FI73307C - ANLAEGGNING FOER TORKNING AV FUKTIG RUMSLUFT OCH UTNYTTJANDE AV VAERMEENERGI INNEHAOLLANDE VATTENAONGA I VENTILATION. SIIRRETTY ALKUPAEIVAE-FOERSKJUTET DATUM PL 14 ç 09.07.84 - Google Patents

Description

1 73307

Laitteisto kostean huoneilman kuivaamiseksi ja vesihöyryn sisältämän lämpöenergian hyödyntämiseksi ilmanvaihdossa 5

Keksinnön kohteena on laite, jonka avulla pystytään hallitsemaan kosteiden tilojen, esim. karjasuojien ilmanvaihdon kosteusongelmat lämmön käydessä riittämättömäksi ja !0 yleensä silloin, kun ulkoilma on huoneilmaa tuntuvasti kylmempää, tuottamalla huonetilaan kylmän korvausilman avulla tarpeellinen määrä ympäristöään kylmempää pintaa, jolle huoneilman sisältämästä vesihöyrystä osa tiivistyy. Tiivistyessään vesihöyry luovuttaa sisältämänsä lämpöener-15 gian tiivistymispinnalle, jonka läpi lämpöenergia siirtyy lämmittämään pinnan toisella puolella virtaavaa kylmää tuloilmaa.

Maassamme on suuri määrä karjasuojia, etupäässä lypsykar-20 janavetoita, joissa talven kylmimpinä viikkoina syntyy helposti vaikeuksia lämpötilan riittävyyden kanssa. Nämä navetat ovat usein verrattain vanhoja eikä niiden lämpö-eristys ole riittävä talven kylmimpiä aikoja ajatellen. Seurauksena on joko navetan lämpötilan voimakas alenemi-25 nen tai navetan kostuminen, kun lämpöenergiaa ei riitä kaiken kosteuden uloskuljettamiseen, mikä on ilmanvaihdon päätehtävä kylmänä aikana. Pahimmassa tapauksessa navet-tailman sekä kosteus että lämpötila vaihtelevat voimakkaasti, mikä on suuri rasitus eläimille ja aiheuttaa 30 tuotosten alenemista sekä alttiutta erilaisille sairauksille. Lisäksi rakenteet pyrkivät lahoamaan kosteuden vaikutuksesta.

Karjasuojan lämpötalouteen vaikuttaa toisaalta eläin-35 tentuottaman lämpöenergian määrä, lämpöeristyksen riittävyys ja mahdollisen lisälämmön määrä. Toisaalta tasapaino riippuu ulkoilman lämpötilasta sekä ilman kierrätystar-peesta eli ilmanvaihdon lämpöhävikistä. Ilman kierrätys-tarve puolestaan riippuu pääasiassa poistettavan vesihöy- 2 73307 ryn määrästä silloin, kun lämpötila ei pyri nousemaan liian korkeaksi. Kaikkinainen veden lisääminen navettail-maan rasittaa siis lämpötasapainoa ja veden poistamisella pystytään vastaavasti kierrätystarvetta pienentämään. Myös eläinten hengityksen ja ulosteiden kosteus ovat 5 rasitteena ilmanvaihdolle, vaikka ne ovat lämpimiä. Niiden sisältämä ja niistä vapautuva vesihöyry on vietävä yleensä ulos, mikä vaatii lämmintä, kosteuden sitomisky-kyä omaavaa ilmaa onnistuakseen. Esim. eläimen uloshengi-tysilma on lämmintä ja hyvin kosteaa, mikä merkitsee, 10 että sen sisältämälle vesihöyrylle täytyy löytyä tilaa ympäröivästä navettailmasta, kun lämpötila laskee huoneilman tasolle.

Käytössä olevissa karjasuojissa on usein puute korvausil-15 man tuloaukoista yleensä, eikä ilman kierto navetassa ole aina lehmän etupäästä takapäähän suuntautuvaa. Lisäksi lehmän pääpuolessa ei useinkaan ole tilaa, johon mahtuisi paksuilla eristyskerroksilla vuorattuja korvaus-ilmakanaaleja.

