NO168968B

NO168968B - VENTILATION DEVICE BASED ON A REGENERATIVE HEAT EXCHANGE PRINCIPLE

Info

Publication number: NO168968B
Application number: NO902706A
Authority: NO
Inventors: Christer Forsstroem
Original assignee: Pellonpaja Oy
Priority date: 1989-06-19
Filing date: 1990-06-19
Publication date: 1992-01-13
Also published as: SE9002156L; FI892989A; FI892989A0; SE9002156D0; NO168968C; NO902706D0; NO902706L; DK148090D0; DK148090A; DK169361B1

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en ventilasjonsanordning basert på et regenerativt varmevekslingsprinsipp, og omfattende innløps- og utløpskanaler samt innløps- og utløps-luftåpninger, to vifter og to celleenheter som er anordnet i kanalene for å gjenvinne varme, samt anordninger for å endre strømningsretningen i kanalene slik at innløpsluften og ut-løpsluften vekselvis strømmer gjennom samme celleenhet i motsatte retninger. The present invention relates to a ventilation device based on a regenerative heat exchange principle, and comprising inlet and outlet channels as well as inlet and outlet air openings, two fans and two cell units arranged in the channels to recover heat, as well as devices for changing the flow direction in the channels as that the inlet air and the outlet air alternately flow through the same cell unit in opposite directions.

I tilsvarende venilasjonsanordninger baseres varmegjen-vinningen på to massive celleenheter hvor luften ledes gjennom i vekslende retning. Når luft avledes fra en bygning gjennom den ene celle ledes innløpsluften gjennom den andre celle. Dersom det er stor forskjell på utendørs- og innendørstempera-turene, endres temperaturen hurtig i cellene. Således avkjøles cellen som gjennomstrømmes av kald tilførselsluft, mens cellen som gjennomstrømmes av avgangsluften oppvarmes. Med datastyrte mellomrom omkastes viftenes blåseretning og den varme cellen begynner igjen å avgi varme til tilførselsluften samtidig med at den kalde celle gjenvinner varme i avgangsluften. In similar ventilation devices, the heat recovery is based on two massive cell units through which the air is led in alternating directions. When air is diverted from a building through one cell, the inlet air is led through the other cell. If there is a large difference between the outdoor and indoor temperatures, the temperature changes quickly in the cells. Thus, the cell through which cold supply air flows is cooled, while the cell through which the exhaust air flows is heated. With computer-controlled intervals, the fan's blowing direction is reversed and the hot cell again begins to emit heat to the supply air at the same time as the cold cell recovers heat in the exhaust air.

Fordelene med ventilasjonsanordninger av denne type er at det oppnås en høy nytteeffekt og et ubetydelig frysningsføl-somhet og dessuten kan anordningen til og med overføre fuktighet fra avgangsluften til tilførselsluften. The advantages of ventilation devices of this type are that a high efficiency is achieved and a negligible freezing sensitivity and, moreover, the device can even transfer moisture from the exhaust air to the supply air.

Ulempen med disse anordninger har tidligere vært den periodiske blåsing av tilførselsluften. Siden innblåsning og avgangsutsugningen forekommer i tur og orden på steder nær hverandre har dette gitt opphav til trekk. Problemet har vært særlig påtrengende i lave bygninger for husdyr, hvor trekk lett fører til sykdommer, og særlig i fjøs og grisehus hvor dyrene lett skitnes til. The disadvantage of these devices has previously been the periodic blowing of the supply air. Since the intake and the exhaust extraction occur alternately in places close to each other, this has given rise to drafts. The problem has been particularly urgent in low buildings for livestock, where drafts easily lead to diseases, and especially in barns and pig houses where the animals easily get dirty.

Formålet med den foreliggende oppfinnelsen er å forbedre ventilasjonsanordningen som er innrettet for regenrativ varme-gjenvinning, og slik at luften stort sett kan innblåses kontinuerlig gjennom innløpsluftåpningene samtidig som at luftinnblåsingen kan styres og fordeles på ønsket måte til de lokaler som skal ventileres. The purpose of the present invention is to improve the ventilation device which is designed for regenerative heat recovery, and so that the air can be blown in mostly continuously through the inlet air openings at the same time that the air blowing can be controlled and distributed in the desired way to the premises to be ventilated.

