NL1007309C2 - Warmtewisselaar. - Google Patents

Description

WARMTEWISSELAAR

5 De uitvinding heeft betrekking op een warmte wisselaar voor het overdragen van warmte van een een gebouw verlatende luchtstroom naar een het gebouw binnentredende luchtstroom, omvattende: een eerste toevoeraan-sluiting voor het aan de warmtewisselaar toevoeren van de 10 het gebouw verlatende luchtstroom; een eerste afvoer-aansluiting voor het van de warmtewisselaar afvoeren van de het gebouw verlatende luchtstroom; een tweede toevoer-aansluiting voor het aan de warmtewisselaar toevoeren van de het gebouw binnentredende luchtstroom; een tweede 15 afvoeraansluiting voor het van de warmtewisselaar afvoeren van de het gebouw binnentredende luchtstroom; een primair warmte-overdrachtselement, omvattende scheidingswanden en geleidingsmiddelen voor het aan weerszijden van de scheidingswanden geleiden van respectievelijke lucht-20 stromen; en een eerste ventilator voor het voortstuwen van de het gebouw verlatende luchtstroom.

Dergelijke warmtewisselaars zijn algemeen bekend.

Zij zijn bedoeld voor bijvoorbeeld inbouw in 25 een woonhuis om het door de ventilatie van het woonhuis ontstane warmteverlies zo klein mogelijk te maken. Hiertoe is de warmtewisselaar ingericht opdat de het huis verlatende luchtstroom de het huis binnentredende luchtstroom verwarmt. Voor het veroorzaken van een dergelijke 30 luchtstroom is tenminste een ventilator noodzakelijk.

Deze ventilator moet door een motor, bijvoorbeeld een elektromotor worden aangedreven, waarbij zowel in de motor als in de eigenlijke ventilator verliezen optreden.

Uit CA-A-2 140 232 is een dergelijke ventilator 35 bekend, waarbij de eerste ventilator is aangebracht tussen de eerste toevoeraansluiting en het primaire warmte-overdrachtselement.

1007309 2

Als gevolg van deze maatregelen wordt door de in de ventilator optredende verliezen de binnen het huis verlatende luchtstroom verwarmd, en wel zodanig, dat deze een hogere temperatuur verkrijgt. In het daarop volgende 5 warmte-overdrachtselement kan de overdracht van de het gebouw verlatende luchtstroom naar de het gebouw binnentredende luchtstroom op een meer effectieve wijze plaatsvinden,· de energie-inhoud van de het huis verlatende luchtstroom is echter hoger, terwijl tevens het tempera-10 tuurniveau hoger is.

Een dergelijke warmtewisselaar is veelal geplaatst in de nabijheid van de verwarmingsinrichting voor een huis, bijvoorbeeld een CV-ketel.

Het doel van de uitvinding is het verschaffen 15 van een dergelijke warmtewisselaar, waarbij gebruik wordt gemaakt van de in de rookgassen van de verwarmingsinrich-ting aanwezige warmte.

Dit doel wordt bereikt, doordat de warmtewisselaar van een secundair warmte-overdrachtselement is 20 voorzien dat ingericht is voor het geleiden van de van een verwarmingsinrichting afkomstige rookgassen, en doordat het secundaire warmte-overdrachtselement geplaatst is tussen het primaire warmte-overdrachtselement en de tweede uitgangsaansluiting, opdat de rookgassen 25 tenminste een deel van hun warmte overdragen aan de het huis binnentredende gasstroom.

Het zal duidelijk zijn dat zelfs met HR-ketels, waarbij de temperatuur van de rookgassen laag is, toch een temperatuursgradiënt bestaat tussen de verwarmings-30 inrichting verlatende rookgassen en de het huis binnentredende luchtstroom. Door deze secundaire maatregel wordt nuttig gebruik gemaakt van een temperatuursverschil .