20

Edellä kuvatut karjasuojien ilmanvaihdon ongelmat ovat yleisesti tiedossa (Maatalouden sähkönkäyttö 2/1979: Eläinsuojien ilmanvaihto, Maatalouskeskusten liitto, Sähkölaitosten yhdistys) ja niiden poistamiseksi suositel-25 laan mm. lämpöeristeiden lisäämistä ja lisälämmön jär jestämistä tarvittavassa määrin. Eräs ratkaisumalli on esitetty suomalaisessa patenttihakemuksessa 812020. Tässä ns. Kukkuraisen ratkaisussa kylmä korvausilma ja lämin huoneilma joutuvat toistensa kanssa tekemisiin ohuen le-30 vyn läpi niin, että lämmön vaihtumista ja korvausilman lämpenemistä tapahtuu. Esitetty ratkaisu tukeutuu lähinnä suoran lämmönvaihtotapahtuman hyväksikäyttöön, mistä johtuen tarvittavat lämmönvaihtopinnat ovat suuria. Kun lämmitettävää korvausilmaa virtaa lämmönvaihtopinnan ylä-35 puolella, se pyrkii lämmittyään ylöspäin ja kohtaa tällöin ulkoilmaan rajoittuvan laipiopinnan, johon se luovuttaa osan lämpöenergiastaan. Laipiorakenteen läpi tämä

II

3 73307 lämpöenergia joutuu navetan ulkopuolelle. Kukkuraisen esittämä ratkaisu soveltuu lisäksi heikosti rakennettavaksi jälkikäteen etenkin ahtaisiin tiloihin, joissa yhtenäisten lämmönvaihtopintojen esteenä voi olla pysty-5 tukia yms.

Toisen tyyppisissä tunnetuissa ratkaisuissa tarvittava kylmä pinta tuotetaan huonetilaan lämpöpumpun avulla. Yksi tällainen laite toimii kuitenkin vain yhdessä kohdas-10 sa karjasuojaa ja vaatii toimiakseen jatkuvasti sähköenergiaa.

Käytännössä ilmanvaihdon ja lämpötalouden parantamiseksi tarpeelliset toimenpiteet jäävät usein suorittamatta 15 niiden vaatiman työn ja kustannusten vuoksi. Seurauksena on epätyydyttävien olosuhteiden jatkuminen sekä eläinten että hoitajien kannalta katsottuna sekä rakenteiden lahoa.minen.

20 Keksinnön mukaisen laitteen lämmönvaihtoteho painottuu siis kosteuden tiivistymisessä vapautuvan lämpöenergian hyödyntämiseen ja kosteuden poistamiseen huoneilmasta kierrätystä lisäämättä, kun tunnetut ratkaisut pyrkivät-pääasiassa suoran lämmönvaihdon käyttämiseen. Keksinnön 25 mukainen laite on lisäksi tunnettuja ratkaisuja paremmin sovellettavissa myös vanhoihin tiloihin.

Keksinnön mukainen laitteisto on tarkoitettu ratkaisemaan edellä kuvattu ilmanvaihdon ongelma, joka on selos-30 tettu patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön tärkeimpiä etuja tekniikan tasoon verrattuna ovat seuraavat seikat: Laitteessa tarvitaan pieni lämmön- vaihto ja tiivistymispinta suhteessa saatuun korvausil-35 man lämitystehoon, koska vesihöyryyn sitoutunutta ener giaa nimenomaan pyritään käyttämään hyväksi. Laitteen talteenottamasta lämmöstä saadaan entistä suurempi osa hyötykäyttöön. Laitteen soveltuvuus erilaisiin tiloihin 4 73307 on parempi kuin vastaavan tehon omaavissa tunnetuissa laitteissa. Laite ei tarvitse erillistä käyttöenergiaa. Laitteen lämmöntalteenotto ominaisuudet voivat antaa mahdollisuuden säästää uusien rakenteiden lämmöneristys-5 kustannuksissa, koska uudisrakennuksien lämmöneristykset mitoitetaan nykyisin lyhyen kylmän kauden tarpeita vastaavaksi .

Kuva 1 esittää keksinnön mukaista laitetta sijoitettuna jq huoneitilaan. Kylmä korvausilma voidaan ottaa esitetyn mukaisesti laipion läpi mutta muitakin mahdollisuuksia on olemassa. Kylmä korvausilma virtaa säädettävän kylmä-ilma aukon (1) kautta kotelorakenteeseen (3), joka on rakenettu hyvin lämpöä johtavasta ja navettaolosuhteita hyvin kestävästä levystä (rakennetussa koekappaleessa alumiiniputkesta). Kotelorakenteen (3) ulkopinnalle veden tiivistymisen seurauksena vapautunut lämpöenergia samoin kuin lämpimästä huoneilmasta suoraan koteloraken-teenpinnalle siirtynyt lämpöenergia siirtyvät seinämän 20 (3) toiselle puolelle ja edelleen siellä virtaavaan kyl mään korvausilmaan.

