NL2012548A - Recuperator, waarvan de warmtewisselkanalen zich dwars op de lengterichting van het huis uitstrekken. - Google Patents

Description

Recuperator, waarvan de warmtewisselkanalen zich dwars op de lengterichting van het huis uitstrekken.

De uitvinding betreft een recuperator, omvattende een huis met de vorm van een rechte cilinder met twee kopwanden, een in het cilindrische huis geplaatste verzameling warmtewisselkanalen van de eerste soort en van de tweede soort, waarbij de warmtewisselkanalen van de eerste soort tenminste gedeeltelijk door warmtewisselkanalen van de tweede soort zijn omgeven en warmtewisselkanalen van de tweede soort tenminste gedeeltelijk door warmtewisselkanalen van de eerste soort zijn omgeven, in het cilindrische huis geplaatste, elk van een kopwand van het huis naar warmtewisselkanalen van de eerste en de tweede soort leidende toevoerkanalen en in het cilindrische huis geplaatste, van warmtewisselkanalen van de eerste en de tweede soort elk naar een kopwand leidende afvoerkanalen.

Dergelijke recuperatoren zijn algemeen bekend. Bij deze recuperatoren strekken de warmtewisselkanalen zich hoofdzakelijk parallel aan de hoofdstroomrichting in de recuperator uit. Recuperatoren, waarvan de lengte in de hoofdstroomrichting groter is dan de breedte, hebben een relatief grote drukval, hetgeen extra ventilatorvermogen eist. Dit verlaagt de netto effectiviteit van de recuperator.

In de woning- en utiliteitsmarkt is behoefte aan een recuperator per vertrek, bij voorkeur opgenomen in de schil van het gebouw. Hiertoe kan een recuperator worden geplaatst in een in een muur geboord gat of kan deze worden opgenomen in een raamkozijn. Deze toepassingen leiden tot een lengte-breedteverhouding van 2 of meer, terwijl bij de huidige recuperatoren de verhouding ~ 0,5 is. Om de voor comfort vereiste effectiviteit van 92% of meer te bereiken wordt de drukval bij het vereiste luchtdebiet te hoog, neemt de netto opbrengst sterk af en moeten extra sterke ventilatoren gebruikt worden. Door de warmtewisselaarkanalen loodrecht op de hoofdstroomrichting te plaatsen, wordt de verhouding tussen lengte en breedte omgekeerd, zodat de verhouding tussen drukval en effectiviteit kan worden verkleind en aan de comforteisen kan worden voldaan. De toe- en afvoer naar en uit de warmtewisselkanalen dient dan wel zodanig plaats te vinden, dat de drukval over de warmtewisselkanalen overal hoofdzakelijk gelijk is. De tegenstroomkanalen zijn bij voorkeur driehoekig, rechthoekig of trapeziumvormig.

Hiertoe verschaft de uitvinding een recuperator van bovengenoemde soort, waarbij de warmtewisselkanalen zich uitstrekken onder een hoofdzakelijk rechte hoek ten opzichte van de as van het cilindrische huis. Daar de as van het huis samenvalt met de hoofdstroomrichting in het huis, strekken de warmtewisselkanalen zich eveneens onder een hoofdzakelijk loodrechte hoek met de hoofdstroomrichting uit.

Bij de huidige productietechniek van de recuperatoren worden de kanalen gevormd uit vlakke folies, bij voorkeur van kunststof, door thermovormen en/of dieptrekken. De gevormde vlakken worden gestapeld, waarmee de kanaalvorm wordt gerealiseerd. Door alleen aan de randen, waar nodig, de vlakken onderling luchtdicht te verbinden, ontstaat een lekdichte recuperator. Deze productietechniek verschaft een uitvoeringsvorm, waarbij de verzameling warmtewisselkanalen een hoofdzakelijk rechthoekige vorm heeft, de warmtewisselkanalen zich alle onderling parallel uitstrekken, en waarbij de verzameling warmtewisselkanalen is voorzien van zich in onderling parallel uitstrekkende, de warmtewisselkanalen scheidende platen. Overigens worden andere productietechnieken niet uitgesloten; zo is het mogelijk gebruik te maken van een op een andere wijze, bijvoorbeeld door extrusie of door spuitgieten, vervaardigde verzameling warmtewisselkanalen.

Wanneer gebruik wordt gemaakt van platen, is het mogelijk dat de platen zich dwars op de lengteas van het huis, dat wil zeggen met een component dwars op de lengterichting van het huis uitstrekken. Hierbij vergt de verdeling van de luchtstromen weinig aandacht en de prismatische headers kunnen gemakkelijk met de toe- en afvoerkanalen worden gekoppeld.

De vlakke platen kunnen echter ook parallel aan de lengteas van het huis worden gepositioneerd. Gezien de veelal beperkte breedte van de platen en de - in overeenkomst met de structuur van de uitvinding - grote lengte van het huis, zullen verscheidene pakketten achter elkaar en parallel aan elkaar moeten worden geschakeld, hetgeen weliswaar mogelijk is, maar waarbij de verdeling van de gasstromen de nodige zorg vereist. Ook de veelal prismatische vorm van de headers van de platen, moet worden meegenomen bij de vormgeving van de toe- en afvoerkanalen.

Er ontstaat een nuttig gebruik van de in het huis beschikbare ruimte wanneer de verzameling warmtewisselkanalen zich met zijn centrale as onder een hoek met de as van het huis in het huis uitstrekt. Aan weerszijden van de warmtewisselkanalen ontstaat dan immers een prismatische ruimte die geschikt is voor het opnemen van de toe- en afvoerkanalen en mogelijkerwijs voor één of meer bypasskanalen.

Volgens een alternatieve configuratie heeft de verzameling warmtewisselkanalen een hoofdzakelijk cirkel cilindrische vorm en strekken de warmtewisselkanalen zich in de radiale richting van de warmtewisselaar uit. Deze configuratie is in het bijzonder geschikt voor plaatsing in een cilindrisch huis.

Alhoewel andere structuren niet worden uitgesloten, heeft het voor wat betreft productie de voorkeur wanneer de verzameling warmtewisselkanalen is voorzien van zich in onderling parallel uitstrekkende, de warmtewisselkanalen scheidende platen en de platen zich loodrecht op de as van het huis.

Er ontstaat een efficiënte configuratie wanneer één toevoerkanaal en één afvoerkanaal in het centrum van de cirkel cilinder zijn aangebracht en wanneer één toevoerkanaal en één afvoerkanaal aansluitend op de omtrek van de cirkel cilinder zijn aangebracht.

Voor het verdelen van de gasstromen tussen de warmtewisselkanalen en de centrale toe-en afvoerkanalen bij de bovengenoemde configuratie heeft het de voorkeur wanneer tussen het centrale toevoerkanaal en afvoerkanaal enerzijds en de warmtewisselkanalen anderzijds een hoofdzakelijk buisvormige verdeler is aangebracht die door middel van verlengingen van zich tussen de warmtewisselkanalen uitstrekkende wanden in vakken is verdeeld en elk van de vakken is verbonden met het afvoerkanaal of met het toevoerkanaal.

Voor het verdelen van de gasstromen tussen de warmtewisselkanalen en het aan de omtrek geplaatste toe- en afvoerkanaal is het aantrekkelijk wanneer tussen het aan de omtrek aangebrachte toe- en afvoerkanaal enerzijds en de warmtewisselkanalen anderzijds een hoofdzakelijk buisvormige verdeler is aangebracht die door middel van verlengingen van zich tussen de warmtewisselkanalen uitstrekkende wanden in vakken is verdeeld en dat elk van de vakken is verbonden met het aan de omtrek aangebrachte toe- of afvoerkanaal.

Bij de recuperator volgens de uitvinding strekken de toe- en afvoerkanalen zich over de lengte van de verzameling warmtewisselkanalen uit. Hierbij neemt het debiet met de afstand van de toe- of afvoeropening af. Om de kanalen zo min mogelijk ruimte in te laten nemen, heeft het de voorkeur dat de doortocht van de toevoerkanalen in de stroomrichting afneemt en dat de doortocht van de afvoerkanalen in de stroomrichting toeneemt. In het bijzonder in de situatie waarin de platen zich parallel aan de as van het huis uitstrekken en de headers leiden tot een onregelmatig verlopende doortocht van de toe- en afvoerkanalen, kan het aantrekkelijk zijn in de toe- en afvoerkanalen geleiders te plaatsen die deze onregelmatigheid compenseren.

Volgens een andere voorkeursuitvoeringsvorm heeft het huis de vorm van een balk. Een dergelijke vorm is ook wel bekend als een recht parallellepipedum. In het bijzonder wanneer de recuperator in een holte met een desbetreffende vorm, zoals in een kozijn moet worden geplaatst, is deze uitvoeringsvorm aantrekkelijk.

