FI66982C - Foerfarande foer att foerbinda luftvaexling med ett slutet ochvaermeupptagande luftuppvaermningssystem - Google Patents

Description

66982

Menetelmä ilmanvaihdon yhdistämiseksi suljettuun ja varaa-vaan ilmalämmitysjärjestelmään.

Keksinnön kohteena on menetelmä ilmanvaihdon yhdistämiseksi suljettuun ja varaavaan ilmalämmitysjärjestelmään siten, että suljettu lämmitysmenetelmä pysyy luonteeltaan muuttumattomana, jonka vuoksi molemmat toiminnot voivat tapahtua samanaikaises-5 ti tai kumpaakin järjestelmää voidaan käyttää myöskin erikseen. Menetelmä antaa myös mahdollisuuden lämmittää lämmönvaihtimen ja ilmanvaihtokanavien avulla tavallisesti lämmittämättömiä tai puolilämpimiä tiloja näihin tiloihin viedyllä lämpimällä ilmalla, jolloin menetelmää voidaan käyttää hyväksi tiloissa, jois-10 sa vain aika ajoin oleskellaan. Myös asuinhuoneiden lämpötilaa voidaan siten tilapäisesti nostaa, mikä mahdollistaa perusläm-pötilan laskun esim. yöajaksi. Edellä mainittu suljettu ja va-raava ilmalämmitysjärjestelmä voi olla esimerkiksi suomalaisessa patenttihakemuksessa nro 750135 tai vastaavassa kanada-15 laisessa patenttiasiakirjassa (patentti nro 1095866) selostetun kaltainen.

Siten ilmalämmitysjärjestelmän, jota keksinnön mukaisessa menetelmässä edullisimmin käytetään hyväksi, pääasialliset osat 20 ovat kiertoilmapuhallin, ilmalämmityslaite, menoilman jakoti-' la, menoilmakanavisto rakennuksen onteloihin, rakennuksen lämmitettävää huonetilaa ainakin yhdeltä taholta rajoittavat lämpöä varaavat ontelorakenteet, paluuilmakanavisto em. onteloti-loista paluuilman kokoamistilaan, kokoamistila sekä sen ja pu-25 haltimen alipaineaukon välinen kanava. Lämpöä varaavilla on-telorakenteilla tarkoitetaan ontelorakenteita, joissa lämpö varastoidaan onteloiden kiviainesmateriaalista valmistettuihin seinämiin yksin tai em. seinämiin ja onteloihin sijoitettuihin lämpöä varaaviin rakennelmiin yhdessä. Lämpöä va-30 raavat rakennelmat ovat edullisimmin kiviainesmateriaalista, esim. tiilistä tehtyjä latomuksia tai betonielementtejä, joi- 2 66982 hin on jätetty aukkoja ilman virtausteiksi.

Keksinnöllä aikaansaadaan taloudellinen ja käyttövarma sekä energiataloudelliset ja terveydelliset vaatimukset hyvin täyttävä järjestelmä, jossa laitteisto voidaan sopivasti em.

5 komponentteja hyväksi käyttäen koota teollisesti tai suunnitella yhteensopivaksi ja siten rakennuspaikalla sopivista osajärjestelmistä helposti koottavaksi yhdistelmäksi, joka edelleen yhdistettynä rakennuksen osiin takaa luotettavan lopputuloksen myös käytännön rakentamisessa.

10

Ennestään tunnettu ilmalämmitysjärjestelmä, jota käytetään hyväksi myös huoneilmavaihdossa, on avoin ilmalämmitysjärjestelmä. Sen eräässä sovellutuksessa ilma siirretään huonetilaan betonisten ontelorakenteiden kautta, jolloin järjes-15 telmä on osittain varaava. Kiertojärjestelmän osat ovat puhallin, lämmityspatteri, betonista tehty ontelomainen lattia-rakenne, huonetilat ja paluuilmakanavisto sekä paluuilman kokoamistila. Huoneiden ilmanvaihto saadaan aikaan siten, että keittiöstä ja WC:stä Johdetaan poistoilma poistoilma-20 kanavien ja poistoilmapuhaltimen avulla ulos ja raitisilma-kanava johdetaan ulkoa em, kiertoilman kokoamistilaan. Ilmanvaihdon kuluttaman energian säästämiseksi on poisto-ilmakanava ja raitisilmakanava tavallisesti varustettu yhteisellä lämmönvaihtimella.

