DK146268B - Rumventilationskanal med termisk opdrift og en termostatstyret ventil - Google Patents

Description

f ( ^ (19) DANMARK \RE^

φ „2) FREMLÆGGELSESSKRIFT od 146268 B

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Patentansøgning nr.: 2295/76 (51) Int.CI.3: F 24 F 7/04 (22) Indleveringsdag: 25 maj 1976 (41) Aim. tilgængelig: 27 nov 1976 (44) Fremlagt: 15 aug 1983 (86) International ansøgning nr.: -(30) Prioritet: 26 maj 1975 SE 7505932 (71) Ansøger: *TEKNOTERM SYSTEMS AB; S-211 20 Malmø, SE.

(72) Opfinder: Olov Ragnar Lennart ‘Eriksson; SE.

(74) Fuldmægtig: Firmaet Chas. Hude_ (54) Rumventilationskanal med termisk opdrift og en termostatstyret ventil

Opfindelsen angår en rumventilationskanal for afgangsluft, der dri-^ ves gennem kanalen af en termisk opdrift, og med en ventil, der φ styres af et temperaturfølelegeme.

CM

(O I lejligheder og andre lokaler sker der en ikke ubetydelig selvcir- ^ kulation ved, at yderluft trækker ind, særligt ved vinduer og døre, og luften afgår ved selvtræk i rumventilationskanaler, sædvanligvis O fra køkken, WC og baderum. En meget stor del af de eksisterende bo- ' liger, blandt andet praktisk taget alle villaer, har sådanne selvtræks systemer.

2 146268 Når ydertemperaturen er lav, og især hvis det blæser, bliver selvtrækket kraftigt og varmetabene derved store, hvis rumventilationskanalerne ikke er forsynet med ventilorganer, som modvirker denne ud fra ventilationssynspunktet unødvendige og uøkonomiske selvtræksforøgelse. Man kan ganske vist begrænse selvtrækket om vinteren ved manuelt og trinvis eller fuldstændigt at aflukke eventuelt eksisterende ventiler i de enkelte boligrum. Denne måde er imidlertid u-praktisk og alt for grov. Den resulterer enten i for rigelig eller for lidt ventilation. Ventilreguleringen kan ikke blive økonomisk effektiv, hvis den ikke kontinuerligt tilpasses de døgnmæssige variationer i klimaet.

Det er kendt at anbringe et temperaturfølende organ med et føle-legeme i en ventilationskanal, hvilket følelegeme ved dimensionsforandring eller formforandring ved temperaturvariationer af den omgivende luft gradvis lukker eller åbner en ventil, således at afluftningsmængden i nogen grad reguleres. Det er også kendt, at det temperaturfølende organ kan anbringes ved ventilationskanalens udløb, således at den ydre lufttemperatur bliver en faktor, som påvirker følelegemets dimensioner eller form og evne til at lukke en ventil i udløbet.

Det har imidlertid vist sig, at disse kendte afluftningsbegrænsende organer ikke giver en virkelig energibesparende ventilation i selvtrækssysternet. Ved lav ydertemperatur og blæst bliver luftomsætningen meget kraftigere end ved lav temperatur uden blæst. Ventilationstabene i selvtræksventilerede huse under den koldere del af året, d.v.s. i varmesæsonen, udgør ca. 1/3 af de totale varmetab.

Det er derfor særlig ønskeligt at kunne formindske afluftningsmæng-den i samme grad som blæsten forøges. De kendte temperaturfølelege-mer i ventilationssystemer er temperaturfølsomme, men registrerer ikke samtidig hastighedsforandringer af yderluften.

På en kold dag med stærk blæst bliver ventilationstabene derfor urimeligt store i et konventionelt selvtrækssystem, selv om der anvendes kendte temperaturfølende og ventillukkede organer i afluftnings-kanalens udløb.

Det er også særlig ønskeligt at kunne begrænse ventilationen ved koldt vejr af den grund, at luftfugtigheden inden døre ellers antager sundhedsmæssigt lave værdier. Den nuværende velkendte lave luftfugtighed i lejligheder i fyringssæsonen opleves af mange som besværlig.

