NL8501084A - Warmteterugwinningsinrichting. - Google Patents

Description

* -1- 24644/JF/tv * * >

Korte aanduiding: Warmteterugwinningsinrichting.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een ventilatie-inrichting met warmteterugwinning.

5 De uitvinding betreft in het bijzonder een ventilatieinrichting met warmteterugwinning voor gebouwen.

Dergelijke inrichtingen kunnen afzonderlijke toevoer- en afvoerwegen hebben, die via gestuurde kleporganen in verbinding kunnen worden gebracht met een eerste en tweede thermisch absorberende matrix, 10 waardoor gedurende normaal bedrijf tijdens een halve bedrijfscyclus lucht door een matrix uit het gebouw wordt af gevoerd, terwijl toevoer-lucht door de andere matrix wordt gevoerd en tijdens de andere halve bedrijfscyclus afvoerlucht door de tweede matrix wordt gevoerd, terwijl de toevoerlucht door de eerste wordt gevoerd. Ze kunnen eveneens een 15 afvoer- en toevoerluchtkanaal met een afzonderlijk krachtorgaan hebben, dat in constante stroomrichting werkt.

Een inrichting van deze soort is getoond in Amerikaans octrooischrift 4 049 404.

In een eenvoudige vorm van inrichtingen van de hierboven 20 genoemde soort zijn de thermisch absorberende matrices achter elkaar in lijn geplaatst. Tussen de pakketten matrices is een vierwegsklep met een groot bladtypeschoep gemonteerd op een centrale draaipen. De schoep is heen en weer schuifbaar over zwaaien van rond 90° onder besturing van een stuureenheid. Aan tegenover elkaar liggende kanten van de 25 klep zijn het afvoer- en toevoerkanaal daarmee verbonden. De klepschoep wordt over vooraf bepaalde intervallen zo geschoven, dat de inlaat en de uitlaat wisselend zijn gekoppeld met de ene of met de andere matrix.

Het ventilatierendement hangt af van de duur van de intervallen tussen elke schoepverschuiving en bij een interval van rond 1 minuut wordt een 30 rendement van 90% verkregen.

Aangezien normale kamerlucht gedurende verwarming van de warmteaccumulerende delen wordt gekoeld, treedt er in de meeste gevallen een kleine vochtneerslag bij de warmteabsorberende oppervlakken op. Wanneer de luchtstroom omkeert wordt dit vocht verdampt en met de 35 inlaatlucht teruggestuurt naar de geventileerde ruimte.

Indien het ventilatierendement wordt gekozen op een maximale waarde, dan zal de vochtterugwinning zeer hoog zijn, hetgeen ongunstig 3 5 010 8 4 t' ; -2- 24644/JF/tv kan zijn. De vochtterugwinning kan echter worden verminderd tot rond 30 tot en met 40%, terwijl het temperatuurrendement nog steeds tussen 75 tot en met 80% ligt, indien het verschuivingsinterval wordt uitgebreid tot rond 1,5 minuten.

5 De onderhavige uitvinding voorziet in een tijdsbesturing voor de schoepverschuiving, zodat de tijd tussen verschuivingen indien gewenst kan worden verlengd of verkort. Deze tijdsbesturing kan hetzij met de hand hetzij automatisch worden uitgevoerd.

Hiertoe wordt volgens de uitvinding voorzien in een inrichting 10 van de in de aanhef genoemde soort, die het kenmerk heeft, dat deze een luchttoevoerkanaal omvat, een eerste ventilatieorgaan voor het persen van lucht door het toevoerkanaal, een luchtafvoerkanaal, een tweede ventilatieorgaan voor het persen van lucht door het afvoerkanaal, een eerste thermisch absorberende matrix, een tweede thermisch absorberende 15 matrix, ten minste een kleporgaan voor het wisselend omschakelen tussen een eerste en tweede stand om het toevoerkanaal te verbinden met de eerste en met de tweede matrix en gelijktijdig het afvoerkanaal te verbinden met de tweede en met de eerste matrix, een temperatuursensor-inrichting in het luchtoevoerkanaal, die aanspreekt op een temperatuur, 20 lager dan een vooraf bepaalde waarde en een stuurorgaan, dat in responsie op de temperatuursensorinrichting het eerste ventilatieorgaan stuurt in een niet-geactiveerde toestand om het kleporgaan in een derde stand te plaatsen, waarin zowel het eerste als de tweede matrix met het afvoerkanaal zijn verbonden.