25

Koska sekä ennestään tunnettu että tämän keksinnön mukainen uusi järjestelmä sisältävät ilmalämmitys- ja ilmanvaihto-menetelmän, käsitellään seuraavassa myös molempien epäkohtia ja etuja sekä lämmityksen että ilmanvaihdon osalta.

30

Avoimessa ilmalämmitysjärjestelmässä tulee rakennuksen kaikkien ulkoilmaan rajoittuvien seinämärakenteiden (seinät, katto, ikkunat, ovet) ja niiden liittymäkohtien olla huonetilan puolella tiiviit, jotta järjestelmän toiminta olisi 3 66982 moitteeton sekä asumismukavuus että energiansäästö huomioonottaen. Koska lämmityksen vuoksi keskimääräinen ilmavirta on huomattavasti suurempi kuin pelkkä tuuletusilmavirta, aiheutuu ilmaraoista avoimessa järjestelmässä moninkertainen 5 energianhäviö verrattuna suljetun järjestelmän häviöihin. Häviöt aiheutuvat lähinnä siitä, että kaikkia rakenteita ei saada käytännössä tehtyä luotettavasti tiiviiksi ja vuoto-kohtien määrä voi myös helposti nousta suureksi suurien sei-nämäpintojen ja lukuisten liitoskohtien vuoksi. Jotta em.

10 häviöltä avoimessa järjestelmässä vältyttäisiin tai ainakin * niitä voitaisiin huomattavasti pienentää, olisi kaikki rakennusosat tehtävä sellaisesta materiaalista, esim. betonista tai tiilestä, että riittävä tiiviys saavutettaisiin. Niin ollen edellytyksenä järjestelmän luotettavalle käytölle on 15 tiettyjen materiaalien esim. betonin valintapakko tai vaihtoehtoisesti työ on tehtävä hyvin huolellisesti, mikä taas nostaa sekä työ- että valvontakustannuksia. Lisäksi avoimen ja osittain varaavan järjestelmän haittana ovat mahdolliset radioaktiiviset tuotteet, jotka saattavat lämmityksen ja 20 tuuletuksen johdosta kulkeutua betonisista onteloista asuintiloihin. Tämän haitan poistamiseksi olisi onteloiden sisäpinnat käsiteltävä siten, ettei rakenteista vapaudu em. tuotteita, eliminoitava pölyn pääsy onteloihin rakennusaikana ja sen jälkeen ja ehkä myös lisättävä ilmanvaihtoa mah-25 dollisen vaaran torjumiseksi. Kaikki nämä toimenpiteet lisäävät kustannuksia. Myös suljetussa ja varaavassa järjestelmässä on haittana radioaktiivisten kaasujen vapautuminen ja siinä vielä erikoisesti hajoamistuotteiden rikastuminen onteloihin, jos onteloiden ilmaa ei vaihdeta. Ongelmana on siten 30 pidetty sitä seikkaa, kuinka em. kiertoilmajärjestelmän jatkuvasti suljetusta ilmatilasta voidaan poistaa sinne mahdollisesti kehittyvä kaasu ennen kuin se pääsee mahdollisista ontelorakenteen seinämiin syntyneistä halkeamista asuin- tai oleskelutiloihin.