Volgens een andere voorkeursuitvoeringsvorm heeft het huis de vorm van een rechte cirkelcilinder. Deze vorm van het huis kan met voordeel worden gecombineerd met een verzameling warmtewisselkanalen met een rechthoekige vorm en tezamen met de headers een rechthoekige vorm daar dan ruimte ontstaat voor de toe- en afvoerkanalen en mogelijkerwijs voor één of meer bypasskanalen.

Recuperatoren vormen condens als de temperatuur van het ene medium lager is dan de verzadigingstemperatuur van het andere medium. Ligt de temperatuur van het primaire medium onder het vriespunt, dan kan tevens ijs gevormd worden. Bij een gedecentraliseerde recuperator per vertrek in de woning of utiliteitsmarkt, is afvoeren van condens en voorkomen van ijsvorming technisch lastig. Om in het vertrek binnen het comfortgebied te blijven, moet bij lage buitentemperatuur vocht worden teruggewonnen en bij hoge buitentemperatuur en vochtigheid, moet het vocht van buiten weer aan de uitgaande binnenluchtstroom afgegeven worden. Aan voornoemde eisen kan worden voldaan door de stroming in de tegenstroomkanalen van de twee media cyclisch te verwisselen. Het in het ene (secundaire) medium gevormde condens en ijs, wordt dan verdampt en gesublimeerd in het andere (primaire) medium. Hiertoe verschaft een verdere uitvoeringsvorm de maatregel dat in het huis, aan weerszijden van de verzameling warmtewisselkanalen een bestuurbare wisselklep is aangebracht die is geschakeld voor het herhalend en simultaan verwisselen van het ingangskanaal en het uitgangskanaal.

De kleppen kunnen op diverse wijzen worden uitgevoerd. Zo is het mogelijk van schuifkleppen gebruik te maken, maar het heeft de voorkeur dat de wisselkleppen elk zijn voorzien van een vast aangebrachte, van openingen voorziene klepzitting, welke openingen zijn verbonden met de toe- en afvoerkanalen en van een op de klepzitting aansluitende, roteerbare schijf. Aldus kunnen de kleppen afzonderlijk, maar wel simultaan worden geroteerd. Het is overigens eveneens mogelijk het samenstel van warmtewisselkanalen met de bijbehorende aan- en afvoerkanalen in zijn geheel te roteren. Het voordeel ten opzichte van de bestaande enthalpie recuperator is dat er minder kleppen nodig zijn, dat de afdichting eenvoudiger, de stromingsweerstand lager en de schakeltijd korter is. Indien de vochtproductie in de binnenruimte groter is dan de hoeveelheid vocht die niet kan worden teruggewonnen, kunnen de kleppen asynchroon geschakeld worden, waardoor condens vocht in de recuperator kan worden afgevoerd.

Recuperatie dient te kunnen worden uitgeschakeld als de warmteproductie binnen voldoende is of meer is dan nodig om de ruimte op temperatuur te houden en de buitentemperatuur lager is dan de binnentemperatuur. Tevens is het aantrekkelijk 's nachts met buitenlucht de ruimte te koelen als overdag een koelbehoefte wordt verwacht. Aan deze eisen kan worden voldaan met dezelfde roterende kleppen (of roterende recuperator) als die voor de enthalpie recuperatie. Hiertoe heeft het de voorkeur dat in het huis tenminste één bypasskanaal is aangebracht en het bypasskanaal verbonden is met in de klepzittingen aangebrachte openingen.

Bijvoorbeeld in het geval van calamiteiten, kan het gewenst zijn de recuperator te sluiten. Hiertoe verschaft een betreffende uitvoeringsvorm de maatregel dat de klepzitting is voorzien van gesloten delen en de klepschijven beweegbaar zijn tot in een positie waarin de in de klepschijven aangebrachte openingen zijn gesloten door gesloten delen van de klepzitting.

Om de afdichtingen zo veel mogelijk lekvrij te houden heeft het de voorkeur dat de klepschijven in axiale richting beweegbaar zijn en dat de recuperator van een besturingsorgaan is voorzien, dat is ingericht voor het in axiale richting van de klepzitting af bewegen van de klep voorafgaande aan een verandering van de positie van de klep en voor het naar de klepzitting toe bewegen van de klep na een verandering van de positie van de klep. De afdichtingen worden nu immers alleen stotend geraakt en niet schuivend.

Om meer mogelijkheden te verschaffen, heeft het de voorkeur dat de roteerbare kleppen zijn voorzien van een op de klepschijf aansluitende, zich naar buiten uitstrekkend, hoofdzakelijk cilindermantelvormig met de klepschijf mee roteerbaar wanddeel, dat de klepzittingen elk zijn verbonden met een hoofdzakelijk cilindermantelvormig vast wanddeel, dat het betreffende roteerbare wanddeel raakt, dat in beide wanddelen openingen zijn aangebracht die, in afhankelijkheid van de positie van de klepschijf, in overlap kunnen worden gebracht en dat de in het vaste wanddeel aangebrachte openingen met de omgeving of met de binnenruimte verbindbaar zijn.

Om de axiale beweging van de kleppen te vergemakkelijken, in het bijzonder als gevolg van de afdichtingen, heeft het de voorkeur dat het hoofdzakelijk cilindrische deel van de roteerbare kleppen en de daarop aansluitende delen van het huis iets conisch zijn gevormd.

Volgens een andere voorkeursuitvoeringsvorm is het huis ingericht om een deel te vormen van een kozijn. Hiermee kan een aanzienlijke plaatsbesparing worden bereikt, terwijl de mogelijkheid wordt geboden de warmtewisselaar tezamen met het kozijn de plaatsen, hetgeen zowel bij nieuwbouw als bij renovatie van belang is.

Om stromingsverliezen bij de door de uitvinding veroorzaakte richtingsverandering te verminderen, is het aantrekkelijk wanneer de platen zijn voorzien van geleidemiddelen voor het geleiden van de richtingsverandering van de in en uit de kanalen tredende luchtstromen.

Bij voorkeur zijn de platen aan tenminste één zijde zijn voorzien van een hydrofiele laag. Hiermede wordt de capillaire werking van de oppervlaktespanning verhoogd en de bevochtiging verbeterd.

In woningen dienen doorbrekingen van de schil voldoende geluiddemping te hebben, zodat in de woning het vereiste geluidsniveau wordt gehaald. De ventilator voor de afvoerlucht is bij voorkeur binnen geplaatst om bij zeer lage buitentemperaturen ijsvorming in de ventilator te voorkomen. Het ventilatorgeluid dient dan laag te zijn en zo nodig gedempt te zijn. De aansluiting tussen recuperator en wand dient luchtdicht en geluiddempend te zijn. De geluiddemping wordt veelal bereikt door de demping van de recuperator zelf, waarbij de tegenstroomkanalen loodrecht staan op de as van de doorbreking van de schil en buitengeluid slechts via een labyrint de binnenruimte kan bereiken. Daar waar deze demping nog niet voldoende is, kan in de binnen- en buitenroosters geluiddempend materiaal worden toegepast. Een flexibele afdichting tussen recuperator en wand zal aan de geluids- en dichtheidseisen voldoen. De dynamische druk aan de instroomzijde bij het instomen van de warmtewisselaarkanalen is van verschillend teken van die aan de uitstroomzijde, zodat de statische drukval over het uitstroomkanaal groter is dan die over het instroomkanaal. Dit verschil veroorzaakt een niet uniforme stroom door de kanalen over de lengteas van de recuperator. Dit verschil wordt verkleind door het doorsnedeverloop van in- en uitstroomkanalen asymmetrisch te maken.