25 Met hetzelfde oogmerk voorziet de uitvinding in een inrichting van de in de aanhef genoemde soort, die het kenmerk heeft, dat deze een luchttoevoerkanaal omvat, een eerste ventilatieorgaan voor het persen van lucht door het toevoerkanaal, een luchtafvoerkanaal, een tweede ventilatieorgaan voor het persen van lucht door het afvoerkanaal, een 30 eerste thermisch absorberende matrix, een tweede thermisch absorberende ' matrix, ten minste een kleporgaan voor het wisselend omschakelen tussen een eerste en een tweede stand om het toevoerkanaal te verbinden met de eerste en met de tweede matrix en gelijktijdig het afvoerkanaal te verbinden met de tweede en met de eerste matrix en een orgaan voor het 35 vergroten van het interval tussen het omschakelen van het kleporgaan tussen de eerste en de tweede stand van een omschakelinterval, dat een maximaal ventilatierendement geeft, wanneer het vochtgehalte in de toevoerlucht in het toevoerkanaal hoger dan een vooraf bepaalde waarde is.

8301034 * * t -3- 24644/JF/tv

De onderhavige uitvinding voorziet eveneens in een stuur-schakeling voor een ventilatieinrichting met warmteterugwinning die zeer economisch is, omdat deze geen enkele voorverwarming van de inlaatlucht met zich brengt. In het algemeen wordt dit oogmerk ver-5 wezenlijkt door middel van een in het inlaatkanaal geplaatste termos-taat, zodat de inlaatluchtstroom de termostaat passeert, nadat deze door een van de matrices is gevoerd. Wanneer de termostaat aangeeft dat de temperatuur van de luchtstroom is gedaald beneden een vooraf bepaald niveau, zoals bijvoorbeeld beneden +5°C, stuurt een stuur-10 schakeling een luchttoevoerorgaan om de toevoerlucht te doen stoppen en stuurt eveneens ten minste een klep om zodanig te worden geopend, dat afvoerlucht door beide matrices kan worden geperst en mogelijk eveneens door het inlaatkanaal terug naar het geventileerde huis.

De ventilatieinrichting volgens de onderhavige uitvinding 15 is eveneens ingericht om te worden gebruikt voor behaaglijkheids-koeling, in welk geval de warmteaccumulerende matrixoppervlakken worden gebruikt voor verdamping van extra water.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, zijnde een enkele figuur, die een aanzicht in perspectief van een uitvoeringsvorm van een ventilatiecircuit, 20 te zamen met een blokschema van een stuurschakeling volgens de onderhavige uitvinding is.

De tekening toont een ventilatieinrichting voor een gebouw van elk type. De ventilatieinrichting omvat een vast verdelingskanaal 1, waarin een door een motor aangedreven toevoerventilator 2 is verbonden 25 om verse lucht aan het gebouw te leveren.

De ventilatieinrichting omvat verder een afvoerkanaal 3, waarin een door een motor aangedreven afvoerventilator 4 is verbonden om verbruikte lucht uit het gebouw te lozen. Het luchttoevoerkanaal en het luchtafvoerkanaal zijn bij voorkeur elk verbonden met een 30 vertakte luchttoevoerinrichting, zodat verbruikte lucht wordt geloosd uit en verse lucht wordt verschaft aan vele plaatsen in het gebouw.

De ventilatieinrichting omvat verder een eerste en tweede thermisch absorberende matrix 5 en 6, die bij normaal bedrijf cyclisch complementaire rollen vervullen, d.w.z. thermische energie wordt door 35 een matrix geabsorbeerd op hetzelfde tijdstip dat dit door de andere

matrix wordt afgegeven. Wanneer de cyclus voortschrijdt worden de rollen van de matrices 5 en 6 omgekeerd. De cyclische onderlinge verbinding van c* ~ i' < ft ft A

i* “ -4- 24644/JF/tv de kanalen 1 en 3 met de matrices 5 en 6 wordt gestuurd door middel van een klepstructuur 7» omvattende een behuizing 8 met vier poorten A, B, C en D.

De behuizing 8 bevat een groot bladtypeschoep 9, gemonteerd 5 op een centrale draaipen 10. De draaipen 10 is gemonteerd op de as van een stappenmotor 11, die kan worden gestapt in stappen van 45°, zodanig dat bij normaal bedrijf de schoep heen en weer verschuifbaar is over een hoek van rond 90° en zo, dat de schoep eveneens in een middenstand kan worden geplaatst, wanneer de motor 11 een bepaald stuursignaal ontvangt.