3 146268

Den unormalt store luftomsætning med kold luft bidrager i høj grad hertil. Efter opvarmningen til rumtemperatur får den oprindelige kolde luft en uønsket lav relativ fugtighed. Jo større luftomsætning, som tillades ved køligt vejr, desto tørrere luft opnås i huset.

En tredie klimafaktor af betydning ved siden af ydertemperaturen og vindstyrken er strålingens intensitet. F.eks. ved stærk solstråling forøges den indre temperatur trods en lav ydertemperatur. Det var da hensigtsmæssigt, hvis afluftningsmængden pr. tidsenhed blev forøget. Med et følelegeme ved afluftningsudløbet af kendt art, som hovedsagelig kun føler den kolde yderluft, formindskes ikke selvtræksbegrænsningen i tilstrækkelig grad med tilsvarende høj indendørs temperatur og dårlig ventilation som følge.

En tilsvarende forstærket drøvling og formindsket ventilation ved stærk varmeudstråling, såkaldt koldstråling, f.eks. i en kold vinternat, er ligeledes ønskelig.

Apparater, som automatisk og rent volumenmæssigt formår at holde til- henholdsvis afluftningsmængden konstant pr. tidsenhed, er tænkelige. Et velfungerende og enkelt apparat hertil, især velegnet til det store antal eksisterende huse med selvtræksventilation, er imidlertid ikke blevet foreslået hidtil. Indføringen af f.eks. kostbar mekanisk ventilation, eventuelt i kombination med varmegenvindings-aggregat, forudsætter plads hertil samt et velaftættet hus. Luftbevægelserne, som den mekaniske ventilation nødvendigvis tilvejebringer, medfører stærkt forøget risiko for kraftige lækage- og varmetab .

Hvis ventilationstabene kunne begrænses bedre, især når det er koldest, ville betydelige gevinster i anlægs- og energiomkostninger blive mulige. Det er kendt, at anlægs- og energifrembringelsesenhederne i et hus må dimensioneres for et fåtal specielt varmekrævende døgn pr. år. Ved en radikal begrænsning af de da særlig store ventilationstab kunne såvel anlægs- som energifrembringelsesenhederne dimensioneres mindre. Dette ville medføre lavere anlægsomkostninger for såvel den enkelte som for samfundet.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe en ventilationskanal med enkle organer, som i afhængighed af yderluftens temperatur, vindstyrken og eventuelt varme- eller koldstråling automatisk begrænser luftomsætningen i et hus med selvtrækssystem til et økono- 4 146268 misk og fysiologisk rimeligt niveau uanset variationer i disse parametre .

Dette er opnået ved rumventilationskanalen ifølge opfindelsen, som er ejendommelig ved, at følelegemet er anbragt i fri luft på en sådan måde, at det kan påvirkes af vind og temperatur i den fri luft, at udløbskanalen har åbninger til at aflede en del af den varme afgangsluft til berøring med følelegemet, og at ventilen styres således, at den påvirkes til lukning, når temperaturen af følelegemet falder, og til åbning, når temperaturen stiger.

Den afledede del af den varme luft og vind og yderluftens temperatur påvirker altså følelegemet samtidig, men i varierende grad afhængig af vindstyrken og afgangsluftens temperatur og hastighed. Ved stærk vind dominerer vindens temperaturmæssige virkning på følelegemet og ved svag vind den varme afgangslufts virkning. Ved stærk kold vind lukkes ventilen mere end ved svag vind med samme temperatur, idet i det første tilfælde delstrømmen af varm afgangsluft ikke får nogen mulighed for at opvarme følelegemet så meget, som den har mulighed for at gøre i det andet tilfælde. Resultatet bliver således, at den varme afgangslufts varmepåvirkning på følelegemet formindskes med stigende vindstyrke og stiger med aftagende vindstyrke, og at ventilen gradvis lukkes ved stigende vindstyrke og gradvis åbnes ved faldende vind s tyrke, henholdsvis gradvis lukkes ved faldende afgangsluft-Og/eller ydertemperatur og gradvis åbnes ved stigende afgangsluft og/eller ydertemperatur.