Kotelorakenteen sisällä lämminnyt ilma pyrkii kotelon yläosaan, mistä se virtaa raitisilman tuloaukon (5) kaut-25 ta huonetilaan. Kosteuden tiivistyminen pinnalle (3) on sits, nopeampaa, mitä kosteampaa huoneilma on. Vesi valuu pinnalta (3) kouruun (6) ja sitä pitkin edelleen putkea (7) pitkin haluttuun paikkaan. Tiivistyneen veden määrästä voidaan tiivistymistapahtumassa "voitetun" lämpö-2q energian määrä. Tuloaukon (5) säätöläppä (4) on muotoiltu siten, että sen avulla voidaan ohjata korvausilma vaakasuoraan liikkeeseen kohti eläimiä. Kylmäilmän tulo-aukon (1) säätömahdollisuus on tärkeä siksi, että aukkoa pienentämällä voidaan kovalla pakkasella estää kotelora-35 kenteen liika huurrettuminen ja haitallinen jäätyminen säätelemällä läpän asentoa kammesta (2).

5 73307

Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukainen, putkimal1iseen koteloon soveltuva raitisilman tuloaukko periaatepiirrok-sena. Kuvio 2 a esittää tuloaukkoa auki asennossa, jolloin lämminnyt ilma putken yläosasta pääsee virtaamaan 5 huonetilaan. Kuvio 2 b esittää tuloaukkoa suljettuna. Kylmäilmantuloaukon (1) ollessa auki ilma pyrkii kuvatun kaltaisesta tuloaukosta liikesuuntaansa jatkaen suuntautumaan putken suuntaisesti. Jos tämä ilmiö katsotaan haitalliseksi, sitä on mahdollisuus pienentää asentamalle) la kotelorakenteen alaosaan tuloaukon kohdalle haittoja, jotka hiljentävät ilman liikettä putken pituussuunnassa (ei kuvassa). Mallikappaleessa läppä (4) on valmistettu styrox levystä.

15 Kuviossa 3 on esitetty kylmäilman tuloaukon (1) rakenne. Säätöläpän (8) avulla voidaan kammesta (2) kääntämällä säätää kotelorakenteeseen (3) virtaavan kylmän ilman mä-rää halutulla tavalla. Kuviossa 4 on esitetty erilaisia putkimallisen kotelorakenteen malleja, joita on mah-20 dollista muotoilla valmiistakin putkesta asennustilan vaatimusten mukaisesti. Kotelorakenteen (3) alaosaan on kiinnitetty vesikouru siten, että kaikki pinnalle (3) tiivistynyt vesi valuu siihen.

25 Karjasuojan eri puolille, esim. laipion rajaan voi kylmällä ilmalla muodostua kosteita paikkoja johtuen heikommasta eristyksestä ja ilmanvaihdon puutteellisuuksista. Näiden paikkojen kuivana pysymistä voidaan edesauttaa puhkaisemalla kotelorakenteeseen pieniä aukkoja (ei kuvas-30 sa), joista raitis korvausilma kotelorakenteen sisältä voidaan suunnata suihkuna haluttuihin paikkoihin, jotka suihkun vaikutuksesta pysyvät kuivempina.

