FI73066C

FI73066C - Heat recovery system for ventilation of a humid space.

Info

Publication number: FI73066C
Application number: FI851536A
Authority: FI
Inventors: Pertti Palomaeki
Original assignee: Energent Oy
Priority date: 1985-04-17
Filing date: 1985-04-17
Publication date: 1987-08-10
Also published as: FI851536L; FI73066B; FI851536A0

Description

7306673066

Kostean tilan ilmanvaihdon lämmöntalteenottojärjestelmä Värmeätervinningssystem för ventilation av ett fuktigt utrymmeWet room ventilation heat recovery system Värmeätervinningssystem för ventilation av ett fuktigt utrymme

Esillä oleva keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen regeneratiiviseen kostean tilan ilmanvaihdon lämmöntalteenottojärjestelmään. Tällaisten järjestelmien yleisenä ongelmana on lämpimän, kostean poistoilman sisältämän ve-5 den jäätyminen talvella lämmöntalteenottokennostoissa.The present invention is directed to a regenerative humidity ventilation heat recovery system according to the preamble of claim 1. A common problem with such systems is the freezing of water contained in the warm, moist exhaust air in heat recovery cells in winter.

Nykyisten lämmöntalteenottojärjestelmien jäätymisen estämiseksi laitteet on rakennettu mm. seuraavin energiaa tuhlaavin toiminnoin:In order to prevent the freezing of existing heat recovery systems, the devices have been built e.g. with the following energy-wasting functions:

Ajetaan epätasapainoisella ilmanvaihdolla, eli kennos-10 ton läpi enemmän ilmaa ulos kuin sisään. Seurauksena on se, että kennoston kautta ulospuhalletun ilman lämpötila pysyy pääosin 0°C:n yläpuolella, joten kennosto ei jäädy, mutta lämpöenergiaa menee ulos.Driven with unbalanced ventilation, i.e. through the cell-10 ton more air out than in. As a result, the temperature of the air blown out through the honeycomb remains mainly above 0 ° C, so that the honeycomb does not freeze, but the thermal energy goes out.

Talteenottokennosto rakennetaan hyötysuhteeltaan niin 15 alhaiseksi, että kovillakin pakkasilla menee lämmintä ilmaa - ja samalla lämpöenergiaa - ulos kennostosta.The efficiency of the recovery cell is so low that even in severe frosts, warm air - and at the same time thermal energy - goes out of the cell.

Kennostoon muodostunut jää sulatetaan jaksottain joko ulkoa sisäänpuhallettua ilmaa rajoittamalla, tai tuomalla ulkopuolista energiaa jäätyneeseen kennostoon, 20 esim. sähkövastuksilla. Lopputuloksena tälläkin toi minnalla on energian tuhlaus, koska jään sulattaminen millä keinolla tahansa vaatii suhteettoman paljon energiaa.The ice formed in the honeycomb is periodically melted either by limiting the air blown in from the outside, or by bringing external energy into the frozen honeycomb, e.g. by electric resistors. The end result, too, is a waste of energy, because melting ice by any means requires a disproportionate amount of energy.

