EP0086175A2

EP0086175A2 - Wärmetauscher

Info

Publication number: EP0086175A2
Application number: EP83810056A
Authority: EP
Inventors: Paul Stuber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-02-08
Filing date: 1983-02-08
Publication date: 1983-08-17
Also published as: EP0086175A3; CH649625A5

Abstract

Im Gegenstrom- oder Kreuzstrom-Wärmetauscher werden Stegdoppelplatten (1) aus Kunststoff zum Führen von Ab- und Frischluft verwendet. Die Stegdoppelplatten (1) haben eine Dicke von höchstens 15 mm und der Abstand zwischen zwei benachbarten Stegdoppelplatten (1) im Wärmetauscher beträgt ebenfalls höchstens 15 mm. Die Stegdoppelplatten (1) sind wärmebeständig und unempfindlich gegen Kälte. Sie sind leicht und preiswert. Die Wärmeübertragung ist so gut wie bei den üblichen Wärmetauscherplatten.

Description

Insbesondere in Landwirtschaft, Industriehallen und Grossküchen, wo Ablufttemperaturen von ca. 20 bis 30⁰C herrschen, werden Wärmetauscher verwendet, um die warme Abluft nicht ungenutzt ins Freie auszulassen. Die Rückgewinnung von Wärme aus der warmen Abluft wird durch Wärmeabgabe an die durch den Wärmetauscher z.B. in Ställe oder Industriehallen eingeführte Frischluft erzielt. Dadurch werden die Betriebskosten bis zu ca. 60% reduziert. Die vorerwärmte, durch den Wärmetauscher zugeführte Frischluft wird dann mit einem kleinen Heizaufwand auf die Betriebstemperatur gebracht.
Es sind Wärmetauscher mit Metall- oder Glasplatten bekannt, welche in einem Gehäuse aus Stahlblech eingesetzt sind. Die Platten sind im Gehäuse im geringen Abstand voneinander und parallel zueinander in vertikaler Weise eingebaut. Die warme Abluft und die kalte Frischluft werden getrennt zwischen den Glasplatten im Kreuzstrom so durchgeführt, dass die Abluft z.B. seitlich und die Frischluft von oben zugeführt wird. Beim Durchströmen des Platten-Wärmetauschers übernimmt der kältere Luftstrom den weitaus grössten Teil der im anderen Luftstrom vorhandenen Wärme.
Bei Metallplatten treten schon nach relativ kurzer Gebrauchsdauer Reinigungs- und andere Schwierigkeiten auf. Die aus Glas bestehenden Wärmetauscherplatten sind zerbrechlich und weisen ein ziemlich grosses Gewicht auf. Auch die Herstellungskosten dieser Glasplatten sind verhältnismässig hoch.
In der CH-PS 611 701 ist ein Wärmetauscher mit Rohren beschrieben, die aus Borsilikatglas bestehen. Die Glasrohre sind in einem Metallrahmen vertikal dicht aneinander gereiht und haben einen Durchmesser von etwa 13 mm. Hier wird die Abluft durch die Spalten zwischen den Rohren und die Frischluft durch den Innenraum der Rohre geführt. Ein solcher Wärmetauscher soll für höhere Betriebstemperaturen als 30°C verwendbar sein.
Auch diese, aus Borsilikatglas bestehenden Rohre, haben mindestens die Nachteile des ziemlich grossen Gewichtes und der ziemlich hohen Herstellungskosten.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher aus einem solchen Material zu schaffen, das eine gute Stabilität hat, wärmebeständig und unempfindlich gegen Kälte ist und im Unterdruck arbeiten kann. Die Herstellungskosten eines solchen Materials sollen wesentlich niedriger gehalten werden als diejenigen der bekannten Materialien.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Verwendung von Stegdoppelplatten aus Kunststoff gelöst, die zum Führen von Frisch- und Abluft in einem, insbesondere für Landwirtschaft, Grossküchen oder Industriehallen bestimmten Gegenstrom- oder Kreuzstromwärmetauscher eingesetzt werden.
Mit Vorteil hat jede solche Stegdoppelplatte eine Dicke von höchstens 15 mm und die Stegdoppelplatten sind im Wärmetauscher so untergebracht, dass der Abstand zwischen jeweils zwei benachbarten Stegdoppelplatten höchstens 15 mm beträgt.
Um die äusseren Wände der Stegdoppelplatten, an welchen die Abluft mit Schmutzpartikeln strömt, reinigen zu können, ist es vorteilhaft, zwischen jeweils zwei benachbarten Stegdoppelplatten eines Gegenstrom-Wärmetauschers an deren oberem Rand ein Kunststoffröhrchen mit Löchern zum Bespritzen mit Wasser dieser äusseren Wände zu befestigen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Gegenstromwärmetauschers, in welcher der Frischluft-und Abluftstrom angedeutet sind,
Fig. 2 eine Ansicht eines Röhrchens des Gegenstromwärmetauschers,
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Einbaues eines Gegenstromwärmetauschers und
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Einbauses eines Kreuzstromwärmetauschers.