In sommige situaties wordt gebruik gemaakt van 35 een tweede ventilator. Deze tweede ventilator is dan aangebracht in de het huis binnentredende luchtstroom. Om ook de verliezen van deze tweede ventilator nuttig te kunnen gebruiken, is deze tweede ventilator aangebracht 1007309 3 tussen het primaire warmte-overdrachtselement en de tweede afvoeraansluiting. De verliezen van de ventilator worden aldus direct overgedragen naar de het gebouw binnentredende luchtstroom.

5 Andere aantrekkelijke uitvoeringsvormen blijken uit de overige onderconclusies.

Vervolgens zal de onderhavige uitvinding worden toegelicht aan de hand van bijgaande tekeningen, waarin voorstellen: 10 figuur 1: een schematisch doorsnede-aanzicht van een gebouw, waarbij de warmtewisselaar volgens de onderhavige uitvinding is toegepast; figuur 2: een gedeeltelijk weggebroken schematisch perspectivisch aanzicht van een uitvoeringsvoor-15 beeld van een warmtewisselaar volgens de onderhavige uitvinding; en figuur 3: een gedetailleerd doorsnede-aanzicht van de platen-warmtewisselaar die toegepast wordt bij de inrichting volgens de uitvinding.

20 In figuur 1 is een gebouw l getoond in de vorm van een huis 1 waarin een verwarmingsinrichting 2 is aangebracht, bijvoorbeeld in de vorm van een CV-ketel.

Het zal duidelijk zijn dat in plaats van CV-ketels anderssoortige verwarmingstoestellen kunnen worden 25 gebruikt, bijvoorbeeld een heteluchtverwarming. Zoals gebruikelijk is, is het huis 1 van een ventilatiesysteem voorzien. Hiertoe is een leidingstelsel 3 in het huis aangebracht voor toevoer van het huis binnentredende verse lucht, in welk toevoerkanaalstelsel toevoer-30 openingen 4 zijn aangebracht, terwijl tevens het huis voorzien is van een afvoerkanaalstelsel 5, waarin afvoer-openingen 6 zijn aangebracht. Volgens de stand van de techniek zijn beide kanaalstelsels 3,5 direct, bijvoorbeeld via een doorvoer in het dak, verbonden met de 35 omgeving. Hierbij kan gebruik gemaakt worden van mechanische ventilatie. Tevens is het mogelijk gebruik te maken van een aldus gevormd ventilatiestelsel dat van minder kanalen is voorzien.

1 0 0 7 7 0 0 4

Zoals gesteld is, wordt volgens de uitvinding de warmte in de het gebouw verlatende luchtstroom gebruikt voor het verwarmen van de het gebouw binnentredende luchtstroom. Hiertoe wordt gebruik gemaakt van een 5 warmtewisselaar 7. De warmtewisselaar 7 is voorzien van een eerste toevoeraansluiting 8, waarop het leiding-stelsel 5 is aangesloten voor het aan de warmtewisselaar toevoeren van de het gebouw verlatende luchtstroom en van een eerste afvoeraansluiting 9 voor het van de warmte-10 wisselaar afvoeren van de het gebouw verlatende luchtstroom. De eerste afvoeraansluiting 9 is verbonden met een pijp 10 die zich, zoals in figuur 1 is weergegeven, door het dak heen naar buiten uitstrekt.

Verder is de warmtewisselaar voorzien van een 15 tweede toevoeraansluiting 11 voor toevoer van de het gebouw binnentredende luchtstroom. Deze aansluiting 11 is verbonden met een zich evenzeer door het dak heen uit-strekkende pijp. Verder is de warmtewisselaar voorzien van een tweede afvoeraansluiting 13 voor het afvoeren van 20 de het gebouw binnentredende luchtstroom.

De hier afgebeelde voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding is verder voorzien van een in figuur 1 niet zichtbare secundaire warmtewisselaar waaraan door middel van een kanaal 14 de afvoergassen van de CV-ketel 2 25 worden toegevoerd. Vervolgens verlaten deze gassen via de klassieke schoorsteen 15 het gebouw.