Vervolgens wordt de uitvinding toegelicht aan de hand van bijgaande figuren, waarin voorstellen:

Figuur 1 : een schematisch perspectivisch aanzicht van platen en door de platen gevormde warmtewisselkanalen in een configuratie volgens de stand van de techniek; Figuur 2 : een schematisch perspectivisch aanzicht van platen en door de platen gevormde warmtewisselkanalen in een eerste configuratie volgens de uitvinding;

Figuur 3 : een schematisch perspectivisch aanzicht van platen en door de platen gevormde warmtewisselkanalen in een tweede configuratie volgens de uitvinding; Figuur 4 : een schematisch perspectivisch aanzicht van een recuperator met kanalen volgens een derde configuratie volgens de uitvinding;

Figuur 5 :een schematisch perspectivisch aanzicht van een recuperator met kanalen volgens een vierde configuratie volgens de uitvinding;

Figuur 6 : een schematisch perspectivisch aanzicht van de positionering van een recuperator in een rond huis;

Figuur 7 : een schematisch perspectivisch aanzicht van de positionering van een recuperator in een configuratie met isolatie van koude kanalen;

Figuur 8 : een schematisch perspectivisch aanzicht van een schuin in een rond gat in een muur geplaatste recuperator met draaikleppen, met axiaal in- en uittredende stromen;

Figuur 9 : een schematische weergave van de stand van de kleppen bij een eerste optie van de in figuur 8 weergegeven recuperator;

Figuur 10 : een schematisch perspectivisch aanzicht van een schuin in een rond gat in een muur geplaatste recuperator met draaikleppen, met axiaal in- en uittredende stromen;

Figuur 11 : een schematische weergave van de stand van de kleppen bij een tweede optie van de axiaal-axiaal in- en uitstroom;

Figuur 12 : een schematisch perspectivische afbeelding van een afdichting van de klep op de koker en recuperator met mechanisme om wrijving bij draaiing te voorkomen;

Figuur 13 : een configuratie met axiale en radiale in- en uitstroom optie 1;

Figuur 14 : schematische weergave van de stand van de kleppen bij optie 1 van de axiaal-radiaal in- en uitstroom

Figuur 15 schematische weergave van de stand van de kleppen bij optie 2 van de axiaal-radiaal in- en uitstroom;

Figuur 16 schematische weergave van de stand van de kleppen bij optie 3 van de axiaal-radiaal in- en uitstroom;

Figuur 17 afdichting van de axiaal - radiaal kleppen;

Figuur 18 enthalpie recuperator in een raamkozijn; en

Figuur 19 dwarsdoorsnede van recuperator en behuizing met daarin de verdikking van de koker en de schoepen aan de in- en uitstroom van de warmtewisselkanalen.

Figuur 1 toont schematisch een beperkt aantal platen 9 van een recuperator 7 volgens de stand van de techniek, die is gedimensioneerd voor plaatsing in een doorvoer met een diameter van 150mm in een muur met een dikte van 300mm. Ter vereenvoudiging is de behuizing van het recuperator niet weergegeven. De platen 9 sluiten wwarmtewisselkanalen van eerste en tweede soort 5, respectievelijk 6 in. De warmtewisselkanalen van beide soorten 5, 6 worden gescheiden door de platen 9. De platen 9 kunnen alle gewelfd zijn, maar het is ook mogelijk dat de platen 9 afwisselend gewelfd en vlak zijn. De platen 9 zetten zich buiten de eigenlijke warmtewisselkanalen 5, 6 voort in zogenaamde headerplaten 10, 11. De op elkaar gestapelde headerplaten 10, 11 vormen headers 63, 64 aan weerszijden van het eigenlijk warmtewisselende deel van de recuperator 7. De headers 63, 64 hebben in de huidige toepassing een driehoekige vorm en de warmtewisselkanalen 5 van de eerste soort monden naar een eerste vlak van de headers 63, 64 en de warmtewisselkanalen van de tweede soort 6 monden uit in een tweede vlak van de headers 63, 64. De header 63 heeft rechts een op een kanaal 1 aansluitende opening waardoorheen binnenlucht de recuperator binnenstroomt naar de kanalen 5 van de eerste soort en links een op een kanaal 2 aansluitende opening waardoorheen lucht vanuit de kanalen 6 van de tweede soort naar binnen stroomt. De header 64 heeft links een op een kanaal 3 aansluitende opening, waardoorheen lucht uit de kanalen 5 van de eerste soort de recuperator naar buiten verlaat en rechts een op een kanaal 4 aansluitende opening, waardoorheen buitenlucht naar de kanalen 6 van de tweede soort stroomt.

Doordat de kanalen 5 van de eerste soort en die 6 van de tweede soort thermisch innig met elkaar zijn gekoppeld, vindt warmteoverdracht plaats tussen de door de kanalen 5, 6 heen vloeiende gasstromen onder handhaving van een scheiding tussen de gasstromen. Uit de afgebeelde configuratie blijkt dat de kanalen 5, 6 zich in de lengterichting van de recuperator 7 uitstrekken en zij aldus relatief lang zijn; zij zijn aanzienlijk langer dan de breedte of de hoogte van de recuperator 7, waardoor de stromingsweerstand relatief groot is. Dergelijke recuperatoren zijn bekend uit de stand van de techniek.

Figuur 2 toont op overeenkomstige wijze als figuur 1 de configuratie van een recuperator 7 volgens de uitvinding. Ook deze recuperator is opgebouwd uit platen 9 die warmtewisselkanalen 5, 6 definiëren. Het detailaanzicht toont hier de configuratie van de platen 9 en de warmtewisselkanalen 5,6. Hierbij strekken de platen 9 zich loodrecht op de lengterichting van het huis van de recuperator en daarmede hoofdzakelijk op de hoofdstroomrichting uit. De platen 9 en daarmede de kanalen 5, 6 zijn dan ook aanzienlijk korter dan die bij de in figuur 1 afgebeelde recuperator volgens de stand van de techniek en het aantal kanalen 5, 6 is dan ook aanzienlijk groter. Ook bij de recuperator volgens de uitvinding is sprake van driehoekige, prismatische headers 63, 64. Deze configuratie vereist dat op de headers 63, 64 aansluitende toe- en afvoerkanalen zich over de lengte van de recuperator uitstrekken.

Figuur 2 toont voorts een van binnen naar de recuperator leidend toevoerkanaal 1 dat op het linker vlak van de bovenste header 63 aansluit, een van de recuperator naar buiten leidend afvoerkanaal 3 dat op het rechter vlak van de onderste header 64 aansluit, een van buiten naar de recuperator leidend toevoerkanaal 4 dat op het linker vlak van de onderste header 64 aansluit en een van de recuperator naar binnen leidend afvoerkanaal 2, dat op het rechter vlak van de bovenste header 63 aansluit. De toevoerkanalen 1, 4 hebben een in de stroomrichting afnemende doorsnede en de afvoerkanalen 2, 3 hebben een in de stroomrichting toenemende doorsnede opdat de stroomsnelheid van het medium in de toe- en afvoerkanalen steeds zo veel mogelijk hetzelfde is. Het toevoerkanaal 1 en het naburige afvoerkanaal 2 worden gescheiden door een schot 12 en het toevoerkanaal 4 en het afvoerkanaal 3 worden gescheiden door een schot 13.

In figuur 3 is schematisch een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding weergegeven. Hierbij strekken de platen 9 zich parallel aan de hoofdstroomrichting, dan wel de lengterichting van de recuperator 7 uit, terwijl de warmtewisselkanalen 5, 6 zich, evenals bij de eerste uitvoeringsvorm dwars op de lengterichting daarvan uitstrekken. Daar de platen 9 in het algemeen een breedte hebben die kleiner is dan de lengte van de recuperator 7, wordt een aantal platen 9 in eikaars verlengde geplaatst. Anders gesteld wordt in de recuperator een aantal deel-recuperatoren achter elkaar geplaatst. In de afgebeelde uitvoeringsvorm zijn vier van deze deel-recuperatoren aanwezig. Elk hiervan heeft aan zijn boven en onderzijde een prismatische header 63, respectievelijk 64. De symmetrie-as van deze headers 63, 64 strekt zich echter, in tegenstelling tot de eerste uitvoeringsvorm, dwars op de lengteas van de recuperator uit. De aansluiting van de toe- en afvoerkanalen is dan ook gecompliceerder dan bij de eerste uitvoeringsvorm. Evenals bij de eerste uitvoeringsvorm zijn twee toevoerkanalen 1, 4 en twee afvoerkanalen 2, 3 aanwezig, die eveneens worden gescheiden door een schot 12, respectievelijk 13, maar voorts zijn de verschillende headers onderling gescheiden door dwarsschotten 14, die aansluiten op de schotten 12, 13 en die zich dwars op de lengterichting van de recuperator 7 uitstrekken. Zich dwars op richting van de warmtewisselkanalen 5, 6, telkens over de helft van de breedte van een header 10, 11 uitstrekkende scheidings schotten 15 scheiden de ingaande en uitgaande luchtstroom.

Deze scheidingsschotten 15 zijn schaakbordsgewijs geplaatst. Ook bij deze tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding neemt de gemiddelde doorsnede van de toevoerkanalen af met de stroomrichting en neemt de gemiddelde doorsnede van de afvoerkanalen toe met de stroomrichting, zij het minder regelmatig dan bij de eerste uitvoeringsvorm.

In figuur 4 is een derde configuratie weergegeven, waarbij de warmtewisselkanalen 5, 6 zich in radiale richting loodrecht op de hoofdstroomrichting uitstrekken en tezamen in vorm van een krans zijn geplaatst. De warmtewisselkanalen 5, 6 hebben een met de straal toenemende breedte, waardoor de stroming over de hele kanaallengte in het intredegebied blijft. Dit verhoogt de warmteoverdracht, maar ook de drukval.

