vorrichtung ist eine im Luftkanal vorgesehene Umsteuer-Luftklappe, diese gestattet die Durchführung eines Umluftbetriebes.

Ein zweiter Lüfter im Luftkanal - anstelle eines einzigen, dessen Förderrichtung umschaltbar sein muß - erlaubt den Einsatz von geräuscharmen Lüftern mit hohem Wirkungsgrad.

Zweckmäßig ist im Luftkanal ein Luftfilter vorgesehen, welches zur Reinigung der Zuluft, der Umluft oder der Abluft dient.

Anhand der beigefügten Zeichnung wird die neue Vorrichtung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt schematisch dargestellt ein einstöckiges Haus in einem Querschnitt, in dessen Dachraum die Vorrichtung eingebaut ist.

Ein Haus 1 besitzt ein Giebeldach 2, eine Decke 3, Wände 4, Fenster 5, 6 und einen Boden 7. Ein Raum 8 ist durch die Decke 3 gegen einen Dachraum 9 abgegrenzt, im Raum 8 befinden sich Heizkörper 10, 11.

Das Fenster 6 ist mit einem schwenkbaren Lüftungsflügel 12 versehen. Auf dem Giebeldach 2 sitzt ein Lüftungskamin 13 mit einer Regenhaube 14.

Im Dachraum 9 liegt oberhalb der Decke 3 horizontal ein Luftkanal 15 mit rechteckigem Querschnitt. Eine Luftöffnung

16 verbindet das eine Ende des Luftkanal es 15 mit dem Raum 8, und am entgegengesetzten Ende des Luftkanales 15 befinden sich, einander gegenüberliegend, zwei weitere Luftöffnungen

17 und ^rl8. Die obere Luftöffnung 17 führt in den Lüftungs-

K 1679/77 - 6 -

5 θ

kamin 13, während die untere Luftöffnung 18 sich in den Raum 8 öffnet.

Im Luftkanal 15 sitzen ein Heizregister 19, ein durch einen Elektromotor 20 angetriebener Lüfter 21, ein Wärmespeicher 22, ein zweiter, ebenfalls mittels eines Elektromotors angetriebener, zweiter Lüfter 23, eine Luftklappe 24 und ein Luftfilter 25. Die Reihenfolge der Anordnung dieser Einrichtungen kann verschieden sein. Wenn der Lüfter 21 in Tätigkeit gesetzt ist, dann befördert er die Luft vom Heizregister 19 in Richtung zu der schwenkbaren Umsteuer-Luftklappe 24, während der zweite Lüfter 23 steht und die Luft ihn ungehindert durchströmt; ist jedoch der zweite Lüfter 23 in Tätigkeit, so wird die Luft von der Lüftungsklappe 24 in Richtung auf das Heizregister 19 getrieben, wobei der erste Lüfter 21 steht und durchströmt wird. An die Stelle der beiden Lüfter 21, 23 könnte ebensogut ein einziges Gerät treten, dessen Förderrichtung umkehrbar ist.

Der Wärmespeicher 22 enthält eine große Anzahl dünner, von der durchströmenden Luft umspülter Rohre 26, in welchen sich eine Salzschmelze befindet; es handelt sich also um einen söge annten Latentspeicher, dessen bei der Umwandlung der Salzschmelze von der flüssigen zur festen Phase umgesetzte Wärme zur Speicherung dient. Dieser Wärmespeicher 22 erlaubt es, die Wärme der beim Lüften des Raumes 8 ins Freie weggeführten Abluft zu einem großen Teil wieder zu gewinnen.

Mit Hilfe der oben beschriebenen Vorrichtung läßt sich das Haus 1 wie folgt beheizen und belüften:

Am Tage sind die beiden Heizkörper 10 und 11 in Betrieb,

7709149 11.08.77

,;,, ι «»ti K 1679/77 -r 7 -

40:

welche die Raunluft des Raumes 8 auf die erforderliche Temperatur bringen. Frischluft tritt je nach Einstellung des Lüftungsflügel 12 in genügender Menge in den Raum 8. Der erste Lüfter 21 ist in Tätigkeit, er saugt die verbrauchte Raumluft durch die Luftöffnung 16 und durch das (nicht in Betrieb befindliche) Heisregister 19 an und drückt sie durch den wärmespeicher 22, wo die Abluft den überwiegenden Teil ihrer Wärme an die Salzschmelze übertrügt. Die der Abluft entzogene Wärme wird im Wärmespeicher 22 gespeichert. Oa die Umsteuer-Luftklappe 24 in ihrer unteren Schwenkstellung steht, strömt die abgekühlte Abluft durch den Lüftungskamin 13 ins Freie. Eine der Abluft entsprechende Menge Frischluft kann durch den Lüftungsflügel 12 in den Raum 8 gelangen.