De uitvinding zal nu verder worden toegelicht aan de hand van figuur 2.

De inrichting volgens de onderhavige uitvinding 30 wordt gevormd door een rechthoekige kast, waarvan de wanden bijvoorbeeld van staalplaat zijn vervaardigd, en aan hun binnenzijde van een isolatielaag 17 zijn voorzien. De kast is door twee scheidingswanden 18, respectievelijk 19 verdeeld in drie compartimenten, waarbij 35 de scheidingswanden 18 en 19 zich van bovenaf tot op enige afstand van de onderwand uitstrekken. Tussen de wanden 18 en 19 is de eigenlijke warmtewisselaar aan- 1007309 5 gebracht in de vorm van een platen-warmtewisselaar 20. Deze wordt gevormd door zich hoofdzakelijk parallel aan elkaar uitstrekkende, op korte afstand van elkaar aangebrachte platen die elk aan weerszijden door een warmte-5 afgevende dan wel warmte-opnemende stroom worden door-stroomd. Hiertoe zijn de ruimten tussen de platen afwisselend afgesloten voor de warmte-afgevende en de warmte-opnemende luchtstroom. De hiertoe benodigde constructies zijn bekend en zij vormen geen deel van de 10 onderhavige uitvinding. In het eerste compartiment tussen de buitenwand 17 en de scheidingswand 18 mondt de eerste toevoeraansluiting 8 de het gebouw verlatende lucht uit. Aan de onderzijde, ter plaatse van het ondereinde van de wand 18 is een ventilator 22 aangebracht die de het huis 15 verlatende luchtstroom aandrijft en tot in de eigenlijke warmtewisselaar 20 dringt. De uit de warmtewisselaar tredende, zijn warmte afgegeven hebbende lucht verlaat via de eerste afvoeraansluiting 9 de warmtewisselaar.

Hierbij wordt opgemerkt dat de energie, die in 20 de ventilator 22 wordt gedissipeerd, overgedragen wordt aan de de warmtewisselaar binnentredende luchtstroom, zodat deze warmte tezamen met de reeds in de luchtstroom aanwezige warmte op effectieve wijze kan worden overgedragen in de warmtewisselaar.

25 De het huis binnentredende luchtstroom treedt de warmtewisselaar 7 binnen via de tweede toevoeraansluiting 11, komt hierbij in de eigenlijke warmtewisselaar 20 terecht, verlaat deze aan de onderzijde, en wordt via de tweede ventilator 23 gedrongen tot in het derde 30 compartiment tussen de scheidingswand 19 en de buitenwand 16. Hierbij wordt deze, het huis binnentredende luchtstroom verwarmd in de eigenlijke warmtewisselaar 20, terwijl tevens de verliezen van de ventilator 23 aan deze, het huis binnentredende luchtstroom worden binnen-35 gedragen. Na het desbetreffende compartiment doorlopen te hebben, verlaat deze luchtstroom via de tweede afvoeraansluiting 13 de warmtewisselaar 7.

1 0 0 7 3 0 S

6

Ten slotte is in de ruimte tussen de scheidingswand 19 en de buitenzijde van het huis een secundaire warmtewisselaar aangebracht in de vorm van de pijp tussen de afvoerpijp 14 en het afvoerkanaal 15. Deze 5 pijp 24 dient als secundaire warmtewisselaar en deze is daartoe aan zijn omtrek van ringen voorzien om het warm-te-afgevende oppervlak te vergroten. Aldus is het mogelijk restwarmte uit de rookgassen over te dragen naar de het huis binnentredende luchtstroom.