10 De stappenmotor kan van elk type zijn, dat bij besturing een draaipen in drie verschillende hoekstanden kan positioneren. De motor 11 wordt gestuurd door een schoepstuurschakeling 12.

De schoep 9 is gestreeplijnd in een van de eindstanden ervan getoond. In deze positie verbindt de schoep 10 het afvoerkanaal 3 met 15 de matrix 5 en het verdelingskanaal 1 met de matrix 6 en wordt verbruikte lucht uit het gebouw via de matrix 5 afgevoerd door de afvoerventilator 4 en geeft warmte af aan deze matrix. Verse lucht wordt in het gebouw getrokken door de toevoerventilator 2 via de matrix 6. Indien de matrix 6 warmer is dan de toevoerlucht, dan wordt de lucht opgewarmd door de 20 matrix op haar weg in het gebouw. De richtingen van de luchtstroom door de matrices,.zijn getoond door de gestreepte pijlen E en F. Bij normaal bedrijf wordt de schoep 10 over een hoek van 90° omgeschakeld na een door een hoofdstuurschakeling13 ingesteld vooraf bepaald interval, welke hoofdstuurschakeling 13 de schoepstuurschakeling 12 stuurt. Wanneer de 25 schoep 9 is gepositioneerd in de omgeschakelde stand (niet in de tekening getoond) verbindt de schoep het afvoerkanaal 3 met de matrix 6 en het verdelingskanaal 1 met de matrix 5- Nu wordt verse lucht getrokken in het gebouw via de matrix 5, die voor het omschakelen werd verwarmd door de afgevoerde lucht. De matrix 5 geeft haar warmtegehalte af aan de 30 verse lucht, voordat deze het inlaatkanaal 1 bereikt. De afvoerlucht geeft haar warmtegehalte af aan de matrix 6, voordat zij de buitenatmosfeer bereikt. Het vooraf bepaalde interval kan met de hand of automatisch worden ingesteld door een tijdstuurschakeling 14, verbonden met de hoofdstuurschakeling 13.

35 Het rendement van de ventilatieinrichting is afhankelijk van de regeling van het schuifinterval van de schoep, zodat een maximaal rendement van rond 90% wordt verkregen met een verschuivingsinterval van 35 0'! 0 3 4 » ♦ - " » -5- 24644/JF/tv rond 1 minuut. Bij maximaal rendement is echter eveneens de vochtterug-winning zeer hoog, hetgeen nadelig kan zijn. Dit nadeel kan worden opgeheven door het vergroten van het verschuivingsinterval van de schoep 10. Wanneer bijvoorbeeld de verschuivingstijd wordt verlengd tot 1,5 minuten, 5 wordt de vochtterugwinning verlaagd tot 30 tot 40%.

Wanneer het buiten koud is, kan de temperatuur van de toevoer-lucht de matrix waardoor zij stroomt afkoelen tot een vriestemperatuur.

Dit risico is in het bijzonder hoog, wanneer de intervallen tussen de omschakelingen van de schoep 9 lang zijn en dient te worden vermeden.

10 Derhalve kan een termostaat 17 worden geplaatst in het luchttoevoer-kanaal 1 zo dicht mogelijk nabij poort B van de behuizing 8, d.w.z. bovenstrooms van de toevoerventilator 2. Zodra de termostaat 17 heeft aangegeven dat de temperatuur van de toevoerlucht is gedaald beneden een vooraf bepaalde minimale waarde, b.v. rond 5°C voert een indicator-15 schakeling 18, verbonden met de termostaat 17» een signaal toe aan de hoofdstuurschakeling 13. De schakeling 13 voorziet dan in een eerste signaal voor een toevoerventilatorstuurinrichting 19» die de toevoerventilator 2 afschakelt, een tweede signaal voor een afvoerventilator-stuurinrichting 20, die indien de ventilator 2 met een grote snelheid 20 loopt, de voedingsspanning voor de afvoerventilator verandert in een spanning, lager dan de normale voedingsspanning voor de ventilator, ten einde de · snelheid van de ventilator te verlagen en een derde signaal voor de schoepstuurschakeling 12 op een bepaalde leiding 21. Wanneer de schoepschakeling 12 een signaal op de leiding 21 ontvangt stopt 25 deze de normale heen en weer omschakelingsbesturing van de schoep 1 en stuurt de motor 11 om de schoep in de middenstand ervan te brengen, die met doorgetrokken lijn in de tekening is getoond, zodat de randen van de schoep bij benadering in het midden van poort A bij het afvoerkanaal 3 zijn geplaatst en in het midden van poort B bij het toevoer-30 kanaal 1.

