FI127593B

FI127593B - Ilmanvaihtolaite ja ilmanvaihtoikkuna

Info

Publication number: FI127593B
Application number: FI20165175A
Authority: FI
Inventors: Petri Hänninen
Original assignee: Skaala Production Oy
Priority date: 2016-03-03
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2018-09-28
Also published as: FI20165175A; EP3214254A1

Abstract

Ilmanvaihtolaitteen (100) käyttöääneltään hiljaisemman ilmanvaihdon ja/tai suuremman ilmanvirtaustilavuuden aikayksikköä kohden saavuttamiseksi ehdotetaan ilmanvaihtolaitetta (100), jossa raitisilmakanava (65, 62A, 68) ja poistoilmakanava (66, 62B, 69) on järjestetty kulkemaan ensimmäisessä vertikaalisuunnassa rinnakkain risteämättä keskenään ensin ensimmäiseen suuntaan toisiaan vastaan ja sitten mutkan (34, 35) jälkeen vastakkaiseen vertikaalisuuntaan edelleen toisiaan vastaan päätyäkseen vastavirtalämmönvaihtimeen (62), jossa vastavirtalämmönvaihtimen raitisilmakanavan (62A) ja vastavirtalämmönvaihtimen poistoilmakanavan (62B) sisäänotto ja ulostulo ovat vastavirtalämmönvaihtimen (62) vastakkaisissa päässä keskenään samalla puolella, jolloin raitisilmakanavan (65, 62A, 68) ja poistoilmakanavan (66, 62B, 69) risteäminen keskenään vastavirtalämmönvaihtimen (62) ulkopuolella on vältettävissä. Sisältää myös itsenäisen patenttivaatimuksen ilmanvaihtoikkunalle.

Description

Ilmanvaihtolaite ja ilmanvaihtoikkuna

Keksinnön ala

Keksintö liittyy rakennustekniikan alaan ja erityisesti koneellisen ilmanvaihdon toteuttamiseen.

Teknistä taustaa

Skaala Production Oy on investoinut merkittävästi tuotekehitykseen saattaakseen markkinoille ikkunaan asennettavia ilmanvaihtolaitteita ja ilmanvaihtolaitteella varustettuja tai varustettavia ikkunoita.

Ikkunaan asennettavien ilmanvaihtolaitteiden ja ilmanvaihtolaitteella varustettujen ikkunoiden avulla on mahdollista toteuttaa rakennuksiin huonekohtainen tai hajautettu ilmanvaihto. Ikkunaan asennettavat ilmanvaihtolaitteet ja ilmanvaihtolaitteella varustetut ikkunat voivat joko muodostaa keskenään ilmanvaihtojärjestelmän tai yhteisvaikuttaa keskusilmanvaihtojärjestelmän osana. Tyypillisesti keskusilmanvaihtojärjestelmään kuuluisi lisäksi ainakin keskitetty ilmanpoisto kattoventtiilien kautta ainakin kylpyhuoneessa ja wc-tiloissa sekä mahdollisesti myös keittiössä.

Ikkunaan asennettavien ilmanvaihtolaitteiden tai ilmanvaihtolaitteella varustettujen ikkunoiden avulla toteutetun hajautetun tai huonekohtaisen ilmanvaihdon eräänä edullisena ominaispiirteenä on, että ulkoa otettavaa ilmaa pystytään esimerkiksi asumiskäytössä tuomaan sisätiloihin sellaisissa tiloissa, joissa käyttäjät viettävät verrattain paljon aikaa. Ilmanlaadun heikentyessä ilmanvaihtoa voidaan tehostaa paikallisesti lisäämällä ikkunaan asennettavan ilmanvaihtolaitteen tai ilmanvaihtolaitteella varustetun ikkunan tilavuusvirtaa.

Keksinnön tehtävä

Keksinnön mukaisen ilmanvaihtolaitteen tehtävä on pienentää ilmanvaihtolaitteen kanaviston aiheuttamaa painehäviötä. Tämä tehtävä on ratkaistavissa vaatimuksen 1 mukaisella ilmanvaihtolaitteella.

20165175 prh 31 -07- 2018

Keksinnön mukaisen ilmanvaihtolaitteella varustetun ilmanvaihtoikkunan tehtävä on mahdollistaa käyttöääneltään hiljaisempi ilmanvaihto ja/tai suurempi ilmanvirtaustilavuus aikayksikköä kohden. Tämä tehtävä on ratkaistavissa vaatimuksen 15 mukaisella ilmanvaihtoikkunalla.

Epäitsenäiset vaatimukset kuvaavat ilmanvaihtolaitteen edullisia aspekteja.

Keksinnön edut

Ilmanvaihtolaite käsittää vähintään yhden ulkotilan ja sisätilan välillä virtausyhteydessä olevan raitisilmakanavan ja vähintään yhden sisätilan ja ulkotilan välillä virtausyhteydessä olevan poistoilmakanavan, jotka raitisilmakanava ja poistoilmakanava kulkevat vastavirtalämmönvaihtimen lävitse. Tämän lisäksi ilmanvaihtolaite käsittää ilmanliikutusvälineet -kuten vähintään yhden puhaltimen- ilmavirtauksen aikaansaamiseksi sekä raitisilmakanavan lävitse että poistoilmakanavan lävitse.

Raitisilmakanava ja poistoilmakanava on järjestetty kulkemaan ensimmäisessä vertikaalisuunnassa rinnakkain risteämättä keskenään ensin ensimmäiseen suuntaan toisiaan vastaan ja sitten mutkan jälkeen vastakkaiseen vertikaalisuuntaan edelleen toisiaan vastaan päätyäkseen vastavirtalämmönvaihtimeen, jossa vastavirtalämmönvaihtimen raitisilmakanavan ja vastavirtalämmönvaihtimen poistoilmakanavan sisäänotto ja ulostulo ovat vastavirtalämmönvaihtimen vastakkaisissa päissä keskenään samalla puolella, jolloin raitisilmakanavan ja poistoilmakanavan risteäminen keskenään vastavirtalämmönvaihtimen ulkopuolella on vältettävissä.