In het inwendige van de kransvormig gerangschikte verzameling warmtewisselkanalen 5, 6 is een toevoerkanaal 4 en een afvoerkanaal 3 gevormd door het plaatsen van een zich tussen beide kanalen uitstrekkend schot 13. Tussen de kanalen 3, 4 enerzijds een de warmtewisselkanalen anderzijds is een buisvormige verdeler geplaatst die de functie van header vervult. Hierbij strekken de platen 9, waartussen de warmtewisselkanalen 5, 6 zijn gevormd, zich in radiale richting in deze buisvormige verdeler uit tot aan het toevoerkanaal 4 en het afvoerkanaal 3 en vormen daarbij de plaatdelen 11. De ruimten tussen deze plaatdelen 11 zijn afwisselend verbonden met het afvoerkanaal 3 dan wel met het toevoerkanaal 4. De gezamenlijke buitenwand 65 van het toevoerkanaal 4 en het afvoerkanaal 3 is dan ook afwisselend aan de onderzijde, en aan de bovenzijde onderbroken opdat het toevoerkanaal 4 telkens met elke tweede ruimte tussen de plaatdelen 11 is verbonden en het afvoerkanaal 3 telkens met de resterende ruimten tussen de plaatdelen 11 is verbonden.

Aan de buitenzijde van de kransvormig gerangschikte warmtewisselkanalen 5, 6 is een ellipsvormig schot 12 geplaatst, zodat ook hier een toevoerkanaal 1 en een afvoerkanaal 2 is ontstaan. De lucht uit het vertrek stroomt via kanaal 1 naar de ruimte tussen platen 16 en 17 door warmtewisselkanaal 6 en vervolgens via kanaal 3 naar buiten. De lucht van buiten stroomt via kanaal 4 naar warmtewisselkanaal 5 en via kanaal 2 naar het vertrek. Bij voorkeur zijn de wanden 16, 17 gelijkvormig, waarbij ieder opvolgend vlak axiaal 180° is gedraaid ten opzichte van de aanliggende wand . Spuitgieten van deze onderdelen en verbinden van de afdichtingsvlakken door middel van bijvoorbeeld ultrasoon lassen behoort dan tot de mogelijkheden.

Volgens een variant van deze uitvoeringsvorm strekken de warmtewisselkanalen 5, 6 zich axiaal uit. Deze configuratie is weergegeven in fig. 5, waarbij voor de overzichtelijkheid slechts een segment van twee warmtewisselkanalen 5, 6 is weergegeven. Aangezien de platen van eindige dikte niet tot het centrum kunnen doorlopen, wordt de middenruimte gebruikt als bypasskanaal 18, waarvan de functie later zal worden toegelicht. De van de binnenruimte afkomstige lucht stroomt via het ringvormige kanaal 1 naar de ruimte tussen de headerplaten 10 en vervolgens via de warmtewisselkanalen 5 naar de ruimte tussen de headerplaten 11 en via het ringvormig kanaal 3 naar buiten. De van buiten afkomstige lucht stroomt via het ringvormige kanaal 4 naar de ruimte tussen headerplaten 11 via warmtewisselkanalen 6 naar de ruimte tussen headerplaten 10 en via het ringvormige kanaal 2 naar het vertrek. De binnen- en buitendiameters van de kanalen 1, 2, 3, 4 dienen zodanig gekozen te worden, dat de drukval in de headers 10, 11 voornamelijk gelijk is. Minder drukval en meer warmtewisselend oppervlak kan verkregen worden door headervlakken 10, 11 driehoekig te maken, waarbij vanaf de in en uitstroom de header afloopt naar een hoogte van nul aan de andere zijde.

Zoals reeds is toegelicht is de recuperator volgens de uitvinding in het bijzonder geschikt voor toepassing voor een enkele ruimte. Het heeft dan de voorkeur dat de recuperator in de wand wordt geplaatst. Hiertoe dient in een buitenmuur een rond gat te worden geboord. Veelal wordt een gat geboord met een diameter van 150 mm en heeft de muur een dikte van 300 mm. Het zeshoekige prismatische huis van de recuperator 7 wordt dan in het gat geplaatst, waarbij de verzameling warmtewisselkanalen zich bij voorkeur schuin in de lengterichting van het cirkel cilindrische huis uitstrekt, waardoor vanzelf ruimte voor toe- en afvoerkanalen ontstaat. Voorts ontstaat aan de zijden van de recuperator binnen het huis ruimte voor kanalen, zoals bypass kanalen. Ook kan in deze ruimte regelapparatuur worden ondergebracht.

Figuur 6 toont een dergelijke uitvoeringsvorm in een cirkelcilindrisch huis 19. In het huis 19 is de verzameling 20 van warmtewisselaarkanalen 5, 6 met de configuratie van een zeskantig prisma volgens de eerste uitvoeringsvorm in een schuine, hellende positie geplaatst. Hierbij zijn de aansluitend op de hoofdzakelijk rechthoekige verzameling 20 van warmtewisselaarkanalen 5,6 de twee driehoekige prismatische headers 10, 11 geplaatst en zijn toe- en afvoerkanalen 1-4 gerangschikt. Deze toe- en afvoerkanalen 1-4 worden alle begrensd door het betreffende vlak van de header 10, 11, het huis 19 en de schotten 12, 13. Voorts zijn vier zich tussen de headers 10, 11 en het huis 19 in hoofdzakelijk radiale richting uitstrekkende schotten 21 aanwezig, die de toe- en afvoerkanalen 1-4 verder begrenzen. Tussen de paren schotten 21 zijn secundaire kanalen 18 gevormd die niet voor de primaire functie van de warmtewisselaar noodzakelijk zijn, zodat deze kunnen worden gebruikt als bypasskanaal of als ruimte voor het plaatsen van apparatuur.

Een nadeel van de aldus gevormde kanalen bij plaatsing in een in een buitenmuur aangebracht gat, is dat de van buiten komende koude lucht tot aan het binnenspouwblad 23 gevoerd wordt, waardoor het binnenspouwblad 23 kan afkoelen en tot onder het condensatiepunt kan komen, hetgeen leidt tot warmteverlies en mogelijkerwijs tot het vormen van een natte plek. In figuur 7 is een uitvoeringsvorm getoond, waarbij het van buiten komende toevoerkanaal 4 is geïsoleerd. Figuur 7 toont het binnenspouwblad 23, de isolatielaag 24, de ventilatiespleet 25 en het buitenspouwblad 26. Aan de onderzijde van het huis 19 is een isolatielaag 27 aangebracht, waardoor de hierboven genoemde nadelen worden vermeden.

De warme toe- en afvoerkanalen 2, 3 kunnen ook het buitenspouwblad 26 opwarmen. Dit kan ook geïsoleerd worden, maar het warmteverlies is zo klein, dat veelal niet nodig wordt geacht hiervoor isolatie toe te passen. Indien een groter gat in de muur geen bezwaar is, kan de pijp omringd worden door een laag isolatiemateriaal, bij voorkeur stevig schuim.

Voor het handhaven van comfort in de binnenruimte is vochtoverdracht tussen de uitgaande en inkomende luchtstroom noodzakelijk, hetgeen wordt bereikt door de warmtewisselkanalen van deze luchtstromen periodiek te wisselen zonder verandering van de externe luchtstromen zelf. Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm worden hiertoe kleppen aangebracht aan de buiten- en binnenzijde van de recuperator. Deze kleppen kunnen onder besturing openen en sluiten om aldus de verwisseling van de kanalen te bewerkstelligen. Het is aantrekkelijk voor de kleppen gebruik te maken van kleppen met een ronde configuratie. Dit maakt het mogelijk de luchtstromen in de recuperator te verwisselen door de kleppen ten opzichte van de recuperator te verdraaien.

In een groot aantal gevallen kan worden volstaan met vier verschillende posities van de kleppen en wel: een eerste en een tweede positie die tijdens normaal gebruik afwisselend worden ingenomen voor enthalpierecuperatie; een bypasspositie om geen warmte terug te winnen en een afgesloten positie van de recuperator bij calamiteiten of wanneer er geen wens tot luchtverversing aanwezig is.

In figuur 8 is een verdere uitvoeringsvorm weergegeven waarbij aan beide zijden van de recuperator ronde, roteerbare kleppen 28, 29 zijn geplaatst. Deze kleppen 28, 29 zijn ingericht voor axiale in- en uittreding van de luchtstromen. De klep 28 is onderverdeeld in vier axiale segmenten waarvan er drie zijn genummerd 30, 31, 32 en een centraal segment 33. De klep 29 is onderverdeeld in vier axiale segmenten waarvan er drie zijn genummerd 34, 35, 36 en een centraal segment 33. De axiale segmenten 30, 31 en 34, 35 zijn open en de axiale radiale segmenten 32, 36 zijn gesloten, evenals beide centrale segmenten 33. Open segment 30 van klep 28 is verbonden met de luchtstroom uit het vertrek, open segment 31 van klep 28 is verbonden met de luchtstroom naar het vertrek, open segment 34 van roterende klep 29 is verbonden met de luchtstroom naar buiten, open segment 35 van klep 29 is verbonden met de luchtstroom vanuit buiten. De uitwendige kanalen en ventilatoren draaien mee met de betreffende klep. In figuur 8 zijn de kleppen in de tweede stand weergeven.