Die als Führungsplatten für Ab- und Frischluft in dem Wärmetauscher verwendeten Stegdoppelplatten aus Kunststoff sind bis 140°C wärmebeständig und gegen Kälte bis -40°C unempfindlich. Sie haben eine ausgezeichnete Stabilität und können einen Unterdruck bis 50 mm Wassersäule ohne Leistungseinbusse aufnehmen. Solche Stegdoppelplatten sind marktüblich und preiswert.
Die Dicke der einzelnen Stegdoppelplatten 1 beträgt 4 bis 15 mm. Die Doppelstegplatten sind nebeneinander vertikal zu einem Block zusammengebaut. Der Abstand zweier benachbarter Doppelstegplatten 1 nebeneinander macht ebenfalls 4 bis 15 mm aus, je nach der Dicke der Stegdoppelplatte 1.
Wie aus der ersten Figur ersichtlich ist, wird die kalte Frischluft durch die durch die Stege 1a der Stegdoppelplatten 1 begrenzten Räume zugeführt. Die warme Abluft, die z.B. in Viehställen eine Temperatur von 20°C hat und voll von Ammoniak und Staub ist, wird durch die Spalten zwischen den einzelnen zueinanander parallel verlaufenden Stegdoppelplatten 1 geführt. Wenn die kalte Frischluft eine Temperatur von etwa 0°C und die Abluft eine Temperatur von etwa 20°C aufweist, übernimmt die kältere Frischluft beim Durchströmen des Wärmetauschers vom grössten Teil die in der Abluft vorhandene Wärme.
Dabei findet keine Mischung der Albuft mit der Frischluft statt.
Die erwärmte Frischluft kann beim Austritt aus dem Wärmetauscher eine Temperatur von etwa 10°C haben. Der Wirkungsgrad ist hier ungefähr 50%: er kann aber je nach dem Temperaturgefälle, der Luftfeuchtigkeit usw. bis zu 85% gesteigert werden.
Die Stegdoppelplatten 1 sind in einem Gehäuse 7 untergebracht. Bei einem Gegenstromwärmetauscher A besteht dieses Gehäuse 7 aus zwei Seitenwänden 4, einer oberen Wand 6 und einer abgekürzten unteren Wand 5. Wie aus den Figuren 1 und 3 ersichtlich ist, tritt die warme Abluft an einem Ende des Gehäuses 7, das von der unteren Wand 5 nicht abgedeckt ist, in den Gegenstromwärmetauscher und strömt dann durch die Spalten zwischen den einzelnen Stegdoppelplatten 1 im Gegenstrom zur Frischluft und tritt auf dem anderen Ende des Gehäuses 7 als kalte Abluft aus, welches Ende ebenfalls von der unteren Wand 5 nicht abgedeckt ist. Wie aus der Figur 3 weiter ersichtlich ist, wird der Abluftstrom durch einen Abluftventilator 8 erzeugt. Die kalte Abluft wird dann ins Freie ausgelassen.
Die kalte Frischluft wird durch einen Zuluftventilator 9 in Zwangsstrom durch die durch die Stege 1a begrenzten Räume durchgeführt, wobei sie die Wärme von der Abluft übernimmt. Die erwärmte Frischluft wird in den Innenraum des Gehäuses 10 geblasen.
Dieser Gegenstrom-Wärmetauscher A kann bei einer Ablufttemperatur von ca. 20 bis 30°C und einer Frischlufttemperatur bis von minus 12⁰C verwendet werden, wobei sich kein Eis im Abluftteil bildet.
Der in der Figur 4 dargestellte Kreuzstrom-Wärmetauscher B kann bei einer Ablufttemperatur von ca. 20 bis 30°C und einer Frischlufttemperatur bis minus 7°C verwendet werden. Bei diesem Kreuzstrom-Wärmetauscher B bildet sich im Abluftteil viel schneller Eis als bei dem Gegenstrom-Wärmetauscher A. Bei dem Kreuzstrom-Wärmetauscher B weist das Gehäuse 7 nur die Seitenwände 4 auf, die miteinander durch Abschlusswinkel verbunden sind, so dass die Abluft durch den Wärmetauscher B von unten nach oben unbehindert strömen kann.
Die Aussenwände der Stegdoppelplatten 1 eines Gegenstrom-Wärmetauschers A sind an Ihren oberen Rändern mit Kunststoffröhrchen 2 mit Löchern 3 versehen, die zum Bespritzen mit Wasser der äusseren Wände der Stegdoppelplatten 1 dienen. Bei dem Kreuzstromwärmetauscher B sind zum Bespritzen von äusseren Wänden der Stegdoppelplatten 1 nicht dargestellte Düsen vorhanden.
Das auf die Aussenwände der Doppelstegplatten 1 gespritzte Wasser, um diese von verschiedenen Schmutzabsätzen zu reinigen, geht als Kondenswasser mit der Abluft weg oder wird kanalisiert.
Durch die Verwendung der oben beschriebenen Stegdoppelplatten zum Führen von Frisch- und Abluft in Gegenstrom- oder Kreuzstrom-Wärmetauschern werden die Herstellungskosten derselben wesentlich gesenkt. Die Kunststoffstegdoppelplatten gewährleisten eine sehr gute Wärmeübertragung und das Gewicht derselben ist herabgesetzt. Solche Wärmetauscher werden ausser den eingangs erwähnten Gebieten überall dort verwendet, wo gelüftet wird, wie in Schwimmbädern, klimatisierten Wohnräumen usw.