Met de schoep 10 in deze stand zal wanneer de afvoerventilator 4 met een lage snelheid werkt en de toevoerventilator 2 is af geschakeld, de afvoerlucht 3 wegen vanaf het afvoerkanaal 3 nemen, nl. naar buiten door de matrix 5, zoals aangegeven door de doorgetrokken pijl G, naar 35 buiten door de matrix 6, zoals aangegeven door de doorgetrokken pijl I en eveneens door het toevoerkanaal 1 terug in het gebouw. Op deze manier zullen beide matrices worden verwarmd door de afvoerlucht. Zodra de wr * > 'J * -6- 24644/JF/tv

temperatuur is gestegen, zodat de termostaat 17 de toestand ervan opnieuw heeft veranderd en/of een vooraf bepaalde geschikte tijd is verlopen na de activering van de termostaat 17 door de te laag gaande temperatuur, verandert de hoofdstuurinrichting 13 de ventilatieinrichting terug naar 5 het normale bedrijf ervan, d.w.z. met beide ventilatoren 2 en A

lopend en gevoed met normale voedingsspanning en met de schoep 10 op geschikte intervallen veranderend tussen de eindstanden ervan.

De inrichting kan optioneel zijn voorzien van organen, zoals een klep 20', buizen 211 en spuitmonden 22 en 23 voor injectie van 10 water of een nevel van water in de matrices 5, 6 voor het koelen van de oppervlakken ervan en dus voor het .koelen van de in stromende lucht door verdamping van waterfilms op de genoemde oppèrvlakken, wanneer verse lucht wordt ingezogen via de matrices.

Het kan voordelig zijn een behaaglijkheidskoelinrichting 15 van het net beschreven type te voorzien van organen om te voorzien in een toegenomen luchtstroom bij het koelen. Het rendement wordt slechts lichtelijk gewijzigd, aangezien de verdamping toeneemt met een toeneming van de luchtsnelheid. 'Anderzijds wordt het totale koelvermogen vergroot aangezien veel meer lucht wordt gecirculeerd.

20 De kleine waterhoeveelheid, die niet wordt verdampt, behoort hetzij naar buiten van het huis (boven het dak, buiten de wand) te stromen , hetzij via uitlaten in de verdelingskasten van de inrichting te worden afgevoerd.

Een inrichting van dit type werkt als volgt.

25 Verbruikte lucht wordt uitgeblazen door de behuizing 11, de klep 20’ opent om water alleen door spuitmond 23 uit te laten en een waternevel wordt gesproeid in de matrix 6. Iets van het water wordt neergeslagen op de aluminiumoxideoppervlakken, terwijl iets van het water wordt verdampd op de weg ervan door de matrix 6. Na een regelbare 30 tijd schakelt de klep 20' automatisch de watertoevoer af, terwijl de verbruikte luchtstroom gedurende een vooraf bepaalde tijdsduur verder gaat, tijdens welke de verdamping op de aluminiumoxideoppervlakken doorgaat. Het wegvoeren van de energie, die voor de verdamping is verbruikt, resulteert in een verlaging van de temperatuur van de 35 aluminiumoxidefoelies. Wanneer de genoemde tijdsperiode is verstreken, schakelt de luchtklep rond en wordt de luchtstroomrichting tegengesteld. Daarna zal de instromende warme buitenlucht worden gekoeld, terwijl deze 8301034 V - -7- 24644/JF/tv passeert door de matrix 6. Op hetzelfde moment worden de net genoemde stappen gestart en zullen worden voltooid in de matrix 5, waarvan de wisselende functie zal voortgaan zoals dit door de stuurinrichting wordt gestuurd.

5 Samenvattend voorziet de onderhavige uitvinding in een ventilatieinrichting roet warmteterugwinning, die luchtkanalen heeft, die leiden naar thermisch absorberende matrices te zamen met geschikte stuureenheden, waardoor de luchtstroomrichting door de matrices periodiek wordt omgekeerd. De inrichting kan voorzien zijn van middelen voor 10 toelating van water tot de matrices.

