NO20101765A1 - Belagt metallfolie og anvendelse av samme i en energigjenvinner - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen angår en metallfolie innrettet til å kunne anvendes i et fullenergigjenvinningshjul, hvor metallfolien er forsynt med et belegg og belegget omfatter et vannsugende middel. Det vannsugende middel utgjøres av et silanbasert middel. Det beskrives også en framgangsmåte for påføring av belegget og anvendelse av et silanbasert metalloverflateforbehandlingsmiddelsom et vannsugende middel i et belegg på en metallfolie anvendt i et fullenergigjenvinningshjul.

Description

BELAGT METALLFOLIE OG ANVENDELSE AV SAMME I EN ENERGIGJENVINNER

Oppfinnelsen vedrører en roterende energigjenvinner. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen å påføre overflaten til en metallfolie, som anvendes for framstilling av en roterende energigjenvinner, et vannsugende middel innrettet til raskt å ta opp fuktighet og raskt til å avgi fuktighet.

Det er kjent å anvende energigjenvinnere innenfor ventilering, oppvarming og luft-kondisjonering av bygninger. Slike systemer betegnes innenfor faget som HVAC systemer - Heating, Ventilation, Air Conditioning. I HVAC-systemer er det kjent å anvende roterende luft-til-luft energigjenvinnere. En roterende energigjenvinner omfatter et roterende hjul som vil ha et første parti som er i kontakt med HVAC-systemets inn-strømmende luft og et andre parti som er i kontakt med HVAC-systemets utstrøm-mende luft. Lufta strømmer gjennom kanaler som er tildannet aksialt i hjulet. Hjulet roterer med en hastighet på ca. 20 o/min slik at det første parti kommer i kontakt med den utstrømmende luft og det andre parti med den innstrømmende luft. På denne måten overføres energi fra den mest energirike luftstrømmen til luftstrømmen som inneholder minst energi.

Innen faget skilles det mellom latent energi og sensibel energi. Luftas latente energi utgjøres av fuktighetsinnholdet og luftas sensible energi utgjøres av luftas temperatur. Et roterende hjul som utgjøres av et metall slik som aluminium, vil varmes opp av den varmeste luftstrømmen og overføre denne sensible energien til den kaldeste luft-strømmen. Såkalte roterende total entalpi luft-til-luft energigjenvinnere overfører både sensibel og latent energi. Dette oppnås ved at overflaten i hjulets kanaler er belagt med et vannsugende middel. Dette vannsugende middel kan for eksempel være en tørr film omfattende en zeolitt, en silikagel eller aktivert alumina, eller det kan være en oksidert overflate som for eksempel omfatter et aluminiumoksid.

I det etterfølgende vil et roterende hjul i en energigjenvinner, hvor hjulet gjenvinner sensibel energi, betegnes et varmegjenvinningshjul. Et varmegjenvinningshjul som er forsynt med et vannsugende middel for også å kunne gjenvinne latent energi, beteg nes et fullenergigjenvinningshjul (entalpigjenvinningshjul/total energy recovery whe-el).

Når den ønskede lufttemperatur innendørs er høyere enn lufttemperaturen utendørs, er det energiøkonomisk gunstig å anvende en energigjenvinner. Et varmegjenvinningshjul vil varme opp innstrømmende luft med energi som hentes fra den utstrøm-mende luft. Dette reduserer bygningens totale oppvarmingsbehov. Ved oppvarming av den innstrømmende luft, vil det relative fuktighetsinnholdet i den innstrømmende luft avta. Denne lufta vil derfor kunne kjennes som tørr, til og med for tørr, for personer i bygningen. Siden lufta i bygningen tilføres fuktighet, vil den absolutte mengde fuktighet i den utgående luftstrømmen være større enn den absolutte mengde fuktighet i den inngående luftstrømmen. Ved å anvende et fullenergigjenvinningshjul kan fuktighet overføres fra den utgående luftstrøm til den inngående luftstrøm. Fuktighetsinnholdet i lufta innendørs vil derfor kunne oppleves som mer behagelig, i det minste mindre tørr.

Når den ønskede lufttemperatur innendørs er lavere enn lufttemperaturen utendørs, er det også energiøkonomisk gunstig å anvende en energigjenvinner. Et varmegjenvinningshjul vil høste varmeenergi fra innstrømmende varm luft og overføre denne til den utstrømmende, kjøligere luft. Dette kjøler ned den innstrømmende luft og reduserer belastningen på bygningens luftkondisjoneringsanlegg. Den innstrømmende luft kan på grunn av sin relativt høye temperatur inneholde for mye fuktighet. Ved å anvende et fullenergigjenvinningshjul kan fuktighet overføres fra den inngående luftstrøm til den utgående luftstrøm. Dette reduserer ytterligere belastningen på bygningens luftkondisjoneringsanlegg.