10 In figuur 3 is een doorsnede getekend van de eigenlijke warmtewisselaar. Hieruit blijkt dat de beide luchtstromen elk tussen twee zigzag-vormige platen worden geleid. Deze zigzag-vorm van de platen leidt enerzijds tot een vergroting van het warmte-overdragend oppervlak, 15 maar leidt anderzijds tevens tot een zodanige vervorming van de luchtstroom, dat laminaire stroming wordt voorkomen, en de luchtstroming turbulent wordt. Hierdoor wordt de effectiviteit van de warmte-overdracht sterk vergroot. Van belang is hierbij dat de punten van de 20 zigzag-vormig gebogen platen in elkaar steken, zoals door middel van de pijl 25 in figuur 3 zichtbaar is gemaakt. Anders uitgedrukt is de afstand tussen de platen onderling kleiner dan de afmeting van het profiel in de richting dwars op het hoofdvlak van de platen. Dit leidt tot 25 een bijzonder aantrekkelijke warmte-overdrachtsfactor.

1007309

Claims (7)

1. Warmtewisselaar voor het overdragen van 5 warmte van een een gebouw verlatende luchtstroom naar een het gebouw binnentredende luchtstroom, omvattende: - een eerste toevoeraansluiting voor het aan de warmtewisselaar toevoeren van de het gebouw verlatende luchtstroom; 10. een eerste afvoeraansluiting voor het van de warmtewisselaar afvoeren van de het gebouw verlatende luchtstroom; - een tweede toevoeraansluiting voor het aan de warmtewisselaar toevoeren van de het gebouw binnentreden- 15 de luchtstroom; - een tweede afvoeraansluiting voor het van de warmtewisselaar afvoeren van de het gebouw binnentredende luchtstroom; - een primair warmte-overdrachtselement, om-20 vattende scheidingswanden en geleidingsmiddelen voor het aan weerszijden van de scheidingswanden geleiden van respectievelijke luchtstromen; en - een eerste ventilator voor het voortstuwen van de het gebouw verlatende luchtstroom, welke is aan- 25 gebracht tussen de eerste toevoeraansluiting en het primaire warmteoverdrachtselement, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar van een secundair warmte-overdrachtselement is voorzien dat is ingericht voor het geleiden van de van een verwarmings-30 inrichting afkomstige rookgassen, en waarbij het secundaire warmte-overdrachtselement geplaatst is tussen het primaire warmte-overdrachtselement en de tweede uitgangs-aansluiting, opdat de rookgassen tenminste een deel van hun warmte overdragen aan de het huis binnentredende 35 gasstroom.

2. Warmtewisselaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een tweede ventilator voor het voortstuwen van de het gebouw binnentredende luchtstroom is aan- 1. n 7 3 0 9 gebracht tussen het primaire warmte-overdrachtselement en de tweede afvoeraansluiting.

3. Warmtewisselaar volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het secundaire warmte-overdrachtselement 5 tussen de tweede ventilator en de tweede uitgangsaan-sluiting is geplaatst.

4. Warmtewisselaar volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de secundaire warmte-overdrachtselement een voor het geleiden van de rookgassen van de verwarmings- 10 inrichting ingerichte pijp omvat die geplaatst is in een door de het huis binnentredende luchtstroom doorlopen kanaal, en dat de pijp aan zijn buitenzijde van het buitenoppervlak vergrotende ribben is voorzien.

5. Warmtewiselaar volgens een van de vooraf- 15 gaande conclusies, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar in een hoofdzakelijk rechthoekig huis is geplaatst dat van ten minste drie compartimenten is voorzien, dat de primaire warmteoverdrachtsinrichting in het middelste comportiment is geplaatst, en dat beide ventilatoren in 20 de aan de zijdelingse compartimenten zijn geplaatst.

6. Warmtewisselaar volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de het primaire warmte-overdrachtselement een platenwarmtewisselaar omvat.

7. Warmtewisselaar volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de platen volgens een zigzag-profiel zijn omgezet, en dat de afstand tussen de platen onderling kleiner is dan de afmetingen van het profiel in de richting dwars op het hoofdvlak van de platen. 30 1007309