Jäätymistä on pyritty vähentämään kiinteäkennoisella regenera-25 tiivisella lämmöntalteenottojärjestelmällä. Tässä järjestelmässä on aina vähintään kaksi metallista valmistettua kennos-toa (tasapainoisella ilmanvaihdolla), joista toiseen varataan sisätilasta lähtevästä poistoilmasta lämpöenergiaa ja toisesta taas lämpöenergia purkautuu tuloilmaan. Kennostojen massa on 7 3 0 6 6 2 yleensä alumiinia sen lämmönjohtavuuden ja lämpöenergian va-rautumiskyvyn ansiosta. Suorien metallilevyjen lisäksi kennos-ton massana voidaan käyttää myös kuvioitua tai aallotettua levyä, koska tällöin saadaan parempi lämmönsiirtyminen ilmamas-5 san ja metallin välille. Regeneratiiviset kiinteät kennostot asennetaan aina siten, että ilma kulkee niissä oleellisesti vaakatasossa. Kennostoa kallistetaan kuitenkin sen kylmästä päästä alaspäin muutaman asteen, että mahdollinen kondenssi-vesi pääsee valumaan kennon tästä päästä ulos. Tämä ratkaisu 10 ei kuitenkaan poista täysin kennoston jäätymisestä aiheutuvia ongelmia, sillä valuessaan ulos vesi saa aikaan kennoston ja sen ulkosäleikön jäätymistä sekä jääpuikkojen syntymistä ulko-säleiköstä pitkin ulkoseinää tai kattoa.Efforts have been made to reduce freezing with a fixed-cell regenerative 25 heat recovery system. In this system, there are always at least two cells made of metal (with balanced ventilation), one of which stores thermal energy from the exhaust air leaving the interior and the other discharges thermal energy into the supply air. The mass of the cells is 7 3 0 6 6 2 usually aluminum due to its thermal conductivity and thermal energy storage capacity. In addition to straight metal sheets, a patterned or corrugated sheet can also be used as the honeycomb mass, because this results in a better heat transfer between the air mass and the metal. Regenerative fixed cells are always installed so that the air passes through them in a substantially horizontal plane. However, the cell is tilted down from its cold end a few degrees to allow any condensation water to drain out of the cell. However, this solution 10 does not completely eliminate the problems caused by the freezing of the honeycomb, since when water flows out it causes the honeycomb and its outer grille to freeze and icicles to form from the outer grille along the outer wall or ceiling.

Keksinnön mukaisen järjestelmän avulla saadaan aikaan ratkai-15 seva parannus edellä esitetyissä epäkohdissa. Tämän toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle järjestelmälle on tunnusomaista se, että poistoilmasta tiivistyvän veden johtamiseksi painovoiman avulla kennoston lämmintä päätä kohti tulo- ja poisto-ilman virtaussuunnat ovat oleellisesti pystysuorassa ja pois-20 toilman virtaussuunta on järjestetty sinänsä tunnetusti alhaalta ylöspäin ja tuloilman virtaussuunta vastaavasti sinänsä tunnetusti ylhäältä alaspäin ja että levyt on muodostettu aaltomuodoltaan ja keskinäiseltä välimatkaltaan sellaiseksi, että ilmalle saadaan aikaan käytetyillä virtausnopeuksilla värähte-25 levä liike jään ja lumen tarttumisen estämiseksi kennostoon, jonka liikkeen taajuus on 50-200 Hz. Tämän ansiosta lämpimästä poistoilmasta tiivistyvä kondenssivesi ei jää kennostoon aiheuttaen jäätymistä talvella, vaan se valuu alas pitkin kennoston lämpimiä levyjä. Pois valuvan veden keräämiseksi voi-30 daan kennoston pohjaan järjestää vesitiivis kaukalo, joka on viemäröity ja jonka pohja on kallistettu viemäröintiaukkoa kohti. Levyjen aaltomuodon avulla saadaan aikaan lisäksi tehokas lämmön siirtyminen virtaavan ilman ja varaavan metallin välillä. Lisäksi aaltomuodosta aiheutuva ilman värähtelyliike 35 estää tehokkaasti kondenssivedestä mahdollisesti tiivistyvän jään ja lumen tarttumisen kennoston levyihin ja jää ja lumi poistuvat ilmavirran mukana kennoston kylmästä päästä.The system according to the invention provides a decisive improvement in the above-mentioned drawbacks. To achieve this, the system according to the invention is characterized in that in order to conduct condensing water from the exhaust air by gravity towards the warm end of the cell, the supply and exhaust air flow directions are substantially vertical and the exhaust air flow direction is known per se from bottom up and the supply air flow direction is known from above. and that the plates are formed in such a waveform and spacing as to provide oscillating motion to the air at the applied flow rates to prevent ice and snow from adhering to the honeycomb having a motion frequency of 50 to 200 Hz. As a result, the condensed water condensing from the warm exhaust air does not remain in the honeycomb, causing freezing in winter, but drains down along the hot plates of the honeycomb. To collect the run-off water, a watertight trough can be provided in the bottom of the cell, which is drained and the bottom of which is inclined towards the drainage opening. The waveform of the plates also provides efficient heat transfer between the flowing air and the charging metal. In addition, the oscillating motion of the air due to the waveform effectively prevents any ice and snow condensing from the condensate from adhering to the honeycomb plates, and the ice and snow leave with the air flow from the cold end of the honeycomb.