Ifølge opfindelsen kan følelegemet være indrettet som angivet i krav 2's kendetegnende del. Herved er tilvejebragt en robust og sikkert virkende styremekanisme for ventilen.

Ved den i krav 3 angivne udformning af følelegeme fås en føler, der ved temperaturvariationer kan fremkalde en kraftig aksial bevægelse af f.eks. en ventilspindel, hvorved føleren er anvendelig i et hus, som er anbragt koaksialt med rumventilationskanalen for styring af et ventillegeme ved afgangsenden af kanalen.

Endvidere kan følelegemet ifølge opfindelsen være udformet som beskrevet i krav 4's kendetegnende del. En sådan føler kan påvirke et ventillegeme med stor kraft.

5 146268

Ved den i krav 5 angivne udførelsesform for rumventilationskanalen ifølge opfindelsen er det muligt at opnås en meget nøjagtig styring af afluftningen af rummet, ikke alene i afhængighed af temperatur- og vindforhold, men også af strålingsforholdene.

I det følgende forklares opfindelsen under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 skematisk viser virkemåden af en afgangsluftbegrænsende rumventilationskanal ifølge opfindelsen, fig. 2 et snit igennem en særlig foretrukken udførelsesfora for en rumventilationskanal ifølge opfindelsen, der indbefatter et tempe-raturfølelegeme i form af et dobbelt skruélinieforaet bimetalbånd i et hus anbragt på et lukkende tagelement ved husets udløbsende og fig. 3 et snit langs linien III-III i fig. 2.

Fig. 1 viser et selvtrækssystem for en rumventilationskanal ifølge opfindelsen anbragt i systemets udløbskanal 1, hvis udløbsende er betegnet med 2, og i hvilken der er anbragt en ventil 3 nær udløbet.

Et temperaturfølelegeme 5 er anbragt på ydersiden af kanalen 1 uden for ventilen 3 og således ved eller i nærheden af udløbsenden 2. Følelegemet 5 er indrettet til at manøvrere ventilen gennem en med ventilen forbundet aksel 4 ved drejningsbevægelse eller eventuelt forskydningsbevægelse afhængig af temperaturvariationer, som påvirker følelegemet 5. Ventilen er således indstillelig i kanalen 1 for regulering af strømmen af afluft ud i det frie. Følelegemet 5 skal således være indrettet til at manøvrere ventilen for formindskelse af kanalen l's gennemstrømningsareal ved temperaturfald og omvendt.

Afgangsluften 7 strømmer imod ventilen 3 i kanalen 1, men før spjældet 3 afledes imidlertid gennem en eller flere åbninger 6 en eller flere delstrømme 7a fra afgangsluftens hovedstrøm 7 for temperaturmæssigt at påvirke følelegemet 5. Af hovedstrømmen 7 tilbagestår afgangsstrømmen 8, som ledes ud i det frie ved udløbsenden 2. Vindfaktoren symboliseres ved pilen 9. Jo kraftigere det blæser, jo hurtigere afgår afgangsstrømmen 8 som en strøm 11 i vindens retning. Hvis det blæser, påvirkes også de varme delstrømme 7a. Følelegemet 5 er således udsat både for vejr og vind og for delstrømmen 7a.

6 146268

Jo kraftigere det blæser,jo mindre mulighed har delstrømmene 7a til at opvarme følelegemet 5. Delstrømmene (eller -strømmen) når da ikke følelegemet i samme udstrækning som ved vindstille, men blandes ved vindpåvirkning med yderluften og afviger mere eller mindre med påfølgende mindre påvirkning på følelegemet som følge. Pilen 10 symboliserer en del af den udstrømmende delstrøm. Dette indebærer, at jo kraftigere det blæser i koldt vejr, jo koldere bliver følelegemet 5 og jo mere drejer eller forskyder følelegemet 5 (via akslen 4) ventilen 3, således at ventilen 3 omstilles til en sådan stilling, at afgangsluftens mulighed for at komme frem gennem udløbskanalen 1 begrænses. Tendensen til at forøge afgangsluftstrømmen 7,8,11 med stigende vindstyrke i koldt vejr og deraf forårsaget dårlig varme-økonomi af rumventilationskanalen korrigeres eller formindskes altså automatisk ved hjælp af indretningen ifølge opfindelsen.