Tapa, jolla ontelotilan ilma saadaan sopivasti vaihdetuksi 35 4 66982 ©uuttamatta suljettua ilmalämmitysjärjestelmää, on ratkaisu em. ongelmaan. Koska keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan samalla myös rakennuksen ilmanvaihto yhdistetyksi tällaiseen järjestelmään, vältytään erillisen ilmanvaihtolait-5 teiston hankinnasta.. Lisäksi voidaan näin saatua integroitua järjestelmää käyttää hyväksi edellä keksinnön käyttöalaa koskevassa kohdassa selostetulla tavalla, jota jäljempänä selostetaan lähemmin.

10 Keksinnön tärkeimpiä etuja ovat siten radonkaasun haittavaikutuksen välttäminen ja samalla yhdistetyn ilmalämmitys-ja ilmanvaihtojärjestelmän aikaansaaminen, jolla vältetään avoimessa lämmitysjärjestelmässä olevat rakennuksen tiiviys-vaatimuksesta aiheutuvat käytännön ongelmat ja ylimääräiset 15 kustannukset. Järjestelmän komponenttien määrä myös vähenee verrattuna erillisiin järjestelmiin. Koska radonkaasun aiheuttama ongelma voidaan poistaa tai sitä ainakin huomattavasti vähentää sijoittamalla ilmankiertojärjestelmään elektroninen suodatin, painottuvat keksinnön edut huonetilojen 20 ilmanvaihdon osalle. Keksinnön tunnusmerkit käyvät ilmi patenttivaatimuksista.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti ja havainnollistetaan selitystä oheisessa piirustuksessa esi-25 tetyillä kuvioilla.

Kuvio 1 esittää kaaviollisesti suljettua ilmalämmitysjärjestelmää lisättynä keksinnön mukaisilla tunnusmerkeillä siten, että huoneiden poistoilmakanavat päättyvät yhteiseen 30 tilaan ennen lämmitysjärjestelmän paluukanavien kokooja- kammiota ja kiertoilmalaitteistosta ulkoilmaan johtava kanava on viety lämmönvaihtimen kautta. Lämmönvaihdin on tyyppiä ilma/vesi ja sen vesipuoli on kytketty vesi/ilma tyyppiä olevaan lämmönvaihtimeen, jonka ilmapuolen kautta 35 on johdettu huoneiden raitisilmakanava.

5 66982

Kuvio 2 esittää toista tapaa liittää huoneiden poistoilma-kanavat suljettuun ilmalämmitysjärjestelmään.

Kuvio 3 esittää kaaviollisesti sovellutusta, jossa kierto-ilmajärjestelmän poistoilmankanavaan 13 johdetaan ilmaa sekä 5 suoraan puhaltimesta että lämmityslaitteen kautta.