73066 373066 3

Seuraavassa keksintöä on selostettu lähemmin oheiseen piirustukseen viitaten, jossa kuva 1 esittää poistoilman virtaamista ulos keksinnön mukaiseen järjestelmään kuuluvassa ilmanvaihtokennostossa, 5 kuva 2 esittää tuloilman virtausta sisään keksinnön mukaiseen järjestelmään kuuluvassa ilmanvaihtokennostossa, kuva 3 on yksityiskohta kuvissa 1 ja 2 esitetyn kennoston rakenteesta ja kuva 4 on kaavamainen esitys kuvien 1 ja 2 mukaisten laittei-10 den asentamisesta ja niiden kautta tapahtuvista ilma virtauksista keksinnön mukaisessa järjestelmässä.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawing, in which Figure 1 shows the flow of exhaust air in a ventilation cell according to the system according to the invention, Figure 2 shows the flow of supply air in a ventilation cell according to the system, Figure 3 is a detail of the structure of Figures 1 and 2. a schematic representation of the installation of the devices 10 according to Figures 1 and 2 and the air flows through them in the system according to the invention.

Kuvassa 1 on esitetty tilanne, jossa lämmintä poistoilmaa puhalletaan keksinnön mukaisen ilmanvaihtolaitteen 1 läpi. Pois-toilma P virtaa laitteen 1 yläosassa olevan ilmanvaihtokennos-15 ton 2 läpi oleellisesti pystysuorassa suunnassa. Kennosto 2 voi sijaita laitteessa ulkoilmaan nähden esim. vesikaton 3 yläpuolella. Laitteen ulkoilman kanssa yhteydessä olevan pään 4 yläpuolella on suojus 5 laitteen suojaamiseksi sadevedeltä ja lumelta.Figure 1 shows a situation in which warm exhaust air is blown through a ventilation device 1 according to the invention. The exhaust air P flows through the ventilation cell-15 ton 2 at the top of the device 1 in a substantially vertical direction. The cell 2 can be located in the device relative to the outside air, e.g. above the water roof 3. Above the head 4, which is in contact with the outside air of the device, there is a cover 5 to protect the device from rainwater and snow.

20 Poistoilman virratessa kennoston 2 läpi se luovuttaa lämpö-energiansa kennostossa pystysuorassa sijaitseville metallilevyille 6, jotka edullisimmin on valmistettu alumiinista. Levyt 6 on edullisimmin aallotettu siten, että vierekkäisten levyjen aaltomuodot 7 ovat yhdensuuntaiset. Levyt asetetaan edullisim-25 min siten, että vierekkäisten levyjen pintojen vaakasuorassa mitattu välimatka L pysyy samana. Poistoilman virratessa levyjen 6 välissä ylöspäin se luovuttaa lämpöenergiansa levyille, jolloin levyt lämpenevät ja ilma vastaavasti jäähtyy. Kennostossa jäähtynyt poistoilma virtaa lopulta ulos laitteen ulko-30 ilman kanssa yhteydessä olevan pään 4 ja suojuksen 5 välistä.As the exhaust air flows through the cell 2, it transfers its thermal energy to the metal plates 6 located vertically in the cell, most preferably made of aluminum. The plates 6 are most preferably corrugated so that the waveforms 7 of adjacent plates are parallel. The plates are preferably placed for 25 minutes so that the horizontally measured distance L of the surfaces of the adjacent plates remains the same. As the exhaust air flows upwards between the plates 6, it transfers its thermal energy to the plates, whereby the plates heat up and the air cools accordingly. In the honeycomb, the cooled exhaust air finally flows out between the end 4 of the device in contact with the outside air and the cover 5.