Et roterende varmegjenvinningshjul eller fullenergigjenvinningshjul roterer med en hastighet som kan være 20 o/min. Et parti av varme-/fullenergigjenvinningshjulet er dermed i kontakt med den første luftstrømmen i ca. 1,5 sekund pr. omdreining og tilsvarende i kontakt med den andre luftstrømmen i ca. 1,5 sekund pr. omdreining. Et varmegjenvinningshjul bør derfor utgjøres av et materiale med gode varmelednings-egenskaper slik som for eksempel aluminium. Det vannsugende middel i et fullenergigjenvinningshjul bør ha evne til raskt å ta opp fuktighet og raskt til å avgi fuktighet.

Vannsugende middel som aktivert alumina (Al203) haren porestørrelsesfordeling mellom 8 og 70 Ångstrøm, og silikagel har en porestørrelsesfordeling mellom 8 og 100 Ångstrøm. Oksiderte aluminiumsoverflater haren enda større porestørrelsesfordeling. Vannsugende middel som naturlige zeolitter med den generelle formelen Na2O.AI2O3.nSiO2.xH2O kan ha en forholdsvis stor porestørrelsesfordeling mens kuns- tige zeolitter kan ha en liten porestørrelsesfordeling og små porer, for eksempel 3 til 5 Ångstrøm. Vannmolekyler har en diameter på 2,8 Ångstrøm.

Et roterende varmegjenvinningshjul eller fullenergigjenvinningshjul kan ha en diameter mellom 10 cm og 5 m. Hjulets aksiale utstrekning kan være mellom 25 mm og 38 cm. Hjulet kan fremstilles av valset aluminiumsfolie som er fra 50 um og til 100 um tykk, som for eksempel ca. 70 um tykk. Hjulet fremstilles ved at det vekselvis legges et lag med slett aluminiumsfolie og et lag med korrugert aluminiumsfolie. På denne måten tildannes det aksiale kanaler som løper fra hjulets ene plane side og til hjulets andre plane side. Patentskrift US 4769053 viser i detalj hvordan et slikt hjul kan byg-ges opp.

Et fullenergigjenvinningshjul fremstilles ved at aluminiumsfolien belegges med et vannsugende middel før folien settes sammen til et hjul. Folien som skal korrugeres må også belegges med det vannsugende middel før korrugering. Generelt er det vanskelig å håndtere aluminiumsfolie som er tynnere enn 0,1 mm. Spesielt er det vanskelig å håndtere tynn aluminiumsfolie som varmes opp, da aluminiumets flytegrense eller strekkfasthet avtar med økende temperatur, og ved en temperatur over 240 - 250 °C blir bearbeidelse svært vanskelig. Belegging av aluminium gjøres ved at alu-miniumen føres gjennom et bad slik at det dannes et belegg på begge sider, eller at belegget påføres med valser eller ved påsprøyting på den ene siden. Etter påføring føres aluminiumet gjennom en ovn for tørking og herding av belegget. Det tørre belegget kan være mellom 2 um og 20 um tykt, for eksempel mellom 3 um og 12 um tykt, spesielt mellom 3 um og 5 um tykt.

Et vannsugende middel som for eksempel zeolitt, silikagel eller aktivert alumina kan belegges på aluminiumsfolie ved hjelp av et egnet bindemiddel. Egnede bindemidler omfatter for eksempel polyuretaner, nitrilfenoler, vannbaserte bindere og alkydbaserte harpikser som beskrevet i patentskrift US 4769053. Beleggingen kan utføres i to trinn der bindemidlet påføres først for å danne en klebrig overflate og at det vannsugende midlet påføres i et andre trinn i for eksempel et fluidisert pulverbad. Derved unngås at bindemidlet dekker til porene i det vannsugende midlet og gjør dette mindre effektivt. Patentskrift US 5496397 søker å løse dette problemet ved å tilsette et temporært porefyllende middel til blandingen av bindemiddel og vannsugende middel, og hvor det porefyllende middel forsvinner fra porene i en etterfølgende tørkeprosess.

Ved enkelte driftsforhold vil vanndamp kondensere og danne vanndråper i de aksiale kanalene i gjenvinningshjulet. Siden tverrsnittsarealet til hver enkelt kanal er lite, for eksempel med en høyde på 1,3 mm til 2,5 mm og med en største vidde på fra 2,5 til 5 mm, vil vanndråper øke den hydrauliske motstanden for luftstrømmen gjennom roto-rens kanaler. Vanndråpene vil bli blåst ut av kanalene av innstrømmende eller ut-strømmende luft.