Ilmanvaihtokanavajärjestely mahdollistaa ilmanvaihtolaitteen poikkipinta-alan maksimaalisen hyödyntämisen. Erityisesti tästä on etua jos ilmanvaihtolaite on pitkänomainen ja tarkoitettu pystyasennossa käytettävissä. Tällaista ilmanvaihtolaitetta voidaan käyttää erityisen edullisesti ilmanvaihtoikkunassa pystykarmiin (esimerkiksi vasempaan karmiin, oikeaan karmiin tai vaikka pystyvälikarmiin) asennettuna.

20165175 prh 31 -07- 2018

Edullisesti raitisilmakanava käsittää esilämmityskanavan ja poistoilmakanava käsittää imukanavan jotka kulkevat vertikaalisuunnassa rinnakkain. Parhaiten esilämmityskanava ja imukanava kulkevat lisäksi samassa tasossa.

Edullisesti mutka on toteutettu paitsi kääntämään kulloinenkin ilmavirtaus eri vertikaalisuuntaan myös siirtämään ilmavirtaus ensimmäisestä tasosta toiseen. Parhaiten vastavirtalämmönvaihdin on toisessa tasossa.

Edullisimmin raitisilmakanava ja poistoilmakanava ainakin 10 osittain rajoittuvat kumielastiseen kerrokseen. Tällöin kumielastinen kerros voi ilmatiivistää raitisilmakanavan ja poistoilmakanavan toisistaan.

Kumielastinen kerros voi olla kiinnitetty ilmanvaihtolaitteen kotelon sisäpinnalle ja tiivistäminen voi olla toteutettu kompressoimalla kumielastista kerrosta ilmanvaihtolaitteen kotelon ja sisärakenteen väliin.

Edullisesti raitisilmakanava käsittää suihkuvirtauskanavan virtaussuunnassa vastavirtalämmönvaihtimen jälkeen.

Suihkuvirtauskanava voi olla järjestetty kääntämään tuloilma vaakatasosta ylöspäin, edullisimmin 15 - 75 astetta.

Tämän lisäksi tai vaihtoehtoisesti, poistoilmakanava voi käsittää suihkuvirtauskanavan virtaussuunnassa vastavirtalämmönvaihtimen jälkeen. Tämä suihkuvirtauskanava on mieluiten järjestetty kääntämään jäteilma vaakatasosta alaspäin, edullisimmin 15 - 75 astetta.

Ilmanliikutusvälineet käsittävät edullisimmin poistoilmatuulettimen ja tuloilmatuulettimen, jotka on tiivistetty painepuolelta.

Ilmanvaihtolaitteen käyttöääntä on mahdollista vaimentaa 30 tehokkaasti pienentämättä merkittävästi ilmanvaihtolaitteen läpi kulkevan ilman tilavuusvirran suuruutta, jos ilmanvaihtolaitteen poistoilman sisäänmenoon pannaan ääniänsä ilmanliikutusvälineestä tulevan käyttöäänen vaimentamiseksi. Ääniänsä toteutetaan tällöin siten, että ilmanliikutusvälineelle menevä poistoilma kiertää ääniansan. Ääniänsä käsittää

20165175 prh 31 -07- 2018 edullisimmin ainakin yhden vaimennuslevyn joka yksinkertaisimmin voi sisältää tai olla rouhepuristeesta leikattu. Ääniänsä toteutetaan edullisimmin ainakin yhden laitekoteloon asetetun mieluiten muotoon leikatun vaimennuslevyn avulla.

Vaimennuslevy voidaan asentaa siten, että vaimennuslevyn yläreuna on suodattimen yläreunan tasossa tai ylempänä. Tällöin vaimennuslevy peittää oleellisesti korkeussuunnassa suodattimen kohdan. Rakenne toimii ääniansana ilmanvaihtolaitteen poistoilmatuulettimen käyntiäänelle: virtaussuunnassa 10 suodattimen jälkeen oleva poistoilmatuuletin imee poistoilmaa suulakkeen lävitse. Käytännössä poistoilma virtaa vaimennuslevyn yläpuolelta vaimennuslevyn ohi ja vaimennuslevyn yläreunan alapuolella olevan suodattimen lävitse. Suodattimen jälkeenhän poistoilmatuuletin työntää ilmavirtaa imukanavaan (ks. FIG 3).

Poistoilmatuulettimen käyntiääni tulee suodattimen läpi ja kohdistuu ensin vaimennuslevyyn, joka vaikuttaa ilmanvaihtolaitteen äänitasoon merkittävästi. Toisaalta vaimennuslevyn kohdalla ilmanvaihtolaitteen kotelossa on aukko, mikä vähentää äänen resonanssia kotelossa.

Ilmanvaihtoikkuna käsittää karmin ja ainakin yhden puitteen, joka määrittää valoaukon, sekä ainakin yhden puitteeseen kiinnitetyn ikkunalasin, sekä pystykarmiin asennetun keksinnön ensimmäisen aspektin mukaisen ilmanvaihtolaitteen.

Piirustusluettelo

Seuraavassa esitellään ilmanvaihtolaitetta ja ilmanvaihtoikkunaa lähemmin oheisissa piirustuksissa FIG 1 - FIG 11 esitettyjen sovellusesimerkkien avulla. Piirustuksista esittää:

FIG 1 ilmanvaihtolaitetta ilmanvaihtoikkunaan asennettuna tarkasteltuna perspektiivissä etuoikealta sisätilan puolelta;

FIG 2 ilmanvaihtolaitetta ilmanvaihtoikkunaan asennettuna, tarkasteltuna perspektiivissä takavasemmalta ulkotilan puolelta;

FIG 3 ilmanvaihtolaitteen kanavarakennetta, kotelo poistettuna, ensimmäisestä suunnasta;

FIG 4 ilmanvaihtolaitteen kanavarakennetta (erityisesti vastavirtalämmönvaihtimen raitisilmakanavaa ja vastavirtalämmönvaihtimen poistokanavaa), kotelo poistettuna, toisesta suunnasta;

FIG 5 ja 9 ilmanvaihtolaitteen rakennetta kotelon kansi poistettuna perspektiivissä kahdelta suunnalta tarkasteltuna;

FIG 6 ilmanvaihtolaitteen poikkileikkausta kohdalta VI-VI (vrt. FIG 5);

FIG 7 ilmanvaihtolaitteen poikkileikkauksen VI-VI yksityiskohtaa VII kun kotelon kansi on paikallaan;

FIG 8

FIG 10

FIG 11 ilmanvaihtolaitteen sähköj ärj estelmää;

ilmanvaihtolaitteen koteloa kun ilmanvaihtolaitteen sisärakenne on poistettu; ja halkileikattua ilmanvaihtolaitetta poistoilmakanavan sisäänmenon kohdalta.