Die beiden Heizkörper 11 und 12 kompensieren die Wärmeverluste, nämlich die Wärmeleitung durch die Wände 4, die Fenster 5, 6, den Boden 7 und die Decke 3 sowie den Wärmebedarf der Frischluft. Der Wärmebedarf der Frischluft ist praktisch identisch mit der an den Wärmespeicher 22 abgegebenen Wärme der Abluft.

Während der anschließenden Nacht wird der zweite Lüfter 23 in Tätigkeit gesetzt und der erste Lüfter 21 abgeschaltet, gleichzeitig werden der Lüftungsflügel 12 ganz bzw. teilweise geschlossen und die beiden Heizkörper 10 und 11 ganz oder teilweise außer Betrieb gesetzt. Der zweite Lüfter 23 zieht nun durch den Lüftungskamin 13 und das Luftfilter 25 frische, kühle Außenluft als Zuluft an und drückt diese durch den Wärmespeicher 23, wo jetzt die gespeicherte, am Tage der Abluft entzogene Wärme an die Zuluft übergeben wird. Die dadurch erwärmte Zuluft durchsetzt den stehenden Lüfter 21 sowie das Heizregister 19 und gelangt durch die

7709149 11.68.77

IMI · »♦ ♦»

K 1679/77 - '8

Luftöffnung 16 in den Wohnraum 8. Sofern die erwärmte Zuluft höhere Temperaturen aufweisen soll, wird das Heizregister 19 beheizt. Diese Betriebsart kann als Frischluft-Betrieb bezeichnet werden.

Während der Nacht kann aber auch in einem Umluft-Betrieb gearbeitet werden, dessen Energiebilanz noch günstiger ist als diejenige des Frischluftbetriebes· Hierzu werden während tief Nacht die Umsteuer-Luftkläppe 24 in ihre obere Stellung (durch Strichlinien angedeutet) geschwenkt, der zweite Lüf_r ter 23 5Ln Tätigkeit gesetzt und der Lüftungsflügel 12 geschlossen. Die beiden Heizkörper 10 und 11 werden abgeschaltet. Der Raum 8 wird so während der Nacht im Umluft-Betrieb beheizt, indem die Raumluft durch die Luftöffnung 18 angezogen und vom Lüfter 23 durch den Wärmespeicher 22 gedrückt wird. Dabei übergibt der Wärmespeicher 22 seine gespeicherte, am Tage der Abluft entzogene Wärme an die Umluft, welche ervärmf- sodann durch die Luftöffnung 16 in den Raum 8 zurückströmt. Bei Bedarf kann der Lüftungsflügel 12 ein wenig geöffnet werden und/oder das Heizregister 19 angeschaltet sein; dadurch lassen sich die Frischluftzufuhr und die Tempe ratur der Umluft bei Nacht beliebig einstellen.

7709149 ii.oa77

f · I It · » » · till J

I IHI I I » ·· >

I · » t

K 1679/77 Göm '"' ' - ,10* - *

10. Februar 1977 . < ·)

Zusammenstellung der verwendeten Bezuqsziffern

1	Haus
	Giebeldach
ι 3	Decke
I "4	Wände
1 5	Fenster
1 6	Fenster
!	Boden ,
1 8	Raum
1 9	Dachraum
i 10	Heizkörper
I ια	Heizkörper
I 12	Lüftungsflügel
I 13	Lüftung skamin
I 14	Regenhaube
I 15	Luftkanal
\ 16	Luftöffnung
; 17	Luftöffnung
18	Luftöffnung
19	Heizregister
20	Elektromotor
21	Lüfter
22	Wärmespeicher
23	Lüfter
24	Ums teue r-Luftkläppe
25	Luftfilter
26 ■ i	Rohre

7709149 11.88.77

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Heizung und Lüftung von Häusern

und Räumen, mittels welcher die Wärme der Abluft auf die Zuluft übertragen wird, mit einem Luftkanal, in welchem wenigstens ein Lüfter angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , daß im.Luftkanal (15) ein Wärmespeicher (22) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmespeicher (22) eine Salzschmelze enthaltende Koftre (26) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß sich im Luftkanal (15) ein Heizregister (19) befindet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftkanal (15) eine Umsteuer-Luftklappe (24) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Luftkanal (15) ein zweiter Lüfter (23) angeordnet ist.

6..Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Luftkanal (15) ein Luftfilter (25) vorgesehen ist.