Zoals reeds is toegelicht aan de hand van figuur 6, zijn in het huis 19 van de recuperator vier toe- en afvoerkanalen 1, 2, 3, 4 aanwezig en twee bypasskanalen 18. Bij de in figuur 8 weergegeven uitvoeringsvorm zijn de kleppen 28, 29 identiek.

De verschillende standen van de kleppen 28, 29 zijn schematisch weergegeven in figuren 9. Hierbij tonen de figuren in de linker kolom de kopvlakken van de recuperator 7 en tonen de volgende kolommen de betreffende klep in de hierboven toegelichte posities. De bovenste reeks figuren toont het kopvlak en de klep 29 van de recuperator aan de buitenzijde en de onderste reeks figuren toont het kopvlak en de klep 28 aan de binnenzijde. Elk van de figuren toont het aanzicht, dan wel doorsnede van binnen uit gezien.

De figuren in de tweede kolom tonen de eerste stand van de kleppen 28, 29. Hieruit blijkt hoe de afvoerlucht van de woning door het open segment 30 van de klep 28 naar kanaal 1 vloeit en de toevoerlucht naar de woning van kanaal 2 via een open segment 31 stroomt. De buitenlucht gaat door kanaal 4 naar de recuperator via een open segment 35. De afgewerkte lucht uit het huis verlaat de recuperator via kanaal 3 en een open segment 34. Dit is de eerste stand van de enthalpieterugwinning.

De figuren in de derde kolom van figuur 9 tonen de tweede stand van de kleppen 28, 29. Klep 28 aan de binnenzijde is ten opzichte van de eerste stand twee segmenten (-144°) gedraaid, waardoor de toevoerlucht van de woning naar kanaal 1 gaat via het open segment 31 en stroom van kanaal 2 via open segment 30 uit het vertrek stroomt. Ook de klep 29 aan de buitenzijde is ten opzichte van de eerste stand twee segmenten (-144°) gedraaid. De buitenlucht wordt via open segment 35 aan kanaal 3 toegevoerd en de lucht van kanaal 4 wordt via open segment 34 naar buiten gevoerd. Hiermee zijn de stromen binnen de eigenlijke warmtewisselaar verwisseld opdat in de vorige stand in de warmtewisselkanalen 5,6 gevormd ijs en condens sublimeert en verdampt.

De derde stand of de bypass stand is in de rechter kolom van figuur 9 getoond. Klep 28 is ten opzichte van de eerste stand twee segmentdelen (-144°) verder gedraaid, waardoor de lucht van binnen door segment 30 naar kanaal 2 gaat en de lucht van bypasskanaal 18 door segment 31 naar binnen stroomt. Klep 29 is één segment ten opzichte van de eerste stand 1 (72°), vanaf dezelfde kant gezien als klep 28 gedraaid. De buitenlucht wordt door segment 35 naar bypasskanaal 18 gevoerd en de uit kanaal 4 tredende stroom vloeit naar buiten door de segment 34 heen. Hiermee passeert de stroom van buiten naar binnen de recuperator via bypasskanaal 18, terwijl de stroom van binnen naar buiten door de recuperator gaat, maar geen warmte kan opnemen aangezien aan de andere kant van de recuperator geen stroom is. Met deze configuratie van de kleppen kan de recuperator niet worden afgesloten.

Door bij klep 28 de segment 30 waardoorheen de lucht van binnen de recuperator instroomt te verkleinen tot één segment en het dichte gedeelte in de segment waar de lucht uit de recuperator naar binnen stroomt te vergroten tot twee segmenten 32 en bij klep 29 het segment waar de lucht van buiten naar de recuperator gaat te verkleinen tot één segment 34 en het dichte gedeelte in de segment waar de lucht uit de recuperator naar buiten gaat tot twee segmenten 36 uit te breiden, is het ook mogelijk in een vierde stand de recuperator af te sluiten, zoals wordt toegelicht aan de hand van figuren 10 en 11.

Ook in figuur 11 zijn in de eerste kolom de aanzichten van de kopwanden en in de andere kolommen de aanzichten van de kleppen 28, 29 getoond. Figuur 10 en de tweede kolom van figuur 11 tonen de eerste stand van de kleppen 28, 29. De afvoerlucht van de woning naar de recuperator gaat door een open segment 30 naar kanaal 1 en verlaat de recuperator door kanaal 3 en het open segment 34. De lucht van buiten gaat via de open segment 35 naar kanaal 4 van de recuperator en verlaat deze door kanaal 2 en gaat naar de woning door de open segment 31.

De tweede stand van de kleppen 28, 29 is weergegeven in de derde kolom van fig. 11. Klep 28 is één segment gedraaid (+72°) ten opzichte van stand 1 en klep 29 is niet verdraaid. Binnenlucht stroomt via een open segment 30 van klep 28 kanaal 2 binnen en verlaat de recuperator door kanaal 4 via het open segment 34 van klep 29 naar buiten. Lucht van buiten komt via de open segment 35 in kanaal 3 van de recuperator en de luchtstroom uit kanaal 1 gaat via een open segment 31 naar binnen. Ten opzichte van stand 1 zijn de stromen nu verwisseld. Aan de buitenzijde stroomt dan ook de verse en afvoer lucht door een andere segment dan als in stand 1. Dit impliceert dat de ventilatoren in de binnenruimte dienen te worden aangebracht, omdat bij één ventilator binnen en de ander buiten, deze via één kanaal met elkaar zijn verbonden en tegen elkaar inwerken, terwijl het andere kanaal geen ventilator heeft.

De derde stand van de kleppen is getoond in de vierde kolom van figuur 11. Klep 28 is één segment linksom gedraaid (-72°) ten opzichte van stand 1 en klep 29 is twee segmenten rechtsom gedraaid (144°). Binnenlucht stroomt via een open segment 30 van klep 28 naar het linker bypasskanaal 18 en verlaat de recuperator via het open segment 34 van klep 29 naar buiten. Lucht van buiten komt via de open segment 35 van klep 29 in kanaal 3 en de lucht verlaat kanaal 1 via de open segment 31 van klep 28 naar binnen. De uitgaande lucht passeert de recuperator en de verse lucht gaat via de recuperator, maar aangezien aan de andere zijde geen stroming is wordt geen warmte overgedragen.

Ten slotte toont de vijfde kolom van figuur 11 de vierde stand van de kleppen. Klep 28 is ten opzichte van de eerste stand over twee segmenten linksom gedraaid (-144°), terwijl klep 29 ten opzichte van de eerste stand niet is verdraaid. De twee dichte segmenten 32 sluiten de toegang tot de kanalen len 2 af. De bypasskanalen 18 zijn aan de zijde van klep 28 open. De twee dichte segmenten 36 van klep 29 sluiten de bypasskanalen 18 af. In deze kiepstand zijn alle kanalen afgesloten, zodat geen lucht tussen binnen en buiten uitgewisseld kan worden.

De kleppen 28 en 29 worden bij voorkeur afzonderlijk door motoren 41 aangedreven, die kunnen zijn ondergebracht in de centrale segmenten 33 van de kleppen.

Om lek te voorkomen dient de afdichting tussen de schotten 37 en buitenwand van de kleppen 28, 29, het huis 19 en de betreffende delen van de recuperator aaneengesloten te zijn. Het afdichten op het vlak loodrecht op de rotatie-as tussen de klep en de koker met schotten en recuperator is niet uitgesloten, maar vereist grote maatnauwkeurigheid. Een verbetering is mogelijk door toepassing van een O-ring 38 of een soortgelijke afdichting in een de afdichtingslijn volgende groef in combinatie met een veer, die de klep de afdichting laat indrukken. Om tijdens de rotatie de wrijving met de afdichting uit te schakelen wordt de klep in axiale richting bewogen door deze over een radiale nokkenbaan (65, 66) te laten lopen, waarbij de klep in de vijf rustposities op de afdichting wordt gedrukt en daarbuiten zo ver axiaal gelicht wordt, dat er geen contact meer is met de afdichting, zoals in figuur 12 is getoond. De afdichting is vlak en de lichtende beweging van de klep is loodrecht op dit vlak, zodat een zeer goede afdichting gerealiseerd kan worden.