20165175 prh 31 -07- 2018

Samat viitenumerot viittaavat samoihin teknisiin tunnusmerkkeihin kaikissa piirustuksissa.

Yksityiskohtainen selitys

FIG 1 ja 2 esittävät ilmanvaihtolaitetta 100 ilmanvaihtoikkunaan 1 asennettuna, tarkasteltuna perspektiivissä etuoikealta sisätilan S puolelta (FIG 1) ja etuvasemmalta ulkotilan U puolelta (FIG 2).

Ilmanvaihtoikkuna 1 käsittää karmin 2. Tämän lisäksi ilmanvaihtoikkuna 1 käsittää karmin 2 yhteyteen järjestetyn ulkopuitteen 4, johon on kiinnitetty ainakin yksi ikkunalasi 6, sekä karmin 2 yhteyteen järjestetyn sisäpuitteen 3, johon on kiinnitetty ainakin yksi ikkunalasi 5. Ilmanvaihtoikkunassa 1 voi olla karmiverhoilu 9 peittämässä karmia 2 ja ulkopuitetta 4 ulkotilan U puolelta.

Ulkopuite 4 ja sisäpuite 3 on kiinnitetty karmiin 2 tai yksi puitteista 3, 4 on kiinnitetty karmiin 2 ja toinen puitteista 3, 4 on kiinnitetty karmiin 2 kiinnitettyyn puitteeseen.

20165175 prh 31 -07- 2018

Ulkopuitteen 4 ja sisäpuitteen 3 väliin jää näin välitila 10. Ulkopuite 4 ja sisäpuite 3 määrittävät yhdessä valoaukon 7.

Vaihtoehtoisesti ilmanvaihtoikkuna 1 on toteutettavissa ilman välitilaa 10 eli yksipuitteisena.

Ilmanvaihtolaitteen 100 rakennetta ja toimintaa esitellään seuraavassa tarkemmin FIG 3-10 yhteydessä. Raitisilmakanavan ja poistoilmakanavan yhteydessä edullisesti käytetty ilmanvaihtolaitteen 100 sisärakenne ja toiminta käyvät tarkemmin esiin FIG 3 ja 4.

Ilmanvaihtolaite 100 käsittää vähintään yhden ulkotilan U ja sisätilan S välillä virtausyhteydessä olevan raitisilmakanavan (esilämmityskanava 65, vastavirtalämmönvaihtimen raitisilmakanava 62A, suihkuvirtauskanava 68) ja vähintään yhden sisätilan S ja ulkotilan U välillä virtausyhteydessä olevan poistoilmakanavan (imukanava 66, vastavirtalämmönvaihtimen poistoilmakanava 62B, suihkuvirtauskanava 69), jotka raitisilmakanava ja poistoilmakanava kulkevat vastavirtalämmönvaihtimen 62 lävitse. Raitisilmakanavan ja poistoilmakanavan toteutustapa voi suihkuvirtauskanavien osalta olla joku muukin eli poiketa tässä esitetystä.

Ilmanvaihtolaite 100 käsittää lisäksi ilmanliikutusvälineet (poistoilmatuuletin 63, tuloilmatuuletin 64) ilmavirtauksen aikaansaamiseksi sekä raitisilmakanavan lävitse että poistoilmakanavan lävitse. Ilmanliikutusvälineiden toteutustapa voi olla joku muukin eli poiketa tässä esitetystä.

Edullisimmin ilmanvaihtolaite 100 on pitkänomainen ja pystyasennossa käytettävä.

Ilmanvaihtolaite 100 imee yläosastaan ulkotilasta U raitisilmaa 20 sisäänmenoon 51 edullisimmin suulakkeen 351 kautta, edullisimmin painepuolelle asennetun sähkökäyttöisen tuloilmatuulettimen 64 avulla. Painepuolelle asennettuna tuloilmatuuletin 64 on helpommin tiivistettävissä. Tuloilmatuuletin 64 työntää ilmavirtaa esilämmityskanavaan 65 joka kulkee edullisimmin FIG 3 mukaisesti vertikaalisuunnassa ylhäältä alaspäin. Esilämmityskanavan 65 jälkeen ilmavirtaus

20165175 prh 31 -07- 2018 vaihtaa tasoa ja suuntaa (vrt. FIG 3) ilmanvaihtolaitteen 100 sisärakenteessa, nimittäin FIG 4 mukaisesti vastavirtalämmönvaihtimen raitisilmakanavaan 62A, jonka jälkeen ilmavirtaus jatkaa suihkuvirtauskanavaan 68, jossa ilmavirtaus muuttuu ainakin osin ellei jopa kokonaan suihkuvirtaukseksi vapautuakseen ulostulon 52 ja mieluiten ulostulon 52 yhteydessä olevan suulakkeen 352 kautta edullisimmin yläviistoon suuntautuvana tuloilmana 21.