4 7 3 0 6 6 Lämpimän poistoilman virratessa kennostossa 2 tapahtuu myös sen sisältämän kosteuden tiivistymistä metallilevyjen 6 pinnoille ilman jäähtyessä. Tiivistynyt kondessivesi valuu alas pitkin metallilevyjen lämpimiä pintoja ja putoaa pisaroina 5 laitteen pohjalle, johon on järjestetty vesitiivis kaukalo 8, jonka pohja on kallistettu viemäröintiaukkoa 9 kohti. Näin kondenssivesi ei jää laitteeseen ja ei varsinkaan ilmanvaihto-kennostoon 2, jossa sen jäätyminen saattaisi aiheuttaa hankaluuksia. Kun ilman virtausnopeus on n 3m/s, ilmavirtaus ei 10 vielä estä pisaroiden valumista alas kennostosta. Tällä nopeudella voidaan kuitenkin helposti saada aikaan em. edullinen 50-200 Hz:n taajuinen ilman värähtely, kun levyjen välimatkat ja aaltomuodot mitoitetaan oikein.4 7 3 0 6 6 As the warm exhaust air flows in the cell 2, the moisture it contains also condenses on the surfaces of the metal plates 6 as the air cools. Condensed condensed water drains down along the warm surfaces of the metal plates and falls as droplets 5 on the bottom of the device, in which a watertight trough 8 is arranged, the bottom of which is inclined towards the drainage opening 9. In this way, condensed water does not remain in the device and especially not in the ventilation cell 2, where its freezing could cause inconveniences. When the air flow velocity is about 3 m / s, the air flow does not yet prevent the droplets from flowing down the cell. However, at this speed, the above-mentioned advantageous air oscillation at a frequency of 50-200 Hz can be easily obtained when the distances and waveforms of the plates are dimensioned correctly.

Kuvassa 2 on esitetty saman ilmanvaihtolaitteen toiminta pu-15 hallettaessa lämmintä ilmaa sisään sen kautta. Kylmä tuloilma T virtaa sisään laitteen suojuksen 5 ja laitteen ulkoilman kanssa yhteydessä olevan pään 4 välistä. Virratessaan alaspäin kennostoon 2 levyjen välissä levyihin lämmintä poistoilmaa P ulosjohdettaessa sitoutunut lämpöenergia siirtyy nyt tuloil-20 maan T, jolloin ilma lämpiää ja levyt 6 vastaavasti jäähtyvät.Figure 2 shows the operation of the same ventilation device pu-15 when controlling the warm air in through it. Cold supply air T flows in between the device cover 5 and the end 4 of the device in communication with the outside air. As it flows down to the honeycomb 2 between the plates, when the hot exhaust air P is discharged to the plates, the bound thermal energy now transfers to the supply air 20, whereby the air heats up and the plates 6 cool down accordingly.