Videre tas det med oppfinnelsen sikte på å frembringe en ventilasjonsanordning som er velegnet for ventilasjon av bygninger for husdyr, slik at man i tillegg til styrt og trekk-fri utluftning i høy grad kan påvirke det ventilerte rommets temperatur og fuktighet. Furthermore, the invention aims to produce a ventilation device which is suitable for the ventilation of buildings for livestock, so that in addition to controlled and draft-free ventilation, the temperature and humidity of the ventilated room can be greatly influenced.

Disse formål ifølge oppfinnelsen oppnås ved de kjennetegn som fremgår av ettefølgende patentkrav. These purposes according to the invention are achieved by the characteristics that appear in the following patent claims.

I det etterfølgende skal det beskrives et utførelses-eksempel av oppfinnelsen under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser en vesentlig del av ventilasjonsanordningen ifølge oppfinnelsen sett i snitt fra to motsatte sider. Fig. 2 viser et snitt langs linjen II-II ifølge fig. 1. Fig. 3 viser skjematisk anordningens styreenhet. In what follows, an embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 shows a significant part of the ventilation device according to the invention seen in section from two opposite sides. Fig. 2 shows a section along the line II-II according to fig. 1. Fig. 3 schematically shows the device's control unit.

Anordningen omfatter to separate innløps- og utløpsluft-kanaler 1 som i det viste tilfelle er runde og anordnet vertikalt. I kanalen 1 er det anordnet en vifte 2 og nedenfor denne en celleenhet 3 for gjenvinning av varme, og luften kan blåses oppad og nedad gjennom celleenheten avhengig av viftens 2 The device comprises two separate inlet and outlet air channels 1 which in the case shown are round and arranged vertically. In the channel 1, a fan 2 is arranged and below this a cell unit 3 for heat recovery, and the air can be blown upwards and downwards through the cell unit depending on the fan's 2

rotas jonsretning. ion direction of rota.

Nederst er begge kanalene 1 tilkoplet en fordelingsenhet 4 hvis fordelingsrom 5 står i forbindelse med en vannrett fordelingskanal 6 via et første spjellverk 7. Spjellverket tillater kun strømning fra fordelingsrommet 5 og til fordelingskanalen 6. På den ene side av fordelingsenheten 4 er det anordnet et andre spjellverk 8 som kun tillater strømning fra det omgivende rom (det rommet som skal ventileres) til fordelingsrommet 5. At the bottom, both channels 1 are connected to a distribution unit 4, whose distribution room 5 is connected to a horizontal distribution channel 6 via a first valve 7. The valve only allows flow from the distribution room 5 and to the distribution channel 6. On one side of the distribution unit 4, a second damper 8 which only allows flow from the surrounding room (the room to be ventilated) to the distribution room 5.

Ventilasjonsanordningen ifølge den foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved at minst to kanaldeler som innbefatter en vifte og en celleenhet, og som vekselvis -fungerer som innløps- og avløpsluftkanal, er tilkoplet til en felles fordelingskanal ved hjelp av hver sin fordelingsenhet hvorved fordelingsrommet, som er tilkoplet til innløps- og utløps-kanalen, er adskilt a) fra fordelingskanalen ved hjelp av et første spjellverk eller en tilsvarende anordning som muliggjør en en-veisrettet strømning, som muliggjør en strømning fra det nevnte fordelingsrom til fordelingskanalen, og b) fra det rom som skal ventileres ved hjelp av et andre spjellverk eller en motsvarende anordning som muliggjør en enveisrettet strømning fra det rom som skal ventileres og til fordelingsrommet, idet fordelingskanalen er utstyrt med innløpsluftåpninger. The ventilation device according to the present invention is characterized by the fact that at least two duct parts which include a fan and a cell unit, and which alternately function as inlet and outlet air ducts, are connected to a common distribution duct by means of each separate distribution unit whereby the distribution room, which is connected to the inlet and outlet channel, is separated a) from the distribution channel by means of a first damper or a similar device which enables a one-way flow, which enables a flow from the aforementioned distribution space to the distribution channel, and b) from the space to is ventilated by means of a second damper or a corresponding device which enables a one-way flow from the room to be ventilated and to the distribution room, the distribution channel being equipped with inlet air openings.

Ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er viften plassert ovenfor celleenheten med sirkulært tverrsnitt i den i tverrsnitt sirkelformige vertikalt rettede innløps- og avløps-luftkanal, hvis nedre ende via fordelingsenheten er tilkoplet According to a preferred embodiment of the invention, the fan is placed above the cell unit with a circular cross-section in the circular cross-section vertically directed inlet and outlet air duct, the lower end of which is connected via the distribution unit

til den horisontalt rettede fordelingskanalen. to the horizontally directed distribution channel.

Ifølge en ytterligere foretrukket utførelse av oppfinnelsen forløper fordelingskanalen over størstedelen av det ventilerbare rommets lengde og er utstyrt med flere innløps-luftåpninger. According to a further preferred embodiment of the invention, the distribution channel runs over most of the length of the ventilated space and is equipped with several inlet air openings.

Fordelingskanalen 6 strekker seg i en ønsket lengde inn-over i det ventilerte rom stort sett over største delen av rommet som skal ventileres for å frembringe en jevnt fordelt innblåsning til det ønskede punkt i det ventilerte rom. Fordelingskanalen 6 omfatter innløpsåpninger 9 for luften, og via disse skjer luftinnblåsingen vannrett, f.eks. langs taket i det rom som skal utluftes. The distribution channel 6 extends for a desired length into the ventilated room largely over the largest part of the room to be ventilated in order to produce an evenly distributed blow-in to the desired point in the ventilated room. The distribution channel 6 comprises inlet openings 9 for the air, and via these the air is blown in horizontally, e.g. along the ceiling in the room to be ventilated.

Styreenheten 10 som vises på fig. 3 styrer viftenes 2 om-løpstall, dvs. ventilasjonseffekten, samt også omskiftningen av viftenes 2 rotasjonsretning samt omskiftningsfrekvensen. For operatøren gjenstår det kun å velge ønsket temperatur og fuktighet ved hjelp av forvalgsbrytere eller regulerings-knopper i enheten 10. Det er klart at for å få til en så omfattende og mangesidig styring kreves det en datamaskin (en mikroprosessor). Sentralenheten 10 omfatter all nødvendig utrustning såsom kontakter, motordeksel samt temperatur- og fuktighetsmålere. The control unit 10 shown in fig. 3 controls the number of revolutions of the fans 2, i.e. the ventilation effect, as well as the changeover of the fans' 2 rotation direction and the changeover frequency. For the operator, all that remains is to select the desired temperature and humidity using preselection switches or control knobs in the unit 10. It is clear that to achieve such comprehensive and versatile control, a computer (a microprocessor) is required. The central unit 10 includes all necessary equipment such as contacts, engine cover and temperature and humidity meters.

Målingen av det utluftede rommets temperatur og fuktighet skjer ved hjelp av to følere hvorav den ene 11 er en normal-temperaturføler mens den andre 12 er dekket med en våt strømpe. Dersom det ventilerbare rommets fuktighet synker, vil mere fuktighet avdampe fra følerens 12 strømpe og dens temperatur synker. Analogt nærmer følernes 11 og 12 temperaturer seg hverandre dersom fuktigheten i det ventilerbare rommet stiger. The measurement of the ventilated room's temperature and humidity takes place with the help of two sensors, one of which 11 is a normal temperature sensor, while the other 12 is covered with a wet sock. If the ventilated room's humidity drops, more humidity will evaporate from the sensor's 12 stocking and its temperature will drop. Analogously, the temperatures of the sensors 11 and 12 approach each other if the humidity in the ventilated room rises.