Vastaavasti ilmanvaihtolaite 100 imee alaosastaan sisätilasta S 10 poistoilmaa 22 sisäänmenoon 53 edullisimmin suulakkeen 353 kautta, edullisimmin painepuolelle asennetun sähkökäyttöisen poistoilmatuulettimen 63 avulla. Painepuolelle asennettuna poistoilmatuuletin 63 on helpommin tiivistettävissä. Poistoilmatuuletin 63 työntää ilmavirtaa imukanavaan 66 joka kulkee edullisimmin FIG 3 mukaisesti vertikaalisuunnassa alhaalta ylöspäin. Imukanavan 66 jälkeen ilmavirtaus vaihtaa tasoa ja suuntaa (vrt. FIG 3) ilmanvaihtolaitteen 100 sisärakenteessa, nimittäin FIG 4 mukaisesti vastavirtalämmönvaihtimen poistoilmakanavaan 62B, jonka jälkeen ilmavirtaus jatkaa suihkuvirtauskanavaan 69, jossa ilmavirtaus muuttuu ainakin osin ellei jopa kokonaan suihkuvirtaukseksi vapautuakseen ulostulon 54 ja mieluiten ulostulon 52 yhteydessä olevan suulakkeen 354 kautta edullisimmin alaviistoon suuntautuvana jäteilmana 23.

Suihkuvirtauskanava 68 on edullisimmin järjestetty kääntämään tuloilma 21 vaakatasosta ylöspäin. Piirustuksissa on viitattu tuloilman 21 jättökulmaan a, joka edullisimmin on 15 - 75 vaakatasosta ylöspäin. Suihkuvirtauskanava 69 on edullisimmin järjestetty kääntämään jäteilma 23 vaakatasosta alaspäin.

Piirustuksissa on viitattu jäteilman 23 jättökulmaan β, joka edullisimmin on 15 - 75 ⁰ vaakatasosta alaspäin.

Tässä esitetyn järjestelyn eli imukanavan 66 ja esilämmityskanavan 65 tason- ja suunnanvaihdon avulla ennen vastaavia vastavirtalämmönvaihtimen 62 kanavia (vastavirtalämmönvaihtimen poistoilmakanavaa 62B ja vastavirtalämmönvaihtimen raitisilmakanavaa 62A, vastaavasti) ilmanvaihtolaitteen 100 poikkipinta-ala pystytään hyödyntämään

20165175 prh 31 -07- 2018 paremmin kuin hakijan kirjoittamishetkellä vielä salaisissa suomalaisissa patenttihakemuksissa 20145778, 20145779, 20145780, 20145781, 20155844, 20155845, 20155846, 20155847, 20155848, 20155849, 20155850 ja kansainvälisissä patenttihakemuksissa

PCT/IB2015/056399, PCT/IB2014/064294, PCT/IB2015/056400,

PCT/IB2015/056401 kuvatuissa ilmanvaihtolaitteissa. Tämä etu on merkittävä paitsi sikäli, että se mahdollistaa poikkipintaalaltaan erityisen kompaktin ilmanvaihtolaitteen valmistamisen, myös sikäli, että mainituissa hakemuksissa kuvattuun ilmanvaihtolaitteeseen nyt kuvattua järjestelyä käytettäessä saavutettavissa olevan suuremman kanavien poikkipinta-alan ansiosta painehäviö ilmanvaihtolaitteen kanavistossa pienenee, jolloin i) ilmavirtauksen virtausnopeutta pystytään laskemaan saman ilmamäärän kuljettamiseksi kuin salaisissa hakemuksissa kuvatuilla ilmanvaihtolaitteilla, ii) ilmavirtauksen aikayksikössä tuottamaa ilmamäärää pystytään lisäämään samaa virtausnopeutta käyttäen kuin salaisissa hakemuksissa kuvatuilla ilmanvaihtolaitteilla. Näkökohdan i) mukaisella toimintatavalla pystytään alentamaan ilmanvaihtolaitteen 100 käyntiääntä.

Näkökohdan ii) mukaisella toimintatavalla pystytään parantamaan ilmanvaihtolaitteen 100 ilmanvaihtokykyä.

Toisaalta myös ilmanvaihtolaitteen 100 energiatehokkuutta pystytään kasvattamaan esilämmityskanavan 65 ja imukanavan 66 kulkiessa rinnakkain väliseinällä 33 eristettynä. Toisaalta ilmanvaihtolaitteen 100 toiminta on erittäin tehokasta myös siksi, että vastavirtalämmönvaihtimessa 62 virtaussuunnat kulkevat normaalissa käyttötilanteessa (ulkona kylmempää kuin sisällä) luonnollisen konvektion suuntaan. Tällöin myös poistoilman 22 jäähtyessä jäteilmaksi 23 lauhdevettä pystytään johtamaan nimenomaan virtaussuunnassa vastavirtalämmönvaihtimen 62 jälkeen ulkotilaan U esimerkiksi poistoputken 55 (jossa on edullisimmin sulanapitämisjärjestely, kuten vaikka saattolämmityskaapeli 85) kautta.

Hakija on suunnitteluttanut vastavirtalämmönvaihtimen 62 rakenteen uudelleen, jotta hakijan salaisissa hakemuksissa kuvatussa ilmanvaihtolaitteessa tarvittu vastavirtalämmönvaihtimessa tapahtuneen virtauskanavien

20165175 prh 31 -07- 2018 ristiinmenon kompensoiminen (eli virtauskanavien ristiinveto) vastavirtalämmönvaihtimen ulkopuolella ja siitä aiheutunut virtauskanavien poikkipinta-alan pieneneminen pystytään välttämään.

Nyt käsillä olevassa vastavirtalämmönvaihtimessa 62 vastavirtalämmönvaihtimen raitisilmakanavan 62A ja vastavirtalämmönvaihtimen poistokanavan 62B sisään- ja ulosmenot nimittäin edullisimmin sijaitsevat eri tasolla mutta kuitenkin samalla puolella kuin vastaava vastavirtalämmönvaihdinta 62 virtaussuunnassa kulloinkin edeltävä virtauskanavan osa (vastavirtalämmönvahtimen poistokanavan 62B osalta imukanava 66 ja vastavirtalämmönvaihtimen raitisilmakanavan 62A osalta esilämmityskanava 65). Näin riittääkin, että ilmavirtaus vain käännetään mutkassa 34, 35 paitsi vastakkaiseen vertikaalisuuntaan myös tasolta toiselle, jolloin sisätilasta S ulkotilan suuntaan U ja ulkotilasta U sisätilan S suuntaan menevät ilmavirtaukset risteävät ainoastaan vastavirtalämmönvaihtimessa 62.