Kuvassa 4 on esitetty kaavamaisesti keksinnön mukaisen ilmanvaihtojärjestelmän toiminta. Järjestelmään kuuluu vähintään kaksi ilmanvaihtolaitetta 1, joista toisesta johdetaan poisto-ilmaa P ulos ja toisesta otetaan tuloilmaa T sisään. Poisto-25 ja tuloilman virtaussuuntia vaihdetaan järjestelmässä siten, että poistoilma P' virtaa aina sen kennoston läpi, josta aikaisemmin on virrannut tuloilmaa ja vastaavasti tuloilma Τ' virtaa aina sen kennoston läpi, josta aikaisemmin on virrannut poistoilmaa (tämä tilanne on esitetty katkoviivoilla kuvassa 30 4). Kennostot voidaan esim. yhdistää tulo- ja poistoilman pu haltamiin siten, että tulo- ja poistoilman virtaukset vaihtuvat jaksottain laitteiden kesken. Tämä saadaan aikaan esim. siten, että kummallakin kennostolla on oma puhaltimensa, jonka virtaussuunta vaihtuu jaksottain. Tällä järjestelyllä saadaan 5 730 6 6 aikaan tasapainoinen ilmanvaihto ja edellä mainittu poistoillaan lämpöenergian siirtyminen ulkoa tuotavaan ilmaan kennoston metallilevyjen välityksellä.Figure 4 schematically shows the operation of a ventilation system according to the invention. The system comprises at least two ventilation devices 1, one of which draws out the exhaust air P and the other draws in the supply air T. The exhaust-25 and supply air flow directions are changed in the system so that the exhaust air P 'always flows through the cell from which the supply air has previously flowed and respectively the supply air Τ' always flows through the cell from which the exhaust air has previously flowed (this situation is shown in broken lines in Fig. 30 4 ). The cells can, for example, be connected to the supply and exhaust air blows so that the supply and exhaust air flows alternately between the devices. This is achieved, for example, in such a way that each cell has its own fan, the flow direction of which changes periodically. This arrangement provides a balanced ventilation and the above-mentioned transfer of thermal energy to the air introduced from the outside by means of the metal plates of the cell.

Keksintö ei ole rajoittunut edellä selityksessä ja piirroksis-5 sa esitettyyn suoritusmuotoon, vaan sitä voidaan muunnella patenttivaatimusten esittämän keksintöajatuksen puitteissa. Levyjen välimatka ja aaltomuoto voi vaihdella, tärkeintä on, että näillä saadaan käytetyillä ilman virtausnopeuksilla tehokas lämmönsiirto ilman ja varaavan metallin välillä sekä värähte-10 lyliike, joka irrottaa kennoston levyihin mahdollisesti jääneen lumen ja jään. Luonnollisesti järjestelmä voidaan sijoittaa myös seinän yhteyteen piirustuksessa esitetyn kattoasen-nuksen sijasta.The invention is not limited to the embodiment shown in the above description and in the drawings, but can be modified within the scope of the inventive idea set forth in the claims. The spacing and waveform of the plates can vary, most importantly, these provide efficient heat transfer between the air and the charging metal at the air flow rates used, as well as a vibratory motion that removes any snow and ice left on the honeycomb plates. Of course, the system can also be placed in connection with a wall instead of the ceiling installation shown in the drawing.

Claims

A heat recovery system for ventilating a humid space comprising a ventilation device (1), in which there is a heat receiving and dispensing cell system (2), through which the air flows (T, P) alternately pass in opposite directions and in which substantially parallel metal plaques ( 6) is used as the heat-receiving and dispensing cell system (2), which plaques are preferably bent into a corrugated form or their surfaces are corrugated, the corrugations (7) in adjacent plaques being parallel and perpendicular to the flow directions (T, P) of the air, characterized in that, for conducting from the outlet air, the water condensing by gravity to the hot end of the cell system the flow directions (T, P) of the inlet and outlet air are substantially vertical and flow direction (P) of the outlet air is arranged in and a known way up from below and the flow direction (T) of the inlet air is correspondingly different. is known in a manner known per se from above and that the corrugations (7) and spacing (L) of the plating (6) from each other are arranged so that, due to the flow velocities used, the air is vibrated at a frequency of 50-200 Hz with the intention of preventing ice and snow from getting stuck in the cell system.

2. A system according to claim 1, characterized in that a waterproof trough (8) is provided at the bottom of the device (1), which is provided with a drain and the bottom of which is inclined in the direction of the drain opening (9).

3. A system according to claims 1 and 2, characterized in that the system includes two ventilation devices (1) in which simultaneously the inlet air (T) flows in one and the outlet air (P) in the other and which are connected to fans (10). ) for the inlet and outlet air and that the flows of the inlet and outlet air alternate periodically between the devices.