Kuvion 5 mukaisessa ratkaisussa on laipion ja seinien 35 muodostamaan kulmaukseen esim. galvanoidulla peltilevyllä rajattu kotelorakenne. Kotelotilan erottaminen huonetilasta eristämättömällä levyllä tuottaa tarvittavan kylmän tiivistymispinnan kylmän korvausilman virratessa kotelon sisään. Tiivistymispinnalta (9) vesi valuu kouruun (6) 6 73307 ja edelleen putkea (7) pitkin toivottuun paikkaan. Tällainen ratkaisu tulee kysymykseen erityisesti silloin, kun kylmä ilma on mahdollista ottaa navetan nurkista ja laipion rajassa on riittävän korkea (esim. 40 cm) tila 5 ehyttä seinäpintaa ikkunoiden, ovien yms. yläpuolella. Kuvatun kaltaisella ratkaisulla saavutetaan pitkä, kapea korvausilman tuloaukko, jota voidaan säätää narujen (10) välityksellä. Tällainen tuloaukko luo lähes ihanteelliset olosuhteet raitisilman jakaantumiselle ja se-10 koittumiselle huoneilmaan. Esitetyn lainen kotelo voidaan rakentaa esim. seiniin ja laipioon kiinnitettyjen kyllästettyjen puulistojen varaan, jolloin tiivistynyt vesi on mahdollista pitää erillään seinäpinnoista. Kuviossa 6 on esitetty eräs vaihtoehto edellä kuvatun kote-15 lon rakenteesta. Kotelon etupinta (9) voidaan laskea vapaasti vesikourun (6) varaan. Vesikouru (6) on kiinnitetty puulistaan (11). Kotelon pääty voidaan tehdä samasta materiaalista kuin kotelokin, mutta esim styroxlevystä sen rakentaminen on helppoa.

20

Kuviossa 7 on esitetty vaihtoehtoinen kotelorakenne, joka voidaan taivutella esim. yhdestä levystä. Koteloa taivuteltaessa voidaan levy jättää tarvittavassa määrin jännitykseen niin, että. narujen (10) löystyessä rako (24) 25 jännityksen voimasta suurenee maksimiinsa. Tällä rakenteella saavutetaan kuvion 5 esittämä pitkä tuloaukko ja samalla tiivistymispintaa muodostuu enemmän. Raitisilman tuloraosta (24) virtaava ilma, jota kuviossa 9 on kuvattu nuolella (22), vetää mukaansa ilmavirrat kotelo-30 rakenteen molemmilla puolilla (23). Syntyneet virtaukset edesauttavat uuden, kosteamman ilman pääsyä tiivistymis-pintojen läheisyyteen. Kotelorakenteen lopullinen muoto riippuu idean mukaisesti tilasta, johon kotelo rakennetaan. Pölyn kerääntymisen välttämiseksi on kuitenkin ai-35 heellista rakentaa kotelon yläosan vaakasuora osa niin kapeaksi kuin mahdollista

Jotta raitisilman tuloraon (24) säätöä voidaan helpottaa, 7 73307 voidaan säätönarut (10) kiinnittää erikseen kelalle (14), jolloin koko pitkän raon säätö voidaan suorittaa yksinkertaisesti kampea (25) vääntämällä minkä jälkeen kela lukitaan jälleen 5

Voi osoittautua edulliseksi säilyttää pieni rako joka kohdassa raitisilman tulorakoa (24) siitä huolimatta, että täysin auki asennossa rako on säädetty eri suuruiseksi eri kohdissa. Minimiraon järjestämiseksi voidaan tiivisty-mispinnan yläosaan (9) ja kotelon yläliepeen väliin narun : (10) ympärille asettaa halutun paksuisia levyjä (15).

Kun naruihin (10) asennetaan venyvät välikappaleet (jou- | set, kumisuikaleet yms. ) voidaan rako tarvittaessa säätää ! minimiinsä joka kohdasta kampea (25) kääntämällä.

15 ' Kuviossa 8 on kuvattu osaa kuvan 7 mukaisesta koteloraken-teesta päältä päin. Kuvassa näkyvät kumista tms. joustavasta ja navettailmaa kestävästä materiaalista valmistetut liuskat (18) joiden tehtävänä on estää kylmän korvausil-20 man vuoto kotelon alaosasta. Kun liuskat kiinnitetään sopivalta etäisyydeltä tiivistymispinnan (9) reunoihin esim. popniiteillä (19), liuskat taipuvat riittävästi raon (17) auetessa ja samalla tiivistävät raon.

25 Kuviossa 9 on esitetty kiinnitystäpä jota voidaan soveltaa ainakin kuvioiden 1 ja 7 mukaisiin kotelorakenteisiin Sopivasta materiaalista esim. styrox levystä valmistetaan välikappaleita (20) joiden yksi särmä on suora (kiinnitys-alustaa vasten) ja vastakkaisen särmän muoto mukailee 3° kotelorakenteen yläpinnan muotoa. Kun kotelon eri kohtiin esim. 1 m välein asetettavat välikappaleet madaltuvat järjestyksessä kylmäilman tuloaukosta päin lukien saadaan aikaan tarvittava lasku vesikouruun (6) kun kotelora-kenne kiristetään esim, narulla alustaansa vasten.