Anordningen fungerer som følger: The device works as follows:

I kanalene 1 roterer viftene 2 i motsatte retninger, slik at den ene kanal 1 fungerer som en utløpskanal mens den andre kanal 1 fungerer som en innløpskanal. Fordelingsrommets 5 innerspjellverk 7 (dvs. det første spjellverk) som er tilkoplet til avløpskanalen er fast og avgangsluften strømmer ut gjennom ytterspjellverket 8 og gjennom celleenheten 3 som der-ved oppvarmes. Støv og andre forurensninger fanges for en stor del opp i celleenheten 3 og skylles bort med kondensvannet. Som en følge av dette avtar ulempene med lukten til omgivel-sene i betydelig grad. In the channels 1, the fans 2 rotate in opposite directions, so that one channel 1 functions as an outlet channel while the other channel 1 functions as an inlet channel. The inner damper 7 of the distribution room 5 (i.e. the first damper) which is connected to the drainage channel is fixed and the exhaust air flows out through the outer damper 8 and through the cell unit 3 which is thereby heated. Dust and other contaminants are largely captured in the cell unit 3 and washed away with the condensed water. As a result of this, the disadvantages of the smell to the surroundings decrease to a considerable extent.

Den roterende viften 2 i innløpskanalen 1 blåser luften nedad hvorved det ytre spjellverk 8 i den tilkoplete fordel-ingsenhetens 4 er fast og innerspjellverket 7 styrer luften inn til fordelingskanalen 6. The rotating fan 2 in the inlet channel 1 blows the air downwards, whereby the outer damper 8 in the connected distribution unit 4 is fixed and the inner damper 7 directs the air into the distribution channel 6.

Når viftene 2 skifter retning, skifter også spjellverk-enes 7 og 8 stilling tilsvarende. Således strømmer det fort-satt luft inn i fordelingskanalen 6 fra den andre innløps-kanalens 1 spjellverk 7 slik at innblåsingen av innløpsluft blir kontinuerlig. When the fans 2 change direction, the position of the dampers 7 and 8 also changes accordingly. Thus, air continues to flow into the distribution channel 6 from the damper 7 of the second inlet channel 1 so that the blowing in of inlet air is continuous.

Cellenes 3 antall kan velges fritt i overensstemmelse med varmebehovet og den ønskede nytteeffekt. I et rundt gjennom-føringsrør, f.eks av uretan kan det oppå hverandre innstal-leres 2 eller 3 celler slik at man oppnår en trinnregulering av varmegjenvinningseffekten. Mellomrommene mellom trinnene kan oppnås ved å regulere viftenes 2 omløpstall. Siden cellene 3 er beliggende nedenfor viftene 2 demper de dessuten suset fra viftene. The number of cells 3 can be chosen freely in accordance with the heat demand and the desired useful effect. In a round feed-through pipe, for example made of urethane, 2 or 3 cells can be installed on top of each other so that a step regulation of the heat recovery effect is achieved. The spaces between the steps can be achieved by regulating the fan's 2 revolutions. Since the cells 3 are located below the fans 2, they also dampen the hiss of the fans.

Det ventilerbare utrommets fuktighet og temperatur kan reguleres ved å variere viftenes omløpstall og/eller intervallene mellom retningsomkastningene. Dersom utrommets temperatur ikke når opp over den ønskede temperatur, kan viftenes om-løpstall økes og intervallene mellom retningsendringene for-lenges. Dersom temperaturen ikke vil synke mere enn ønskelig nedkortes viftenes retningsendringsintervaller slik at mere varme kan gjenvinnes. Om nødvendig kan dessuten viftenes om-løpstall nedsettes. The humidity and temperature of the ventilated space can be regulated by varying the number of revolutions of the fans and/or the intervals between reversals of direction. If the room's temperature does not reach above the desired temperature, the number of revolutions of the fans can be increased and the intervals between changes of direction extended. If the temperature will not drop more than desired, the fan direction change intervals are shortened so that more heat can be recovered. If necessary, the number of revolutions of the fans can also be reduced.