Ved en foretrukken udførelsesform for indretningen ifølge opfindelsen er følelegemet 5 et temperaturfølsomt bimetalbånd udformet til en enkelt skruelinie. Bimetalbåndet er anbragt ved udløbskanalen l's ydre væg og er udsat for vejr og vind. Deis ene ende er fastgjort til kanalens væg og den anden ende er fastgjort til en drejeligt lejret aksel 4, ved hjælp af hvilken en drejeventil i kanalen kan manøvreres afhængig af bimetalbåndets drejning som følge af påvirkninger fra den ydre luft 9 og fra delstrømmen af afgangsluft 7a, der strtfftmer ud gennem åbninger 6 i kanalen i nærheden af bimetalbåndet.

Fig. 2 og 3 viser en særlig foretrukken udførelsesform for en indretning ifølge opfindelsen, som er påvirkelig af varme- og koldstråling. Denne indretning har et temperaturfølelegeme 5, der har form som en dobbeltskruelinie. Det består af et bimetalbånd, som først er udformet til en enkelt skruelinie med lille diameter, som derefter er udformet til en enkelt skruelinie med større diameter, hvorfor benævnelsen dobbeltskruelinie for legemet 5 er ædekvat. At sno bimetalbånd til sådanne dobbeltskruelinieformede legemer er i og for sig kend.1 Afhængig af hvorledes man vinder dobbeltskruelinien vil den blive forlænget eller forkortet ved opvarmning. Den i fig. 2 viste udførelsesform arbejder ifølge sidstnævnte alternativt, hvilket betyder, at dobbeltlegemet 5 ved afkøling forskyder ventilen 3 i retning nedad i fig. 2, hvorved ventilen i fuldstændig lukket stilling ligger an imod en tætningskant 15.

. Ved anvendelse af et dobbeltlegeme, som er snoet i modsat retning, 7 146268 skal tætningskanten 15 anbringes over ventilen 3, således at ventilen nærmer sig tætningskanten ved lukning.

Tætningskanten 15 kan om ønsket være forskydelig', således at den kan indstilles i en sådan stilling, at selv ved fuldt lukket ventil opnås der en vis ventilation gennem kanalen,eller kan anbringes på en anden måde for tilvejebringelse af dette resultat. Ved streng kulde eller kraftig kold blæst er ventilationen imidlertid i normalt tættede beboelseshuse tilstrækkelig gennem forhåndenværende utætheder, hvorfor ventilen 3 under sådanne forhold kan være helt lukket.

Dobbeltlegemet er anbragt i et med flere ventilationsåbninger 16a forsynet hus 16 ved kanalen l's udløbsende og er i sin øvre ende fastgjort i huset 16's tag 16’ og er med et nedre L-formet endeparti, som danner et bevægeIsesoverførende organ 4,forbundet med ventilen 3. Dobbeltlegemet danner på denne måde såvel det temperaturfølsomme legeme 5 som manøvre organet 4 for ventilen . I fastgørelsespunktet mellem ventilen 3 og legemet 5's endeparti 4 er der på ventilen fastgjort en med slidser eller åbninger 6 forsynet styrebøsning 6a, som kan glide i et styr eller, hul iL.3 i en skive 12. Denne ‘ skive 12 er anbragt som tag over kanalen l’s udløb og er fastgjort til kanalen og danner bæreorgan for huset 16, hvori bimetallegemet 5 er anbragt .