Bij de hierboven toegelichte uitvoeringsvorm met axiale in- en uitstroom draaien de ventilatoren en de kanalen aan de binnenzijde en de buitenzijde mee met de klep. Dit kan voor sommige toepassingen een bezwaar zijn. Door zowel axiaal als radiaal de lucht te laten in- en uitstromen, zoals is weergegeven in figuur 13, wordt een uitvoeringsvorm verkregen, waarbij de kanalen en de ventilatoren stationair kunnen zijn. Het huis van de recuperator is aan beide zijden van een verlenging 42, 43 voorzien, waarin poorten 44, 45 voor radiale in- en uitstroom zijn aangebracht. De kleppen 28, 29 zijn van een zich parallel aan de verlenging uitstrekkende kraag, waarin poorten 46, 47 zijn aangebracht die tot in overlap kunnen worden gebracht met de poorten 44, 45. Evenals bij de voorgaande uitvoeringsvormen zijn de kleppen 28, 29 door schotten 37 elk in segmenten verdeeld. Het segment van de klep, dat parallel is aan het deksel van de recuperator, is open of dicht.

Binnen de hierboven toegelichte randvoorwaarden verschaft de onderhavige uitvinding drie verschillende uitvoeringsvormen: - Een eerste uitvoeringsvorm met twee identieke kleppen en twee gelijke poorten aan weerszijden, waarbij de beweging van kleppen niet is gekoppeld, en waarbij de ventilatoren aan beide zijden van de recuperator kunnen zijn geplaatst. - Een tweede uitvoeringsvorm met twee identieke kleppen en twee poorten aan één zijde en drie poorten aan andere zijde, waarbij de kleppen niet zijn gekoppeld, en de ventilatoren aan beide zijden of aan een enkele zijde geplaatst kunnen worden. - Een derde uitvoeringsvorm met twee verschillende kleppen en twee poorten aan één zijde en drie poorten aan andere zijde, waarbij de beweging van kleppen gekoppeld is en de ventilatoren aan beide zijden of aan één zijde geplaatst kunnen worden.

In fig. 14 is op dezelfde wijze als bij de figuren 9 en 11 de eerste uitvoeringsvorm in de tweede kolom getoond in de eerste stand. De stroom van binnen naar buiten gaat axiaal via het open segment 30 van klep 28 naar kanaal 2 van de recuperator en verlaat deze via kanaal 4 axiaal door het open segment 34 van klep 29. De stroom van buiten naar binnen gaat radiaal via de open poort 45 van de verlenging en de radiale open poort 47 van de klep 29 naar kanaal 3 van de recuperator en verlaat deze door het kanaal 1 via een open segment 46 van klep 28 en de poort 44 van de verlenging.

In de tweede stand zijn kleppen 28 en 29 beide één segment linksom gedraaid ten opzichte van stand 1. De stroom van binnen naar buiten gaat axiaal via het open segment 30 van klep 28 naar kanaal 1 van de recuperator en verlaat deze door kanaal 3 axiaal door het open segment 34 van klep 29. De stroom van buiten naar binnen gaat radiaal via de poort 45 in de verlenging en de open poort 47 van klep 29 naar de kanaal 4 van de recuperator en verlaat deze door het kanaal 2 radiaal via de open poort 46 van klep 28 en radiaal via poort 44 van de verlenging.

In de derde stand, de bypassstand, is klep 28 144° linksom gedraaid ten opzichte van stand 1 en is klep 29 72° rechtsom gedraaid. De stroom van binnen naar buiten gaat axiaal via het open segment 30 van klep 28 naar het linker bypasskanaal 18, verlaat dit kanaal axiaal door het open segment 34 van klep 29. De stroom van buiten naar binnen gaat radiaal via de poorten 45 van de verlenging en de open poorten 47 van klep 29 naar kanaal 4 en 3 van de recuperator en verlaat deze door de kanalen 1 en 2 radiaal via de radiale poorten 46 van klep 28. Deze uitvoeringsvorm gebruikt beide warmtewisselkanalen 5, 6 parallel, waardoor de drukval halveert.

In de vierde stand, de afgesloten stand, is klep 28 144° rechtsom gedraaid ten opzichte van stand 1 en is klep 29 ook 144°rechtsom gedraaid . Daar hierbij zowel de kanalen 1 en 2 aan de binnenzijde als kanaal 3 aan de buitenzijde zijn afgesloten, kan er geen lucht door de recuperator heen bewegen. Ook de beide bypasskanalen 18 zijn aan beide zijden afgesloten.

In figuur 15 is op dezelfde wijze als in figuur 14 de tweede uitvoeringsvorm getoond in alle standen. Dit is een variatie op de eerste uitvoeringsvorm, waarbij twee identieke kleppen worden gebruikt, waarin één segment axiaal open en drie segmenten radiaal open zijn. De stroom van binnen naar buiten gaat in de eerste stand axiaal via het open segment 30 van klep 28 naar kanaal 2 van de recuperator en verlaat deze via kanaal 4 en vervolgens radiaal door een poort 47 van klep 29 en poort 45 van de verlenging. De stroom van buiten naar binnen gaat axiaal via de open segment 34 van klep 29 naar kanaal 3 van de recuperator en verlaat deze via kanaal 1 radiaal via de poort 46 van klep 28 en poort 44 in de verlenging.

In de tweede stand is klep 28 72° linksom gedraaid ten opzichte van stand 1 en is klep 29 72° rechtsom gedraaid. De stroom van binnen naar buiten gaat axiaal via het open segment 30 van klep 28 naar kanaal 1 van de recuperator en verlaat deze door kanaal 3 en vervolgens radiaal door de poort 47 van klep 29 en poort 45 van de verlenging. De stroom van buiten naar binnen gaat axiaal via de open segment 34 van klep 29 naar kanaal 4 van de recuperator en verlaat deze via kanaal 2 en radiaal via de poort 46 van klep 28 en poort 44 van de verlenging.

In de derde stand is klep 28 144° linksom gedraaid ten opzichte van stand 1 en is klep 29 niet gedraaid. De stroom van binnen naar buiten gaat axiaal via de open segment 30 van klep 28 naar bypasskanaal 18 en verlaat dit kanaal radiaal door de poort 47 van klep 29 en de poort 45. De stroom van buiten naar binnen gaat axiaal via de open segment 34 van klep 29 naar het kanaal 3 van de recuperator en verlaat deze via kanaal 1 en radiaal via de poort 46 van klep 28 en poort 44 van de verlenging.

In de vierde stand is klep 28 144° rechtsom gedraaid ten opzichte van stand 1 en is klep 29 144° linksom gedraaid. Het open segment 30, respectievelijk 34 van de kleppen 28 en 29 zijn voor het dichte segment van de recuperator gedraaid, waardoor er geen lucht instroomt. De poort 44 van de verlenging en het open segment 46 van klep 28 staat in verbinding met kanaal 2 van de recuperator en daarmee met kanaal 4 alwaar het dichte segment van klep 29 geen verbinding met buiten toelaat. De poort 45 van de verlenging van klep 29 staat in verbinding met kanaal 3 van de recuperator en daarmee met kanaal 1, alwaar het segment van klep 28 gesloten is. Hiermee is een luchtstroom tussen binnen en buiten geblokkeerd.

De derde uitvoeringsvorm is van toepassing wanneer de kleppen gekoppeld zijn, of wanneer alleen de recuperator wordt verdraaid. Bij deze uitvoeringsvorm zijn de kleppen verschillend, waarbij de klep 28 twee open radiale segmenten en één axiaal segment heeft, terwijl klep 29 drie open radiale segmenten en twee axiale segmenten heeft, zoals blijkt uit figuur 16. In de eerste stand gaat de stroom van binnen naar buiten axiaal via het open segment 30 van klep 28 naar kanaal 1 van de recuperator en verlaat deze via kanaal 3 en vervolgens radiaal door de poort 47 van klep 29 en de poort 45 van de verlenging. De stroom van buiten naar binnen gaat axiaal via de open segment 34 van klep 29 naar kanaal 4 van de recuperator en verlaat deze via kanaal 2 via de poort 46 van klep 28 en poort 44 van de verlenging.

In de tweede stand is klep 28 72° rechtsom gedraaid ten opzichte van de eerste stand en is klep 29 gekoppeld zodat deze ook 72° rechtsom is gedraaid zoals uit figuur 16 blijkt. De stroom van binnen naar buiten gaat axiaal via het open segment 30 van klep 28 naar kanaal 2 van de recuperator en verlaat deze via kanaal 4 en radiaal via de poort 47 van klep 29 en poort 45 van de verlenging. De stroom van buiten naar binnen gaat axiaal via het open segment 34 van klep 29 naar kanaal 3 van de recuperator en verlaat deze via kanaal 1 radiaal via poort 44 van klep 28 en poort 46 van de verlenging.