Claims

1. Verwendung von Stegdoppelplatten (1) aus Kunststoff zum Führen von Frisch- und Abluft in einem insbesondere für Landwirtschaft, Grossküchen oder Industriehallen bestimmten Gegenstrom- (A) oder Kreuzstrom- (B) wärmetauscher.

2. Verwendung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede einzelne Stegdoppelplatte (1) eine Dicke von höchstens 15 mm aufweist und die Stegdoppelplatten im Wärmetauscher (A, B) so untergebracht sind, dass der Abstand zwischen jeweils zwei benachbarten Stegdoppelplatten (1) höchstens 15 mm beträgt.

3. Verwendung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegdoppelplatte (1) im Wärmetauscher (A, B) nebeneinander vertikal angeordnet sind.

4. Verwendung nach einem der Patentanspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeweils zwei benachbarten Stegdoppelplatten eines Gegenstrom-Wärmetauschers (A) an deren oberem Rand ein Kunststoffröhrchen (2) mit Löchern (3) zum Bespritzen mit Wasser der äusseren Wände der Stegdoppelplatten (1) befestigt ist.

5. Verwendung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (3) in zwei Reihen in jeweils einem Winkel von annähernd 45° zur Mittelsenkrechten des Röhrchens (2) angeordnet sind.

6. Verwendung nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichent, dass die Frischluft durch die durch die Stege (1a) begrenzten Räume der Stegdoppelplatte (1) und die Abluft durch die Spalten zwischen den einzelnen Stegdoppelplatten (1) strömt.