VÅrm afgangsluft strømorer imod udløbskanalen l's udløbsende 2. Mængden af afgangsluften 7 bestemmes af spalteåbningen mellem ventilen 3 og tætningskanten 15. En del af den varme afgangsluft 7 afledes i form af delstrømme 7a gennem styrebøsningen 6a's åbninger 6, fig. 3, og op i huset 16 og giver derved et varmetilskud, som sammen med den derværende yderluft bibringer bimetallegemet 5 en vis temperatur og en deraf afhængig længdeudvidelse og bestemt stilling af den med føle-legemet 5 forbundne ventil 3 i forhold til tætningskanten 15.

En bestemt temperaturtilstand i huset 16 resulterer i en bestemt spalteåbning mellem ventilen 3 og tætningskanten 15. Hovedparten af afgangsluftstrømmen 7 afgår som afgangsstrømme 8 gennem denne spalteåbning og videre gennem hovedventilåbninger 17 fordelt omkring kanalen l's udløbsende 2. Delstrømmene 7a afgår successivt som delstrømme 10 gennem huset 16's ventilationsåbninger 16a.

g 146268

Ved vindpåvirkningen og ved vinden 9’s successive forøgelse fra 0 indtræder successivt forandrede strømningsforhold, som forneden er eksemplificeret ved tre hændelser betegnet A, B og C, som hver giver en forøget og forstærket afkøling af bimetalelementet 5 med deraf følgende formindsket afluftningsstrøm.

A. Jo mere vinden forøges fra 0, jo mindre mulighed får afgangsdelstrømmene 7a til at afgive deres varmetilskud til bimetalelementet 5, eftersom disse allerede tidligere og hurtigere afgår som delstrømme 10 i vinden 9's retning.

B. Ved en bestemt større vindstyrke indstrømmer desuden en del yder-. luftdelstrømme 9a gennem hovedventilationsåbningerne 17 og blander sig med afgangsluftens delstrømme 7a, hvorefter disse strømme helt eller delvis afhængig af vindstyrken sammen passerer op gennem huset 16 på samme måde som tidligere delstrømmene 7a alene, for der at påvirke bimetalelementet 5. Ved de koldere yderluftdelstrøm-me 9a*s indblanding på denne måde bliver varmepåvirkningen endnu noget lavere mod bimetalelementet 5 med mindskende afgangsstrøm som følge sammenlignet med vindstille og tilfældet A i det foregående.

C. Ved kraftigere vindstyrke forsvinder hoveddelen af de varme delstrømme 7a i et tidligere stadium. Ved meget kraftig vind når ingen varme delstrømme 7a bimetalelementet 5, men blæses tilbage i vinden 9's retning og direkte ud i det frie som strømmen 11. Resultatet bliver, at bimetalelementet 5 køles mere jo kraftigere det blæser med successiv formindsket afgangsstrøm som følge, hvilket tilstræbes .

Den tredie klimgfaktor, strålingen, påvirker indretningen ifølge opfindelsen på følgende måde.

Strålingspåvirkningen kan betragtes som en på tidligere teraperatur-og vindpåvirkninger overlejret forstærkningsvirkning. Strålingen symboliseret med pilene 18 er rettet imod taget 12 og huset 16 ved solstrålepåvirkning, henholdsvis fra taget ved "koldstrålingspåvirkning" , hvormed menes varmeudstråling fra taget, især mod f.eks. mørk •himmel. Taget 12 over kanalen 1 og huset 16 er af et sådant materiale og/eller yderbehandling, at det er stærkt strålingsabsorberende, 9 146268 henholdsvis stærkt strålingsemitterende.