Kuviossa 1 kuvaavat numerot 1-9 em. patenttiasiakirjoista ennestään tunnettua suljettua ilmalämmitysjärjestelmää, kuitenkin sillä poikkeuksella, että kyseinen järjestelmä ei hy-10 väksikäytä vettä lämmönsiirtoaineena, kun taas tämän hakemuksen mukainen lämmityslaite voi olla millainen tahansa. Siten ilma kiertää puhaltimen 1, ilmalämmityslaitteen 2, menoilman jakotilan 3, menoilmakanaviston 4, lämpöä varaavan ontelora-kenteen 5 onteloiden 6, onteloista lähtevien paluuilmakanavien 15 7, paluuilman kokoojakammion 8 ja imukanavan 9 muodostamassa suljetussa tilassa. Ontelolta voi olla järjestelmässä useita, jolloin jokaiseen niistä avautuu yksi tai useampi menoilmaka-nava ja paluuilmakanava muiden osien ollessa kaikille onteloille yhteisiä. Keksinnön mukainen ilmanvaihdon yhdistämi-20 nen suljettuun järjestelmään saadaan aikaan yhdistämällä huoneiden 10 poistoilmakanavat 11 johonkin kohtaan puhaltimen 1 alipainealuetta sekä lisäämällä puhaltimen ja menoilmakam-mion 3 välille ilmanjakokammio 12, josta johtaa kanava 13 ulkoilmaan. Kammiossa 12 ovat menoilmakammioon 3 sekä kana-25 vaan 13 johtavien aukkojen säätöpellit tai näille aukoille yhteinen säätöpelti 14, jolla voidaan säätää puhaltimesta tulevan ilman jakautumista kammioon 3 ja kanavaan 13. Kun sää-töpellillä suljetaan kanavan 13 suuaukko, toimii järjestelmä pelkkänä suljettuna lämmitysjärjestelmänä ja kun sillä sulje-30 taan kammioon 3 johtava aukko, toimii järjestelmä pelkkänä huoneiden ilmanvaihtojärjestelmänä tai lämmönvaihtimella 15 täydennettynä myös tilapäislämmitysjärjestelmänä. Kun säätöpelti jätetään väliasentoon, menee osa puhaltimesta tulevasta ilmasta onteloihin ja osa kanavan 13 kautta ulos. Ulos 35 mennyttä ilmaa vastaavasti imee puhallin huoneiden poistoilma-kanavien 11 kautta huoneiden 10 poistoilmaa, jolloin huoneisiin 6 66982 virtaa raitista ilmaa joko huoneeseen syntyneen alipaineen vuoksi tai raitisilmapuhaltimella tehostettuna.. Koska huoneiden yhteenlaskettu tilavuus on huomattavasti suurempi kuin onteloiden tilavuus, saadaan onteloihin menevällä huo-5 neiden poistoilman ja kiertoilman sekoituksella ontelotila riittävän hyvin tuuletetuksi. Siten on paitsi ratkaistu alkuperäinen ongelma, myös aikaansaatu suljetun järjestelmän komponenttien avulla asuntoilmanvaihtojärjestelmä, joka tyydyttää nykyaikaisen ilmanvaihdon tarpeen.

10

Koska ilmanvaihto ilman talteenottolaitetta kuluttaa huomattavasti energiaa, kannattaa kanavaan 13 asentaa lämmön-talteenotin. Kuvion 1 mukaisesti on kanavan 13 ja rai-tisilmakanavan 17 välillä kaksi lämmönvaihdinta. Lämmön-15 vaihdin 15 voi olla esim. lämpöpurappuperiaatteella toimiva ilma/vesi tyyppiä oleva lämmönvaihdin, joita on saatavissa käyttöveden lämmitystarkoitukseen. Sillä voitaisiin lämmittää vesi/ilma tyyppiä olevan lämmönvaihtimen 18 vesi ja tällä edelleen kanavan 17, jakotilan 19 ja huoneiden rai-20 tisilmakanavien 20 kautta huoneisiin johdettava raitisilma.

Jos käyttöveden lämmitys toteutetaan sähkövastuksella tai jollakin muulla tavalla, riittää lämmöntalteenottiraeksi tavallinen levyläjnmönvaihdin. Koska avoimessa järjestelmässä 25 poistoilman lämpötila on sama kuin huonelämpötila ja poisto-ilma sisältää huomattavan määrän vesihöyryä, on siinä haittana lämmönvaihtimen jäätyminen kylmällä säällä, mikäli pyritään korkeaan hyötysuhteeseen. Kun poistoilma sekoitetaan onteloiden ilmaan, imeytyy osa kosteudesta onteloiden seinämiin, 30 Sekoitusilman avulla voidaan kanavaan 13 menevän ilman lämpötila säätää siten, että vielä ilmassa oleva vesihöyry tiivistyy lämmönvaihtimessa, mutta ei kuitenkaan jäädy. Siten lämmönvaihtimen hyötysuhde saadaan korkeaksi.