In de derde stand is klep 28 72° linksom gedraaid ten opzichte van de eerste stand en is klep 29 ook 72° linksom gedraaid. De stroom van binnen naar buiten gaat axiaal via het open segment 30 van klep 28 naar het linker bypasskanaal 18 van de recuperator en verlaat dit bypasskanaal radiaal door de poort 47 van klep 29 en poort 45. De stroom van buiten naar binnen gaat axiaal via het open segment 34 van klep 29 naar kanaal 3 van de recuperator en verlaat deze via kanaal 1 en radiaal via de poort 46 van klep 28 en de poort 44.

In stand 4, de dichte stand, is de klep 28 144° linksom gedraaid ten opzichte van de eerste stand en is klep 29 is ook 144° linksom gedraaid. Het open segment 30 van klep 28 is wordt voor de dichte segment van de recuperator gedraaid, waardoor er geen lucht instroomt. De open segmenten 46 van klep 28 sluiten niet aan op poorten in de verlenging van het huis. De open radiale segmenten 47 van klep 29 staan slechts in verbinding met de kanalen 3 en 4 van de recuperator en daarmee met de kanalen 1 en 2 die aansluiten op gesloten radiale segmenten van de klep 28. Hiermee is een luchtstroom tussen binnen en buiten geblokkeerd.

Net als bij de afdichting 38 van de axiaal-axiaal werkende kleppen, kan bij de axiaal-radiaal werkende kleppen een afdichting 38 op het deksel van de recuperator worden aangebracht met eenzelfde nokkenmechanisme om de klep tijdens draaien iets te lichten, zodat de wrijving wordt vermeden. Aan de andere zijde van de klep kan dan ook een O-ring 48 worden aangebracht voor de afdichting op de koker, zoals in figuur 17 getoond is. Voor de afdichting van de klep op de omtrek van de koker, tussen de poorten, is voldoende als beide delen met voldoende nauwkeurigheid worden geproduceerd. Bij onvoldoende rondheid van klep en koker kan de passing licht conisch 50, 51 gemaakt worden. Mocht dit nog gepaard gaan met te veel lek, dan kan een O-ring achtige afdichting 49 aangebracht worden in axiale richting tussen de poorten. Door de klep, met het voorgestelde nokkenmechanisme, voldoende te lichten in axiale richting komt deze afdichting ook vrij bij draaien.

Toepassing in raamkozijnen heeft het voordeel dat de recuperator al in de kozijnenfabriek kan worden aangebracht en niet meer op de bouw hoeft te worden geïnstalleerd. Evenmin behoeft een gat, zoals bij de door de muur oplossing, te worden geboord. Naast vervanging van een oud kozijn door van een recuperator voorzien kozijn, zoals vooral zal gebeuren bij grotere renovaties, kan ook een kast met recuperator geplaatst worden op de plaats waar nu ventilatieroosters (meestal boven de ramen) zijn geplaatst.

Daar de breedte van raamkozijnen doorgaans de grootste maat is, wordt de recuperator ook bij voorkeur in de breedterichting geplaatst, waarbij, in overeenkomst met de uitvinding, de platen van de recuperator loodrecht op het raakvlak worden geplaatst en de stapelrichting hoofdzakelijk in dezelfde richting is als de lengterichting van koker, waarin deze wordt geplaatst. De toe- en afvoerkanalen strekken zich over de recuperator uit loodrecht op de platen en verlopen in oppervlak hoofdzakelijk evenredig met de afstand tot het eind van het kanaal. Bij voorkeur zijn de platen in de recuperator onderling steeds met een zelfde translatie met elkaar verbonden, zodat een schuine stapel is ontstaan met eenzelfde hoek als van de beoogde toevoerkanalen.

Het is aantrekkelijk ook deze recuperatoren te voorzien van enthalpiekleppen 28, 29 en de radiale poorten 44, 45, 46, 47. Daarbij kunnen dezelfde kleppen worden toegepast als bij de aanvankelijk beschreven recuperator voor muurmontage. De eerste uitvoeringsvorm heeft de voorkeur, waarbij het aantal radiale poorten aan beide zijden van de recuperator twee bedraagt, beide poorten naast elkaar liggen en 180° onderling zijn gedraaid, zodat, door de recuperator 90° te draaien, deze binnen een rechthoek valt, waarvan de kortste zijde gelijk is aan de diameter van kleppen, waardoor de kozijnomkasting 60 compact gebouwd kan worden. In fig. 18 is een opstelling in een kozijnkoker boven het raam getoond.

De enthalpieklep met axiale en radiale in- en uitstroming volgens de eerste uitvoeringsvorm is hier toegepast, maar andere uitvoeringsvormen zijn ook mogelijk.

De ventilator voor de toevoer van de verse lucht 52 is aan de binnenzijde geplaatst evenals de ventilator voor de afvoer 53. Dit voorkomt dichtslibben van de ventilator bij temperaturen ver onder het vriespunt door sneeuw, gevormd uit condensaat. Het toevoerkanaal voor verse lucht naar de ruimte 55 is voorzien van geluiddempend materiaal. Het afvoerkanaal voor binnenlucht 54 heeft een hoek en het is voorzien van geluiddempend materiaal. In het toevoerkanaal van buitenlucht 57 is een filter 58 aangebracht om verontreinigingen van buiten te weren. Het afvoerkanaal voor buitenlucht 56 kan van geluiddempend materiaal zijn voorzien.

De lucht, die de recuperator verlaat, treedt het afvoerkanaal binnen met een snelheidscomponent, die loodrecht staat op de hoofdstroming in dit kanaal. Dit levert een concentratie van de luchtstroom aan de wand van het kanaal op. Door de hoge snelheidsgradiënt aan de wand ontstaat een extra drukval ten opzichte van die in het aanvoerkanaal, waar de stroming vrijwel logaritmisch over de dwarsdoorsnede is verdeeld. Door deze asymmetrische drukverdeling wordt de hoeveelheid lucht die door een recuperator kanaaltjes stroomt ongelijk verdeeld. Een ideale recuperator dient een uniforme verdeling van de stroming door de kanaaltjes hebben, daar anders de effectiviteit zou dalen.

Om de snelheidscomponent naar de wand om te zetten naar een component in de hoofdstromingsrichting in het afvoerkanaal, heeft het de voorkeur schoepen (61) toe te passen op begin en eind van de platen 9 van de recuperator 7. Hierdoor wordt de stroom afgebogen, waardoor de snelheidscomponent in de hoofdstroomrichting groter is dan die naar de wand van het afvoerkanaal.

Hoewel de schoepen bij de instroom minder belangrijk zijn dan bij de uitstroom, zijn deze wel van belang als de stroom wordt omgedraaid, aangezien dan instroom uitstroom wordt. Naast de schoepen aan begin en eind van de recuperatorplaten, kunnen ook geleideschoepen in de in en uitstroomkanalen worden geplaatst, waarmee de drukval uniformer over de lengte van de kanalen wordt verdeeld.

In de instroomkanalen 1, 4 wordt de axiale impuls van de lucht omgezet in dynamische druk bij het instromen van de warmtewisselkanalen 5, 6. Bij de uitstroomkanalen 2, 3 moet de lucht uit de warmtewisselkanalen 5, 6 worden versneld in axiale richting waarvoor de dynamische druk wordt gebruikt. De totale drukval in het uitstroomkanalen 2, 3 wordt hierdoor groter dan die in het instroomkanalen 1,4. Dit verschil in drukval veroorzaakt een niet uniforme doorstroming van de warmtewisselkanalen 5, 6. Het verschil kan voor een belangrijk gedeelte worden gecompenseerd door de hydraulische diameter van de kanalen 1, 2, 3, 4 niet alleen lineair te laten verlopen, maar de diameter tevens sterker te laten afnemen met de afstand naar het nulpunt. In fig. 19 is dit getoond aan de hand van een doorsnede van de koker en de recuperator. In het smalle gedeelte van de toe- en afvoerkanalen 1, 2, 3, 4 is de wand van koker 19 voorzien van een verdikking 62, waardoor de snelheid en de dynamische druk van het medium lokaal toeneemt, zodat de drukval over de warmtewisselkanalen 5, 6 over de lengte van de recuperator uniformer wordt, de stroming door deze kanalen heen meer gelijk wordt en de effectiviteit van de recuperator hoger wordt. Ditzelfde effect kan worden bereikt door de stapel platen van een desbetreffende vorm te voorzien.