35

Vesikouru voidaan kiinnittää kotelon alaosaan esim. pelLi-ruuveilla (26) niin, että se mukailee kotelon alaosaa 8 73307 sopivalla etäisyydellä.

Kylminä kriittisinä aikoina voi keksinnön mukaisten ilman-kuivainten läpivirtausteho riittää tyydyttämään koko kor -5 vausilman kierrätystarpeen. Kun olosuhteet mahdollistavat tai edellyttävät suurempaa kierrätystehoa tarvitaan lisäksi normaaleja tuloaukkoja, jotka on sijoitettu huonetilaan niin, että ne toimivat ilmankuivainten tuloaukkojen kanssa muodostaen toimivan kokonaisuuden.

10

Jos navetassa on kaksi tai useampia lehmärivejä ja lehmät on sijoitettu siten, että ruokintapöytä on keskellä, voidaan keksinnön mukaiset kotelorakenteet sijoittaa keskelle navettaa ruokintapöydän yläpuolelle ja ohjata raitisilma nistä molemmille puolille,

Keksinnön mukaisen laitteiston toiminta saadaan, lähes automaattiseksi myös painovoimaisesti toimivan ilmanpois-20 tojärjestelmän yhteydessä kytkemällä poistohormin säätöläp-pä termostaattisäätimeen (ei kuvassa). Termostaattisäädin voi toimia esim. kaksoismetalliperiaatteella tai käyttäen nesteen tai kaasun lämpölaajenemisominaisuuksia hyväkseen.

25 Keksintöä voidaan muuttaa ja muunnella patenttivaatimusten puitteissa käyttöolosuhteiden ja vaatimusten mukaan , 30

Claims (7)

1. 9 73307
2. 1 Kosteiden tilojen kuten karjasuojien kosteus— ja lämpöolosuhteiden hallintaan kriittisinäkin aikoina tähtää- 5 vä, huoneilmasta kosteutta tiivistämällä ilman kierrätys-tarvetta pienentävä, tiivistymistapahtumassa tiivistymis-pinnalle ja edelleen kyinään korvausilmaan vapautuvan sekä huoneilmasta kotelorakenteen (3) sisäpuolella virtaavan 10 kylmään korvausilmaan kotelorakenteen seinämän läpi johtuvan lämpöenergian korvausilman lämmittämiseen käyttävä ilmanvaihdon lisälaite tunnettu siitä, että huonetilaan tuotetaan kylmän korvausilman avulla ympäristöään kylmempi pinta, jolle osa huoneilman sisältämästä 15 vesihöyrystä edullisesti tiivistyy luovuttaen täten huoneilman ongelmalliseen kosteuteen sitoutuneen energian käytettäväksi tuloilman lämmitykseen ja poistaen huoneilmasta kosteutta.
3. 20. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite tunnet- t u siitä, että kylmän tuloilman määrää säädellään läpän (8) avulla kotelorakenteen liiallisen huurettumisen estämiseksi,
4. 25. Patenttivaatimuksien 1 ja 2 mukainen laite tun nettu siitä että korvausilma johdetaan kotelora— kenteesta (3) säätö- ja ohjausläpällä varustetun tuloaukon (5) kautta huonetilaan.
5. 30. Patenttivaatimuksien 1 2 ja 3 mukainen laite tunnettu siitä, että tiivistymispinnalle (3), (9) kertynyt vesi kerätään laitteeseen rakennetun kourun avulla johdettavaksi letkua (7) pitkin tarkoitukseen sopivaan paikkaan. 35
6. 5 Patenttivaatimuksien 12 ja 4 mukainen laite mahdollisimman pitkän raitisilman tuloaukon aikaansaamiseksi ja tiivistymisessä vapautuneen lämmön ulos siirtymisen estä- ίο 7 3 3 0 7 miseksi tunnettu siltä että kotelorakenteen yläosassa on naruilla (10) kammesta (25) kääntämällä sää— dettävä? tarvittaessa koko kotelon mittainen raitisilman tuolaukko (24). 5
7. 6 Patenttivaatimusten 1, 2, 3, 4 ja 5 mukainen laite tu n n e t t u siitä, että kotelorakenne on kiinnitetty alustaansa kiristämällä se naruilla (21) välikappaleita (20) ja kiinnitysalustaa vasten niin että vesi kourussa 10 (6) virtaa haluttuun paikkaan. 15