Toisin sanoin: raitisilmakanava ja poistoilmakanava on järjestetty kulkemaan ensimmäisessä vertikaalisuunnassa rinnakkain risteämättä keskenään ensin ensimmäiseen suuntaan toisiaan vastaan ja sitten mutkan 34, 35 jälkeen vastakkaiseen vertikaalisuuntaan edelleen toisiaan vastaan päätyäkseen vastavirtalämmönvaihtimeen 62. Vastavirtalämmönvaihtimen raitisilmakanavan 62A ja vastavirtalämmönvaihtimen poistoilmakanavan 62B sisäänotto ja ulostulo ovat vastavirtalämmönvaihtimen 62 vastakkaisissa päissä keskenään samalla puolella. Näin raitisilmakanavan ja poistoilmakanavan risteäminen keskenään vastavirtalämmönvaihtimen 62 ulkopuolella on vältettävissä. Näin pystytään välttämään että ilmanvaihtolaitteen 100 poikkipinta-alaa tuhlattaisiin ilmakanavien vastavirtalämmönvaihtimen 62 ulkopuolella tapahtuvaan risteämiseen.

FIG 6 esittää ilmanvaihtolaitteen 100 poikkileikkausta VI-VI (vrt. FIG 5). FIG 10 esitetty kotelo 200 ilmatiivistää yhteisvaikutuksessa ulokkeiden 204 ja kumielastisen kerroksen 202 kanssa ilmanvaihtolaitteen 100 sisärakennetta, erityisesti ίο

20165175 prh 31 -07- 2018 ilmanvaihtolaitteen 100 kanavat, nimittäin siten että esilämmityskanavan 65 ja imukanavan 66 väliltä hajavirtaus pystytään estämään tai ainakin hajavirtausta pystytään vähentämään. Toisaalta kotelo 200 ilmatiivistää yhteisvaikutuksessa ulokkeiden 204 ja kumielastisen kerroksen 202 kanssa ilmanvaihtolaitteen 100 sisärakennetta myös siten, että ilmavirtauksen kulkeutuminen esilämmityskanavasta 65 vastavirtalämmönvaihtimen raitisilmakanavaan 62A ja toisaalta myös imukanavasta 66 vastavirtalämmönvaihtimen poistoilmakanavaan 62B on hallittua eli siten että hajavirtaus pystytään estämään tai ainakin hajavirtausta pystytään vähentämään.

Ilmanvaihtolaitteen 100 sisärakenteen ja kotelon 200 mitoitus on edullisimmin sellainen, että sisärakenne tai sisärakenteen ulokkeet kompressoivat kumielastista kerrosta 202 koteloa 200 vasten. Kun kotelo 200 toteutetaan edullisimmin metallista, kuten vaikka 1 mm paksusta pellistä, voidaan rakenne kasata kanttaamalla jopa vain yhdestä levystä. Kotelo 200 voidaan valmistaa myös muusta riittävän jäykkyyden takaavasta materiaalista, esimerkiksi teräksestä, alumiinista sekä tietyin ehdoin lasista, muovista tai muovikomposiitista, puukomposiitista tai jopa käsitellystä puusta.

Kotelo 200 pystytään järjestämään kourumaiseksi (esimerkiksi C:n tai U:n malliseksi). Kourun reunoille toteutetaan edullisimmin lipat 210 joiden avulla kotelon kansi 205 pystytään kiinnittämään. Kotelon kansi 205 käsittää tällöin edullisimmin reunoille tehdyt taivutukset 209, jotka työnnetään kasausvaiheessa lippojen 210 alle kotelon 200 sulkemiseksi.

Kotelon 200 sisäpinnalla ja kotelon kannen 205 sisäpinnalla on kumielastinen kerros 202 mieluiten kaikkialla mutta edullisimmin ainakin niiden sisärakenteiden kohdalla, joita käytetään ilmatiivistämiseen. Kumielastinen kerros 202 on edullisimmin solukumista, solumuovista tai muusta elastisesta riittävän pienen lämmönjohtavuuden materiaalista. Riittävän hyvän lämmöneristyskyvyn materiaalin lämmönjohtavuus on esim. alle 0,1 W/mK. Materiaalivahvuutena voidaan käyttää materiaalista riippuen esimerkiksi 3-10 mm.

20165175 prh 31 -07- 2018

Parhaiten kumielastisena kerroksena 202 käytettäväksi soveltuvat elastiset materiaalit, joilla on riittävä lämmöneristävyys. Esimerkiksi solukumin ilmanläpäisevyys on riittävän pieni muodostaakseen riittävän ilmatiiveyden ja kumielastisuus on riittävä puristusliitoksella aikaansaatavaan ilmatiiviyteen. Lisäksi materiaalin lämmönjohtavuus on riittävän pieni.

Solukumin etuja ovat myös kumielastisuuden säilyminen ja pysyvän muodonmuutoksen vähäisyys. Tämä ominaisuus on hyödynnettävissä mahdollisten huoltotoimien vaatiman ilmanvaihtolaitteen 100 purkamisen jälkeisessä uudelleenkokoamisessa, jolloin ilmatiivistyspinta ei välttämättä asetu aivan samalle kohdalle ensiasennuksen kanssa. Vaihtoehtoisesti on mahdollista käyttää muita riittävän kumielastisuuden omaavia materiaaleja, esimerkiksi solumuoveja tai uretaanipohjaisia materiaaleja. Jos kumielastisuus on liian pieni, ei ilmanvaihtolaitteen 100 ilmatiiveys välttämättä kestä lämpötilamuutoksista tai käsittelystä johtuvien mekaanisten voimien aiheuttamaa tiivistyspinnan muodonmuutosta laitteen koko suunniteltua käyttöikää vaan se on lisäksi tiivistettävä elastisella massalla.