Ved solindstråling 18 imod det strålingsabsorberende tag 12 får delstrømmene 7a og eventuelt yderluftdelstrømmene 9a et varmetilskud ved deres passage under det svagt hældende tag 12 på sin vej op i huset 16. Dette indebærer altså en større varmepåvirkning på bimetalelementet 5 med stigende afgangsstrøm som følge. Ved at også huset 16 er strålingsabsorberende medfører dette en ekstra opvarmning af bimetalelementet 5 direkte og som funktion af solindstrålingens intensitet. At afgangsluftmængden, pr. tidsenhed således stiger med solstrålingsintensiteten 18 er ønskeligt ud fra ventilationssynspunktet og kan tillades selv ved forholdsvis lav ydertemperatur, eftersom rumtemperaturen ellers kan blive uønsket høj som følge af, at bygningen absorberer solstråleenergi direkte gennem vinduer. I bygningens vægge m.m. absorberede og akkumulerede varmemængder, som senere under ikke-solintensive timer afgiver ønskelig varmetilskud, berøres ikke af udførelsesformen for opfindelsen med bimetalelementet i form af en dobbelt skruelinie. Efter en klar, solrig dag følger ikke sjældent en klar,kølig nat med intensiv "kold-stråling" med en tilsvarende stærk afkøling af dobbeltskruelinien, ved at taget 12 og huset 16 er stærkt strålningsemitterende.

Eventuelt og af forskellige grunde opstået overtemperatur i bygningen indebærer forøget afgangsluftstrøm og -temperatur samt tillige højere temperatur af delstrømme 7a, som altså derved formår at opvarme dobbeltskruelinien 5 i højere grad med ønskelig forøget ventilation som følge.

Ifølge en yderligere udførelsesform for indretningen ifølge opfindelsen består føleleggmet 5 af en stabel af skiveformede bimetal-elementer (ikke vist), hvilken stabel i aksial retning får kraftige længdevariationer ved temmelig ubetydelige temperaturvariationer og er indrettet til at manøvrere et spjæld eller en tilsvarende ventil i kanalen 1 ifølge samme princip, som er beskrevet under henvisning til fig. 2 og 3·

Nogle yderligere tekniske virkninger og alternative udførelsesformer beskrives herved.

Omsorgsfuld tætning af sådanne sædvanlige varmelækageveje i bygnin-

Claims (1)

1. ίο 146268 ger, som forekommer ved vinduer og døre, er ikke tilstrækkelige til at forhindre varmetab ved træk. Hvis de mest sædvanlige varmelæka-geveje tætnes, kan trækken øges gennem andre lækageveje,9g for effektiv energibesparelse bør en god tætning kompletteres med en styret regulering ifølge opfindelsen af ventilationssystemet. En vel aftættet bygning forsynet med en indretning til selvtræksventilation og med en automatisk virkende rumventilationskanal ifølge opfindelsen turde give et optimalt økonomisk resultat ved, at reguleringen sker under hensyntagen til alle vigtige faktorer, såsom in-dendørstemperaturen, ydertemperaturen, vindstyrke og strålingsforhold, og ved at indretningen ifølge opfindelsen er billig, og uden store omkostninger kan indføres i et almindeligt udluftningssystem. Opfindelsen kan også anvendes ved kendte mekaniske ventilationsanlæg, som for at undgå unødige varmetab er indrettet til intermitterende drift. Man kan da lade den mekaniske ventilation være i drift kun i de perioder, hvor særlig store ventilationsbehov foreligger. Under den mellemliggende selvtrsksperiode kan indretningen ifølge opfindelsen komme til anvendelse også i et sådant anlæg. I de forcerede ventilationsperioder, hvor det mekaniske anlægs blæser er i gang, vil den stærke luftstrøm medføre, at rumventilationskanalen ifølge opfindelsen går imod fuld åben stilling. Rumventilationskanalen ifølge opfindelsen tilpasser sig således automatisk til driften af det mekaniske anlægs blæser og åbner ventilationskanalen for derefter, dvs. under hvileperioder for blæserne, at regulere ventilationskanalen på den beskrevne måde. Patentkrav. 1. ..Rumventilationskanal for afgangsluft (7), der drives gennem kanalen af en termisk opdrift, og med en ventil (3), der styres af et temperaturfølelegeme (5), kendetegnet ved, at fø- lelegemet (5) er anbragt i fri luft på en sådan måde, at det kan påvirkes af vind og temperatur i den fri luft, at udløbskanalen (1) har åbninger (6) til at aflede en del (7a) af den varme afgangsluft (7) til berøring med følelegemet (5), og at ventilen (3) styres således, at den påvirkes til lukning, når temperaturen af følelegemet falder, og til åbning, når temperaturen stiger.