35 Kuviossa 1 esitetty sovellutus on myös käyttökelpoinen silloin, kun jokaisen huonetilan ilmanvaihto halutaan erilli- 66982 7 seksi esim. «jonkin tilan tilapäislämmityksen vuoksi. Kun poistoilmakanavat 11 on viety kaikki erikseen yhteiseen poistoilman kokoojakammioon 16, voidaan niille parhaiten tehdä yhteinen sulkupeltijärjestelmä. Kun sen lisäksi jako-5 tilasta 19 johdetaan yhtä suuri määrä raitisilmakanavia 20 huoneisiin, on aikaansaatu mahdollisuus huonekohtaiseen ilmanvaihtoon. Vaikka lämmöntalteenottimena olisi pelkkä levylämmönvaihdin, voidaan raitisilman lämpötilaa säätää myös lämmityslaitteen seisonta-aikana muuttamalla kanavassa 10 13 virtaavan poistoilman lämpötilaa säätöpellin 14 avulla.

Tällainen sovellutus on tarkoitettu lähinnä järjestelmään, jossa lämmitys suoritetaan kiinteällä polttoaineella, ja sitä parantaa onteloihin 6 kanavien 4 päihin sijoitetut em. varaavat rakennelmat.

15

Tilapäislämmitystä voidaan myös käyttää hyväksi asuinhuoneiden lämpötilan vuorokautiseen säätöön. Varaavien lämmitysjärjestelmien haitaksi mainitaan usein niiden vaikea säädettä-vyys. Kuitenkaan esim. em. patenttihakemuksen mukaisessa 20 menetelmässä se ei ole ongelma, koska siinä lämmittäminen voidaan yksinkertaisesti suorittaa esim. kahden tunnin välein jaksoina, joiden pituudet määräytyvät suoraviivaisesti ulkolämpötilan perusteella. Tämä edellyttää huoneiden vakio-lämpötilaa tai hyyin hitaita muutoksia, jos varaava massa 25 on suuri. Nostamalla huonelämpötilaa tarvittaessa em. tilapäislämmityksen avulla saadaan lämpötilaviiveiden aiheuttama haitta poistetuksi ja huonelämpötiloja voidaan siten alentaa pitemmäksi ajaksi vuorokautta kuin muutoin olisi mahdollista.

30

Keksinnön eri s.ovellutusmuodot eivät rajoitu kuviossa 1 esitettyyn. Siten esimerkiksi huoneiden poistoilmakanavat 11 voidaan yhdistää kanaviin 7 esim. kuviossa 2 esitetyllä tavalla, tai ne voidaan jättää pois ja korvata pelkillä 35 huonetilan ja onteloiden välisillä aukoilla, joihin on asen- 8 66982 rjettu alipaineventtiilit. Kuviossa 1 esitetyn ilmanjako-kammion 12 ja lämmityslaitteen 2 tilalle voidaan sijoittaa kuviossa 3 kaaviollisesti esitetty laite 21, jolloin kierto-ilma voidaan johtaa erilliseen läramityspatteriin 22 ja siel-5 tä edelleen menoilman jakotilaan 3 tai vaihtopellillä 23 osaksi tai kokonaan poistokanavaan 13. Poistokanavaan menevä ilma voidaan myös peltien 24 ja 23.avulla jakaa suoraan ja lämmityslaitteen kautta menevään ilmaan, Jolloin poisto-ilman lämpötilaa ja siten myös lämraönvaihtimessa 25 lämpiä-10 vän raitisilman lämpötilaa voidaan säätää kammioon 3 ja kanavaan 13 jakaantuvan ilman suhdetta muuttamatta. Siten ilmanvaihdon jaksojen pituudet saadaan ulkolämpötilasta riippumattomiksi ja määriteltyä paremmin ilmanvaihdon tarpeen mukaan. Menetelmän eri sovellutukset voivat muutoinkin vaih-15 della esitettyjen patenttivaatimusten puitteissa.