Kumielastinen kerros 202 on edullisimmin levymäinen. Kumielastinen kerros 202 voidaan kiinnittää koteloon 200 ja kotelon kanteen 205 esimerkiksi liimalla 208 tai kaksipuolisella teipillä. Testeissä käytimme teipin kaltaista liimattavaa solukumieristettä, jossa liimapinta on valmiiksi kiinnitettynä. Mahdollisesti parempiakin tapoja kumielastisella kerroksella 202 kiinnittämiseen on olemassa, esimerkiksi kerroksen ruiskuttaminen kotelon 200 sisäpintaan ja kotelon kannen 205 sisäpintaan, pintojen päällystäminen kumielastisella kerroksella

202 jo levytyövaiheessa tai vaikka voidaan vaikka valmistaa muotoonleikattuja muodoltaan istuvia kumielastista materiaalia olevia kappaleita.

Ulokkeet 204 penetroituvat kumielastiseen kerrokseen 202 ilmatiivistyksen toteuttamiseksi. Hakijan toteuttamien testien mukaan esimerkiksi jo 2 mm penetroitumissyvyys riittää ilmatiivistykseen kun kumielastisena kerroksena 202 käytetään 3 mm solukumikerrosta ja ulokkeet 204 ulkonevat noin 2 mm.

20165175 prh 31 -07- 2018

FIG 8 esittää perspektiivinäkymää ilmanvaihtolaitteeseeen 100 mieluiten kuuluvasta sähköjärjestelmästä 80 (sähköjärjestelmä 80 esitetty ilmanvaihtolaitteesta 100 irrotettuna).

Sähköjärjestelmä 80 voidaan toteuttaa ilmanvaihtolaitteen 100 5 ulkopuolellakin.

Sähköjärjestelmä 80 käsittää käyttöliittymän/-paneelin 81, piirilevyn 82, virransyöttö- ja datakaapelin 83, tuulettimen virtakaapelin 84, saattolämmitinkaapelin 85, CO₂ -sensorin kaapelin 86 ja lämpötila-anturin kaapelin 87. Sähköjärjestelmään

80 kuuluu edullisesti äänimittari, esimerkiksi mikrofoni 88, jonka signaalia analysoidaan piirilevyllä 82 olevalla logiikalla. Ilmanliikutusvälineiden aikaansaamaa ilmavirtausta voidaan säätää sisäisen tai ulkoisen äänimittarin takaisinkytkennän perusteella.

Anturointi (esim. mikrofoni 88, CO₂ -sensori kaapeleineen 86) voi sijaita ilmanvaihtolaitteen 100 ulkopuolellakin kunhan ilmanvaihtolaite 100 käsittää tällöin tiedon vastaanottojärjestelyn tiedon vastaanottamiseksi anturoinnilta tai sen osalta.

Tämän lisäksi tai vaihtoehtoisesti ilmanvaihtolaite 100 voi olla yhteydessä ulkoiseen äänimittariin, jolloin ilmanliikutusvälineiden aikaansaamaa ilmavirtausta voidaan säätää äänimittarin takaisinkytkennän perusteella. Ulkoinen äänimittari voidaan toteuttaa älypuhelimen sovelluksena tai taloautomaatiojärjestelmässä.

Ilmanvaihtolaite 100 on edullisimmin konfiguroitu säätämään ainakin osan ilmanliikutusvälineiden aikaansaamaa ilmavirtausta ainakin yhden mitattavan ilmanlaatuparametrin mukaan.

Ilmanvaihtolaite 100 on edullisimmin konfiguroitu lisäämään tai vähentämään ilmanliikutusvälineiden aikaansaamaa ilmavirtausta alku- ja tavoitearvon välillä useammassa askelessa ilmanliikutusvälineiden käyttöäänen aikaderivaatan kasvattamiseksi tai pienentämiseksi tai käyttöäänen muutoksen aikayksikköä kohden kasvattamiseksi tai pienentämiseksi.

Edullisesti askelet on määritelty kokeellisesti, edullisimmin äänimittauksen perusteella.

20165175 prh 31 -07- 2018

Askelet voidaan tallentaa look-up-taulukkoon.

Askelen suuruus valitaan edullisimmin pienemmäksi kuin suurimmaksi sallituksi määritelty äänenpaineen tai äänitehon muutos aikayksikköä kohden.

Ilmanliikutusvälineitä voidaan ohjata esimerkiksi moduloimalla niihin syötettävää sähkötehoa vaikkapa pulssileveysmodulaatiolla. Tällöin askel voisi vastata pulssileveyden muutosta.

Ilmanvaihtolaite 100 käsittää mieluiten myös ohitustoiminnon ilmavirtauksen alku- ja tavoitearvon välillä useammassa askelessa tapahtuvan vähentämis- tai lisäämistoiminnon ohittamiseksi. Ohitustoiminto voi olla asetettavissa ja/tai poistettavissa kytkimellä, esimerkiksi painonapilla, kelloohjauksella, ajastinohjauksella tai jollain näiden yhdistelmällä. Tämän lisäksi tai vaihtoehtoisesti kytkin voi olla ohjattavissa älypuhelimen sovelluksella tai taloautomaatioj ärj estelmällä.

Useammassa askelessa tapahtuvan ilmavirtauksen lisäämisen tai vähentämisen ohitustoiminto voidaan kytkeä päälle ja/tai poiskytkeä anturiohjauksen perusteella. Anturiohjaus voi käsittää ainakin yhden läsnäolotunnistimen ja/tai ainakin yhden infrapunatunnistimen. Tämän lisäksi tai vaihtoehtoisesti anturiohjaustieto voidaan saada taloautomaatiojärjestelmältä.