Derom fuktigheten stiger over den ønskede verdi, økes viftenes omløpstall slik at den større avgangseffekten fjerner overskuddet av fuktighet. Siden større effekt imidlertid vil fjerne varme, erstattes dette ved at mere varme gjenvinnes ved at intervallene mellom retningsendringene nedkortes. Dersom fuktigheten synker for mye nedsettes viftenes omløpstall slik at den fuktigheten som avgis fra dyrene forhøyer husdyrfjøsets fuktighet til den ønskede verdi. If the humidity rises above the desired value, the fans' rotation speed is increased so that the greater exhaust effect removes the excess humidity. However, since greater power will remove heat, this is replaced by more heat being recovered by shortening the intervals between changes of direction. If the humidity drops too much, the fan's circulation rate is reduced so that the humidity given off by the animals increases the livestock barn's humidity to the desired value.

Selv om det angitte utførelseseksempel er spesielt innrettet for luftutskiftningen i bygninger for husdyr, kan det også tilpasses til ventilasjonsanlegg i alle typer bygninger, dvs. også for bolighus. Although the design example specified is specially designed for air exchange in buildings for livestock, it can also be adapted to ventilation systems in all types of buildings, i.e. also for residential buildings.

Ventilasjonsanlegget ifølge oppfinnelsen fungerer dessuten som et bakteriefilter. Atmosfærens bakterier lever ved visse temperaturer og bakteriestammene er derfor ulike til de forskjellige årstider. At temperaturen i luften som passerer gjennom celleenhetene varierer, har dessuten en bakterie-drepende virkning. Ved forskning har man konstatert at inn-løpsluftens bakterieinnhold og svampsporeinnholdet minsker til en brøkdel. The ventilation system according to the invention also functions as a bacteria filter. The bacteria in the atmosphere live at certain temperatures and the bacterial strains are therefore different for the different seasons. The fact that the temperature of the air passing through the cell units varies also has a bacteria-killing effect. Through research, it has been established that the bacterial content of the inlet air and the fungal spore content are reduced to a fraction.

Ved anvendelse av ventilasjonsanlegget ifølge oppfinnelsen i bolighus, kan man til og med greie seg uten separate oppvarmingsanordninger. Bare når det er svært kaldt må man ta i bruk elektriske varmekilder. When using the ventilation system according to the invention in residential buildings, one can even manage without separate heating devices. Only when it is very cold must one use electric heating sources.

Claims

1. Ventilation device based on a regenerative heat exchange principle, and comprising inlet and outlet channels (1) as well as inlet and outlet air openings, two fans (2) and two cell units (3) arranged in the channels (1) to recover heat, as well as devices (10,2) to change the direction of flow in the ducts (1) so that the inlet air and the outlet air alternately flow through the same cell unit (3) in opposite directions, characterized in that at least two duct parts which include a fan (2) and a cell unit ( 3), and which alternately functions as inlet and outlet air duct, is connected to a common distribution duct (6) by means of each separate distribution unit (4), whereby the distribution room (5), which is connected to the inlet and outlet duct (1), is separated a) from the distribution channel (6) by means of a first damper (7) or a similar device which enables a one-way flow, which enables a flow from the aforementioned distribution space (5) to the distribution channel (6), and b) from the room to be ventilated by means of a second damper (8) or a corresponding device which enables a one-way flow from the room to be ventilated and to the distribution room (5), the distribution channel (6) being equipped with inlet air openings (9).

2. Ventilation device in accordance with claim 1, characterized in that the fan (2) is placed above the cell unit (1) with a circular cross-section in the circular cross-section vertically directed inlet and outlet air duct, the lower end of which is connected via the distribution unit (4) to the horizontally directed distribution channel (6)

3. Ventilation device in accordance with claim 1 or 2, characterized in that the distribution channel (6) extends over most of the length of the ventilated room and is equipped with several inlet air openings.