Suljetun järjestelmän 1-9 yli- ja alipainealueiden välisen rajan sijainti määräytyy osien 3-4 ja 7-9 kanavavastusten suhteen perusteella, jolloin perusvastukset ovat riippuvaisia fcia^ 20 navien poikkileikkauspinta-aloista. Vastuksia voidaan lisätä asentamalla kanaviston suulle venttiilit esimerkiksi siten kuin em. patenttiasiakinjoissa on esitetty. Onteloillaan saadaan sopivalla kanaviston mitoituksella haluttu paine, jolloin lievä ylipaine on ilmeisesti paras järjestelmän energiataloudellisuu-25 den optimoimiseksi. 'Kuitenkin myös silloin vallitsee onteloissa kanavien 7 suuaukkojen lähistöllä ylipaine. Keksinnön mukaisessa yhdistetyssä järjestelmässä voidaan myös suljetun järjestelmän osat 4 ja 3 muuttaa alipaineiseksi säätöpellillä 14, joten poistoilmakanavien 11 yhdistäminen myös näihin osiin olisi mah-30 dollista. Sellainen rankaisu aiheuttaisi kuitenkin useita haittoja, jonka vuoksi poistoilmakanavat on edullisinta johtaa johonkin kohtaan tai joihinkin kohtiin em. suljetun järjestelmän 1-9 ontelotilan 6 ja puhaltimen 1 välistä alipainealuetta maini-tut ontelot mukaanluettuna.

9 66982

Kuviossa 1 ovat ilmanjakokammio 12 ja säätöpelti 14 ilmaa onteloihin ja ulos jakavat komponentit. Keksintö voidaan toteuttaa myös siten, että ilmanjakokammio (26) asennetaan em. sijainnista poiketen paluuilmakammion 8 ja imukanavan 9 väliin esimerkiksi si kuviossa 4 esitetyn mukaisesti.

Ilmanjakokammiota 12 ei tarvita, jos säätöpellin 14 sijaan meno-ilman jakotilaan esimerkikisi kuvion 5 mukaisesti asennetaan venttiilit, joista onteloihin 6 johtaviin aukkoihin sijoitettu-10 jen venttiilien 28 sulkeutuessa ulos johtavan aukon venttiili 29 avautuu ja päinvastoin. Samalla tavalla voidaan ilmanjakokammio 26 jättää pois myös paluuilmakammion 8 yhteydestä.

Claims (3)

10 66982

1. Menetelmä ilmanvaihdon yhdistämiseksi suljettuun ja varaavaan ilmalämmitysjärjestelmään, jonka lämmitysjärjestelmän pääasialliset osat ovat puhallin (1), ilmalämmityslaite (2), menoilman ja-kotila (3)* menoilmakanavisto (4) rakennuksen onteloihin (6), ra- 5 kennuksen lämmitettävää huonetilaa (10) ainakin yhdeltä taholta rajoittava yhden tai useamman ontelotilan (6) käsittävä kiviaines-materiaaleja sisältävä ontelorakenne (5), paluuilmakanavisto (7) em. ontelotiloista paluuilmakammioon (8) sekä paluuilmakammion ja puhaltimen (1) välinen imukanava (9), tunnettu siitä, et-10 tä huoneiden poistoilmakanavat (11) on johdettu sopivasti johonkin kohtaan tai joihinkin kohtiin em. suljetun järjestelmän (1-9) ontelotilan (6) ja puhaltimen (1) välistä alipaineen puoleista aluetta (6-1) mainitut ontelot mukaanluettuna, puhaltimen (1) ja menoilmakanaviston (4) väliselle osalle on sopivaan kohtaan asen-15 nettu ulkoilmaan johtava kanava (13) ja järjestelmään on lisätty sen ylipainepuolelle ilmaa onteloihin ja ulos jakavat tai sen ali-painepuolelle onteloiden ilmaa ja huoneiden pöistoilmaa yhdistävät komponentit (12 ja 14 tai 26 ja 27).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 20 siitä, että sitä käytetään hyväksi huoneiden (10) ilmanvaihdossa lisäämällä järjestelmään raitisilmakanavat (20).

3. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sitä käytetään hyväksi huoneiden (10) tilapäislämmi-tvksessä lisäämällä järjestelmään lämmönvaihdin (25) tai--vaihti- 25 mia (15,13). 1 Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sitä käytetään hyväksi ontelotilan (6) ilmanvaihdossa.