Edullisessa suoritusmuodossa ilmanvaihtolaitteen 100 ilmanliikutusvälineinä on ainakin yksi tuloilmatuuletin 64 raitisilmakanavalle ja ainakin yksi poistoilmatuuletin 63 poistoilmakanavalle. Tuloilmatuuletinta 64 ja poistoilmatuuletinta 63 ajetaan tällöin mieluiten kumpaakin siten, että ne tuottavat raitisilmakanavasta yhtäsuuren, pienemmän tai suuremman tilavuusvirran kuin poistoilmakanavasta, jotta sisätila S ei paineistu, alipaineistuu tai ylipaineistuu ulkotilaan U nähden. Yksittäisen ilmanvaihtolaitteen 100 asemesta vastaava ohjaus voidaan toteuttaa hajautetun ilmanvaihtojärjestelmän ilmanvaihtolaitteiden 100 avulla.

20165175 prh 31 -07- 2018

Tällöin edullisimmin tuloilmatuuletinta 64 ja poistoilmatuuletinta 63 pyöritetään toisiinsa nähden samalla tai eri nopeudella. Askelet on tällöin mieluiten valittu siten, että kummankin tuulettimen 63, 64 kulloisenkin pyörimisnopeuden ja tuulettimien 63, 64 pyörimiseron aiheuttaman äänitaajuuden voimakkuutta ja tämän harmonisia kerrannaisia pidetään ennalta määrättyä tasoa pienempänä, pystytään unen laatua mahdollisesti erityisen paljon häiritsevä äänitaajuuden voimakkuuden nopea muutos ja/tai eroavista pyörintänopeuksista aiheutuvan äkillisen särinän tai sirinän ilmeneminen parhaiten välttämään.

FIG 11 esittää halkileikattua ilmanvaihtolaitetta 100 poistoilmakanavan sisäänmenon 53 kohdalta. Suulake 353 on paikallaan. FIG 11 käy ilmi ilmanvaihtolaitteen 100 alapäätyyn rouhepuristeesta valmistettu äänieristetty kanavisto. Imukanavan alussa olevan virtauskanavan seiniin on liimattu eri paksuisia muotoon rouhepuristeesta leikattuja paloja vaimennuslevyiksi 111, 112, 113, 114 siten, että saadaan mahdollisimman hyvin vaimennettua ääntä ilman, että ilmanvirtauksen oleellisesti heikentymättä. Vaimennuslevy 112 on asennettu siten, että vaimennuslevyn 112 yläreuna on suodattimen 57 yläreunan tasossa tai ylempänä. Tällöin vaimennuslevy 112 peittää oleellisesti suodattimen 57 kohdan. Rakenne toimii ääniansana ilmanvaihtolaitteen 100 poistoilmatuulettimen 63 käyntiäänelle: virtaussuunnassa suodattimen 57 jälkeen oleva poistoilmatuuletin

63 imee poistoilmaa 22 suulakkeen 353 lävitse. Käytännössä poistoilma 22 virtaa vaimennuslevyn 112 yläpuolelta vaimennuslevyn 112 ohi ja vaimennuslevyn 112 yläreunan alapuolella olevan suodattimen 57 lävitse. Suodattimen 57 jälkeenhän poistoilmatuuletin 63 työntää ilmavirtaa imukanavaan

66 (ks. FIG 3). Poistoilmatuulettimen 63 käyntiääni tulee suodattimen 57 läpi ja kohdistuu ensin vaimennuslevyyn 112, joka vaikuttaa ilmanvaihtolaitteen 100 äänitasoon merkittävästi. Toisaalta vaimennuslevyn 112 kohdalla on aukko ilmanvaihtolaitteen 100 kotelossa 200, mikä vähentää äänen resonanssia kotelossa 200.

Suodattimen 57 läpi kantautuvaa ääntä vaimentaa myös suodattimen 57 reunan korkeudelle ulottuva vaimennuslevy 114.

Vastaavaa järjestelyä voidaan käyttää myös ilmanvaihtolaitteen 100 raitisilman 20 sisäänmenon 51 yhteydessä. Ulkotilan U puolelle kuuluva melu ei kuitenkaan välttämättä ole yhtä kriittistä kuin sisätilan S puolelle kuuluva melu.

Keksinnön ei pidä ymmärtää tarkoitetun olevan rajoitettu ainoastaan oheisiin patenttivaatimuksiin vaan tulee ymmärtää sen sisältävän kaikki niiden lailliset ekvivalentit ja esitettyjen suoritusmuotojen yhdistelmät.

20165175 prh 31 -07- 2018

Luettelo

20165175 prh 31 -07- 2018

U

S

2

7

21

35

55

62A

62B

63

69 käytetyistä viitenumeroista:

ulkotila sisätila ilmanvaihtoikkuna karmi sisäpuite ulkopuite ikkunalasi ikkunalasi valoaukko ulkopuitteen sarana karmiverhoilu välitila raitisilma tuloilma poistoilma j äteilma väliseinä mutka mutka sisäänmeno ulostulo sisäänmeno ulostulo poistoputki suodatin vastavirtalämmönvaihdin vastavirtalämmönvaihtimen raitisilmakanava vastavirtalämmönvaihtimen poistoilmakanava poistoilmatuuletin tuloilmatuuletin esilämmityskanava imukanava suihkuvirtauskanava suihkuvirtauskanava sähköj ärj estelmä käyttöliittymä/-paneeli piirilevy

20165175 prh 31 -07- 2018

87

100

111

112

113

114

200

201

202

203

204

205

206

207

208

209

210

211

351

352

353

354 virransyöttö- ja datakaapeli tuulettimen virtakaapeli saattolämmityskaapeli CO₂ -sensorin kaapeli lämpötila-anturin kaapeli mikrofoni ilmanvaihtolaite vaimennuslevy vaimennuslevy vaimennuslevy vaimennuslevy kotelo pelti kumielastinen kerros sisätila uloke kotelon kansi katto pöh j a liima taivutus lippa olake suulake suulake suulake suulake

Claims

Vaatimukset:

1. Ilmanvaihtolaite (100), joka käsittää vähintään yhden ulkotilan (U) ja sisätilan (S) välillä virtausyhteydessä olevan raitisilmakanavan (65,

5 62A, 68) ja vähintään yhden sisätilan (S) ja ulkotilan (U) välillä virtausyhteydessä olevan poistoilmakanavan (66,

62B, 69), jotka raitisilmakanava (65, 62A, 68) ja poistoilmakanava (66, 62B, 69) kulkevat vastavirtalämmönvaihtimen (62) lävitse; ja

10 - ilmanliikutusvälineet (63, 64) -kuten vähintään yhden puhaltimen- ilmavirtauksen aikaansaamiseksi sekä raitisilmakanavan (65, 62A, 68) lävitse että poistoilmakanavan (66, 62B, 69) lävitse.