Voor een goede werking van de enthalpierecuperatie is een bevochtiging van de platen van belang. Ook als er condensaat geproduceerd moet worden, wanneer de vochtigheid binnen te hoog wordt, is dit van belang. Hiermee wordt voorkomen dat druppels een kanaal geheel of gedeeltelijk blokkeren. De drukval door condensaat wordt hierdoor beperkt en het condensaat wordt beter afgevoerd onder invloed van de zwaartekracht. Voor de recuperatorplaten wordt een kunststof, zoals slagvast polystyreen gebruikt. De oppervlaktespanning van de meeste kunststoffen is hoog, zodat druppels worden gevormd, die aan het oppervlak blijven hangen. Mechanische oppervlakteverruwing geeft slechts een geringe verlaging van de oppervlaktespanning en is moeilijk aan te brengen in de fijne ruwheid, die vereist is. Bij het aansluitend thermovormen verdwijnt de ruwheid geheel of gedeeltelijk. Om de gewenste nanostructuur te verkrijgen wordt het oppervlak bij voorkeur behandeld met een PCVD proces, waarbij siliciumoxyde wordt opgebracht in een laagdikte variërend van 10 tot 100 nanometer. Omdat het PCVD proces in een vacuümkamer plaatsvindt kan het plasma, bij gebrek aan stromingsweerstand, het gehele kanaal bedekken, hetgeen atmosferisch niet mogelijk zou zijn. De aldus gevormde zeer dunne, georiënteerde siliciumoxyde coating gedraagt zich zeer hydrofiel, zodat een waterdruppel snel verspreid wordt over het oppervlak.

Bij condensatie wordt een laag gevormd, die een maximale dikte bereikt in de orde van 100pm en dan onder invloed van de zwaartekracht uit de recuperator vloeit.

Tests laten zien dat drukval, die bij onbehandeld materiaal verdubbelt, nu slechts met -15% toeneemt. In de enthalpiestand blijken geen druppels te kunnen ontsnappen en wordt al het condensaat in de volgende cyclus weer verdampt. Door de betere bevochtiging kan de schakeltijd van de enthalpiecyclus worden vergroot, hetgeen de virtuele lek bij schakelen verkleint.

De structuur van de siliciumoxyde laag is zodanig aangebracht, dat ook onder de condensatietemperatuur waterdamp wordt geadsorbeerd aan de wand, waardoor de enthalpieoverdracht vergroot wordt. Overigens is het ook mogelijk gebruik te maken van andere materialen dan siliciumoxide.

Claims (23)

1. Recuperator, omvattende: - een huis met de vorm van een rechte cilinder met twee kopwanden; - een in het cilindrische huis geplaatste verzameling warmtewisselkanalen van de eerste soort en van de tweede soort, waarbij de warmtewisselkanalen van de eerste soort tenminste gedeeltelijk door warmtewisselkanalen van de tweede soort zijn omgeven en warmtewisselkanalen van de tweede soort tenminste gedeeltelijk door warmtewisselkanalen van de eerste soort zijn omgeven; - in het cilindrische huis geplaatste, elk van een kopwand van het huis naar warmtewisselkanalen van de eerste en de tweede soort leidende toevoerkanalen; en - in het cilindrische huis geplaatste, van warmtewisselkanalen van de eerste en de tweede soort elk naar een kopwand leidende afvoerkanalen, met het kenmerk, dat de warmtewisselkanalen zich uitstrekken onder een hoofdzakelijk rechte hoek ten opzichte van de as van het cilindrische huis.

2. Recuperator volgens conclusie 1, met het kenmerk, - dat de verzameling warmtewisselkanalen een hoofdzakelijk rechthoekige vorm heeft, - dat de warmtewisselkanalen zich alle onderling parallel uitstrekken, en - dat de verzameling warmtewisselkanalen is voorzien van zich in onderling parallel uitstrekkende, de warmtewisselkanalen scheidende platen.

3. Recuperator volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de platen zich dwars op de as van het cilindrische huis uitstrekken.

4. Recuperator volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de platen zich parallel aan de as van het cilindrische huis uitstrekken.

5. Recuperator volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de centrale as van de verzameling warmtewisselkanalen zich onder een hoek met de as van het cilindrische huis uitstrekt.

6. Recuperator volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de verzameling warmtewisselkanalen een hoofdzakelijk cirkel cilindrische vorm heeft en dat de warmtewisselkanalen zich in de radiale richting ten opzichte van de as van het cilindrische huis uitstrekken.

7. Recuperator volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de verzameling warmtewisselkanalen is voorzien van zich in onderling parallel uitstrekkende, de warmtewisselkanalen scheidende platen en dat de platen zich loodrecht uitstrekken op de as van het cilindrische huis.

8. Recuperator volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat één toevoerkanaal en één afvoerkanaal in het centrum van de warmtewisselkanalen zijn aangebracht en dat één toevoerkanaal en één afvoerkanaal aansluitend op de omtrek van de warmtewisselkanalen zijn aangebracht.

9. Recuperator volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat tussen het centrale toevoerkanaal en afvoerkanaal enerzijds en de warmtewisselkanalen anderzijds een hoofdzakelijk buisvormige verdeler is aangebracht die door middel van inwendige verlengingen van zich tussen de warmtewisselkanalen uitstrekkende wanden in vakken is verdeeld en dat elk van de vakken is verbonden met het afvoerkanaal of met het toevoerkanaal.

10. Recuperator volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, dat tussen het aan de omtrek aangebrachte toevoerkanaal en afvoerkanaal enerzijds en de warmtewisselkanalen anderzijds een hoofdzakelijk buisvormige verdeler is aangebracht die door middel van verlengingen van zich tussen de warmtewisselkanalen uitstrekkende wanden in vakken is verdeeld en dat elk van de vakken is verbonden met het aan de omtrek aangebrachte afvoerkanaal of toevoerkanaal.

11. Recuperator volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de doortocht van de toevoerkanalen in de stroomrichting afneemt en dat de doortocht van de afvoerkanalen in de stroomrichting toeneemt.

12. Recuperator volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het huis de vorm heeft van een balk.

13. Recuperator volgens één van de conclusies 1-11, met het kenmerk, dat het huis de vorm heeft van een rechte cirkelcilinder.

14. Recuperator volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat tegen beide kopwanden van het huis, aan weerszijden van de verzameling warmtewisselkanalen een bestuurbare wisselklep is aangebracht die is geschakeld voor het herhaald en simultaan verwisselen van het ingangskanaal en het uitgangskanaal.

15. Recuperator volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de wisselkleppen beide zijn voorzien van een vast aangebrachte, van openingen voorziene klepzitting, welke openingen zijn verbonden met een toevoerkanaal dan wel afvoerkanaal en van een op de klepzitting aansluitende, roteerbare, van openingen voorziene klepschijf.

16. Recuperator volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat in het huis tenminste één bypasskanaal is aangebracht en dat het bypasskanaal is verbonden met in beide klepzittingen aangebrachte openingen.

17. Recuperator volgens conclusie 15 of 16, met het kenmerk, dat de klepzittingen zijn voorzien van gesloten delen en dat de klepschijven beweegbaar zijn tot in een positie waarin de openingen in de klepschijven zijn gesloten door gesloten delen van de klepzitting.

18. Recuperator volgens één van de conclusies 15-17, met het kenmerk, dat de klepschijven in axiale richting beweegbaar zijn en dat de recuperator van een besturingsorgaan is voorzien, dat is ingericht voor het in axiale richting van de klepzitting af bewegen van de klep voorafgaande aan een verandering van de positie van de klep en voor het naar de klepzitting toe bewegen van de klep na een verandering van de positie van de klep.

19. Recuperator volgens één van de conclusies 15-18, met het kenmerk, dat de roteerbare kleppen zijn voorzien van een op de klepschijf aansluitende, zich naar buiten uitstrekkend, hoofdzakelijk cilindermantelvormig met de klepschijf mee roteerbaar wanddeel, dat de klepzittingen elk zijn verbonden met een hoofdzakelijk cilindermantelvormig vast wanddeel, dat het betreffende roteerbare wanddeel raakt, dat in beide wanddelen openingen zijn aangebracht die, in afhankelijkheid van de positie van de klepschijf, in overlap kunnen worden gebracht en dat de in het vaste wanddeel aangebrachte openingen met de omgeving, dan wel met de binnenruimte verbindbaar zijn.

20. Recuperator volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat de hoofdzakelijk cilindermantelvormige delen van de roteerbare kleppen en de daarop aansluitende delen van het huis iets conisch zijn gevormd.

21. Recuperator volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het huis is ingericht om een deel te vormen van een kozijn.

22. Recuperator volgens één van de conclusies 2-21, met het kenmerk, dat de platen zijn voorzien van geleidemiddelen voor het geleiden van de richtingsverandering van de in en uit de kanalen tredende luchtstromen.

23. Recuperator volgens één van de conclusies 2-22, met het kenmerk, dat de platen aan tenminste één zijde zijn voorzien van een laag SiCh.