In responsie op temperatuur en/of vochtigheid kan de stuurinrichting een stuurklep in een geschikte stand doen worden geplaatst totdat een gegeven conditie opnieuw tot stand wordt gebracht, ten einde de matrices geschikt te verwarmen of drogen of de doorstromende 15 lucht door verdamping te koelen.

8521084

Claims (9)

1. Ventilatieinrichting met warmteterugwinning, omvattende een luchttoevoerkanaal, een eerste ventilatieorgaan voor het persen van 5 lucht door het toevoerkanaal, een luchtafvoerkanaal, een tweede ventilatieorgaan voor het persen van lucht door het afvoerkanaal, een eerste thermisch absorberende matrix, een tweede thermisch absorberende matrix, ten minste een kleporgaan voor het wisselend omschakelen tussen een eerste en tweede stand om het toevoerkanaal te verbinden met de eerste 10 en met de tweede matrix en gelijktijdig het afvoerkanaal te verbinden met de tweede en met de eerste matrix, een temperatuursensorinrichting in het luchttoevoerkanaal, die aanspreekt op een temperatuur, lager dan een vooraf bepaalde waarde en een stuurorgaan, dat in responsie op de temperatuursensorinrichting het eerste ventilatieorgaan stuurt 15 in een niet-.geactiveerde toestand om het kleporgaan in een derde stand te plaatsen, waarin zowel de eerste als de tweede matrix met het afvoerkanaal zijn verbonden.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het kleporgaan in de derde stand voorziet in een verbinding tussen het 20 afvoerkanaal en het toevoerkanaal.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat wanneer de temperatuursensorinrichting is geactiveerd, het stuurorgaan het tweede ventilatieorgaan stuurt, dat is ingericht om het tweede ventilatieorgaan naar een lagere ventilatiesnelheid te sturen dan bij normaal bedrijf.

4. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat deze een orgaan heeft voor het vergroten van het interval tussen het omschakelen van het kleporgaan tussen de eerste en de tweede stand van een omschakel-interval, dat een maximaal ventilatierendement geeft, wanneer het vochtgehalte in de toevoerlucht in het toevoerkanaal hoger dan een vooraf 30 bepaalde waarde is.

5. Ventilatieinrichting met warmteterugwinning, omvattende een luchttoevoerkanaal, een eerste ventilatieorgaan voor het persen van lucht door het toevoerkanaal, een luchtafvoerkanaal, een tweede ventilatieorgaan voor het persen van lucht door het afvoerkanaal, een eerste 35 thermisch absorberende matrix, een tweede thermisch absorberende matrix, ten minste een kleporgaan voor het wisselend omschakelen tussen een eerste en een tweede stand om het toevoerkanaal te verbinden met de 85 0 1 -:s4 * ^ -9- 24644/JF/tν eerste en met de tweede matrix en gelijktijdig het afvoerkanaal te verbinden met de tweede en met de eerste matrix en een orgaan voor het vergroten van het interval tussen het omschakelen van het kleporgaan tussen de eerste en de tweede stand van een omschakelinterval, dat een maximaal 5 ventilatierendement geeft, wanneer het vochtgehalte in de toevoerlucht in het toevoerkanaal hoger dan een vooraf bepaalde waarde is.

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat deze een temperatuursensor in het luchttoevoerkanaal heeft, waarbij de temperatuursensor aanspreekt op een temperatuur; lager dan een vooraf 10 bepaalde waarde en een stuurorgaan, dat in responsie op de temperatuursensor het eerste ventilatieorgaan in een niet-geactiveerde toestand stuurt en het kleporgaan in een derde stand plaatst, waarin zowel de eerste als de tweede matrix met het afvoerkanaal zijn verbonden.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het 15 kleporgaan in de derde stand voorziet in een verbinding tussen het afvoerkanaal en het toevoerkanaal.

8. Inrichting volgens conclusie 1 of 5, met het kenmerk, dat deze een orgaan heeft voor het sproeien van een waternevel op de inwendige warmteaccumulerende oppervlakken van ten minste een 20 van de matrices.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat deze een orgaan heeft voor het sproeien van een waternevel in ten minste een van de matrices gedurende een tijdsperiode, die korter is dan die tijdens welke voor elke cyclus verbruikte lucht door de matrix wordt gevoerd. Eindhoven, april 1985. S 5 ö 1 0 8,·.