Ilmanvaihtolaite on tunnettu siitä, että: raitisilmakanava (65,

15 62A, 68) ja poistoilmakanava (66, 62B, 69) on järjestetty kulkemaan ensimmäisessä vertikaalisuunnassa rinnakkain risteämättä keskenään ensin ensimmäiseen suuntaan toisiaan vastaan ja sitten mutkan (34, 35) jälkeen vastakkaiseen vertikaalisuuntaan edelleen toisiaan vastaan päätyäkseen

20 vastavirtalämmönvaihtimeen (62), jossa vastavirtalämmönvaihtimen raitisilmakanavan (62A) ja vastavirtalämmönvaihtimen poistoilmakanavan (62B) sisäänotto ja ulostulo ovat vastavirtalämmönvaihtimen (62) vastakkaisissa päissä keskenään samalla puolella, jolloin raitisilmakanavan (65, 62A, 68) ja

25 poistoilmakanavan (66, 62B, 69) risteäminen keskenään vastavirtalämmönvaihtimen (62) ulkopuolella on vältettävissä.
2. Jonkin edellä olevan vaatimuksen mukainen ilmanvaihtolaite (100), jossa: raitisilmakanava (65, 62A, 68) käsittää esilämmityskanavan (65) ja poistoilmakanava (66, 62B, 69)

30 käsittää imukanavan (66) jotka kulkevat vertikaalisuunnassa rinnakkain.
3. Vaatimuksen 2 mukainen ilmanvaihtolaite (100), jossa: esilämmityskanava (65) ja imukanava (66) kulkevat lisäksi samassa tasossa.

20165175 prh 31 -07- 2018
4. Jonkin edellä olevan vaatimuksen mukainen ilmanvaihtolaite (100), jossa: mutka (34, 35) on toteutettu paitsi kääntämään kulloinenkin ilmavirtaus eri vertikaalisuuntaan myös siirtämään ilmavirtaus ensimmäisestä tasosta toiseen.
5 5. Vaatimuksen 4 mukainen ilmanvaihtolaite (100), jossa:

vastavirtalämmönvaihdin (62) on toisessa tasossa.
6. Jonkin edellä olevan vaatimuksen mukainen ilmanvaihtolaite (100), jossa: raitisilmakanava (65, 62A, 68) ja poistoilmakanava (66, 62B, 69) ainakin osittain rajoittuvat kumielastiseen

10 kerrokseen (202).
7. Vaatimuksen 6 mukainen ilmanvaihtolaite (100), jossa:

kumielastinen kerros (202) ilmatiivistää raitisilmakanavan (65, 62A, 68) ja poistoilmakanavan (66, 62B, 69) toisistaan.
8. Vaatimuksen 6 tai 7 mukainen ilmanvaihtolaite (100), jossa:

15 kumielastinen kerros (202) on kiinnitetty ilmanvaihtolaitteen (100) kotelon (200) sisäpinnalle ja tiivistäminen on toteutettu kompressoimalla kumielastista kerrosta (202) ilmanvaihtolaitteen (100) kotelon (200) ja sisärakenteen väliin.
9. Jonkin edellä olevan vaatimuksen mukainen ilmanvaihtolaite

20 (100), jossa: raitisilmakanava (65, 62A, 68) käsittää suihkuvirtauskanavan (68) virtaussuunnassa vastavirtalämmönvaihtimen (62) jälkeen.
10. Vaatimuksen 9 mukainen ilmanvaihtolaite (100), jossa: suihkuvirtauskanava (68) on järjestetty kääntämään tuloilma (21)

25 vaakatasosta ylöspäin, edullisimmin 15 - 75 astetta.
11. Jonkin edellä olevan vaatimuksen mukainen ilmanvaihtolaite (100), jossa: poistoilmakanava (66, 62B, 69) käsittää suihkuvirtauskanavan (69) virtaussuunnassa vastavirtalämmönvaihtimen (62) jälkeen.

30
12. Vaatimuksen 11 mukainen ilmanvaihtolaite (100), jossa:

suihkuvirtauskanava (69) on järjestetty kääntämään jäteilma (23) vaakatasosta alaspäin, edullisimmin 15 - 75 astetta.
13. Jonkin edellä olevan vaatimuksen mukainen ilmanvaihtolaite (100), jossa: ilmanliikutusvälineet (63, 64) käsittävät poistoilmatuulettimen (63) ja tuloilmatuulettimen (64), jotka on tiivistetty painepuolelta.
14. Jonkin edellä olevan vaatimuksen mukainen ilmanvaihtolaite (100), joka käsittää: poistoilman (22) sisäänmenossa (54) olevan

5 ääniansan (112, 113, 114) ilmanliikutusvälineestä (63) tulevan käyttöäänen vaimentamiseksi, joka ääniänsä (112, 113, 114) on toteutettu siten, että ilmanliikutusvälineelle (63) kulkeva poistoilma (22) kiertää ääniansan (112, 113, 114).
15. Ilmanvaihtoikkuna (1), joka käsittää: karmin (2) ja ainakin 10 yhden puitteen (3, 4) joka määrittää valoaukon (7), sekä ainakin yhden puitteeseen (3, 4) kiinnitetyn ikkunalasin (5, 6), sekä lisäksi käsittää pystykarmiin (3) asennetun jonkin edellä olevan vaatimuksen mukaisen ilmanvaihtolaitteen (100).