Innstrømmende luft og utstrømmende luft gjennom gjenvinningshjulet inneholder støvpartikler som kan utgjøre næring for mikroorganismer som for eksempel bakterier og sopp. I halve tiden for én omdreining vil et vannsugende middel inneholde fuktighet som kan være tilgjengelig for mikroorganismer. Det kan derfor være grunnlag for mikrobiell vekst i et gjenvinningshjul. Patentskrift US7279543 lærer en framgangsmåte for å påføre en gjenstand en antibakteriell polymer som for eksempel omfatter dia-minobenzosyre, ved en dampavsetnings- og polymeriseringsteknikk under lavt trykk. Gjenstanden kan ha en komplisert form som for eksempel flater i en varmeveksler. Patentskrift KR 1020070099806 lærer et belegg som omfatter en antibakteriell sub-stans hentet fra fermenterte melkesyrebakterieprodukter. Belegget anvendes i varme-vekslere i ventilasjonssystemer. Patentskrift KR 20060135336 lærer å belegge en vifte i et luftkondisjoneringsanlegg med et antibakterielt belegg. Det antibakterielle belegget omfatter nanopartikler.

Det har vist seg at de kjente påføringsmåter for et belegg som omfatter vannsugende midler, kan gi for dårlig vedheft til metallet. Korrugering av aluminiumsfolien etter at belegget er påført, kan medføre at belegget løsner, spesielt der hvor det tildannes vinkler eller hjørner i materialet. Det har også vist seg at belegget over tid løsner fra underlaget. Spesielt kan det løsne hvis rotoren må rengjøres. Slik rengjøring kan ut-føres med støvsuging, spyling med trykksatt såpevann eller med trykkluft.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe til veie et nyttig alternativ til kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i etterfølgende patentkrav.

I et første aspekt vedrører oppfinnelsen en metallfolie innrettet til å kunne anvendes i et fullenergigjenvinningshjul, hvor metallfolien er forsynt med et belegg og belegget omfatter et vannsugende middel. Det vannsugende midlet utgjøres av et silanbasert middel.

Metallfolien kan utgjøres av aluminium. Det silanbaserte midlet kan utgjøres av et metalloverflateforbehandlingsmiddel. Belegget kan ytterligere omfatte en bioaktiv komponent. Den bioaktive komponenten kan omfatte et biocid som aktivt virkemiddel. Den bioaktive komponenten kan omfatte et aktivt virkemiddel som hemmer biologisk aktivitet, en såkalt bakteriostat, fungistat eller algistat. Den bioaktive komponenten kan omfatte minst ett aktivt virkemiddel valgt fra en gruppe som utgjøres av en bakteriostat, et baktericid, en fungistat, et fungicid, en algistat og et algicid. Belegget kan ytterligere omfatte en pH regulator.

Oppfinnelsen vedrører videre et fullenergigjenvinningshjul omfattende en slett metallfolie og en korrugert metallfolie. Den slette metallfolien og den korrugerte metallfolien kan være forsynt med et belegg som omfatter et vannsugende middel hvor det vannsugende middel kan utgjøres av et silanbasert middel. Fullenergigjenvinningshjulets slette metallfolie og korrugerte metallfolie kan utgjøres av aluminium.

I et andre aspekt vedrører oppfinnelsen en framgangsmåte for å påføre en avfettet og vasket metallfolie et belegg i et bad, at beleggets tykkelse bestemmes med hjelp av avstrykingsvalser, og at det påførte belegg tørkes ved å føre den belagte metallfolie gjennom en ovn. Badet omfatter et silanbasert middel. Det silanbaserte midlet kan utgjøres av et metalloverflateforbehandlingsmiddel. Badet kan ytterligere omfatte en bioaktiv komponent. Den bioaktive komponenten kan omfatte minst ett aktivt virkemiddel valgt fra en gruppe som utgjøres av en bakteriostat, et baktericid, en fungistat, et fungicid, en algistat og et algicid.

I et tredje aspekt vedrører oppfinnelsen anvendelse av et silanbasert metalloverflateforbehandlingsmiddel som et vannsugende middel i et belegg på en metallfolie anvendt i et fullenergigjenvinningshjul.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform.

Eksempel 1

En 25 cm bred og 50 um tykk forbehandlet aluminiumsfolie ble spolet opp på en spole med en startspolediameter på 15 cm. Forbehandlingen omfattet å avfette aluminiumsfolien og å skylle denne med demineralisert vann. Fra spolen ble folien matet fram og gjennom et bad for påføring av belegg på foliens begge sider. Badet utgjordes av et silanbasert metalloverflateforbehandlingsmiddel. Som silanbasert metalloverflateforbehandlingsmiddel ble anvendt Oxsilan<®>MM-0705 fra Chemetall GmbH fortynnet med demineralisert vann i henhold til produsentens anvisning. Badets pH-verdi ble jevnlig kontrollert med et pH meter. Badets pH-verdi skal i følge produsentens anvisning ligge mellom pH 4,5 og 6,5, og pH kan senkes ved å tilsette Gardobond-Additive H7215, og pH kan økes ved å tilsette Gardobond-Additive H7202 fra Chemetall GmbH.

Fra badet ble folien med en fart på inntil 30 m/min ført gjennom avstrykingsvalser av for så vidt kjent type innstilt slik at det påførte belegget var 4 um tykt på begge sider av folien. Deretter ble foilen ført gjennom en elektrisk IR strålingsovn og varmet opp til omtrent 200 °C. Deretter ble folien ført gjennom en forkjøler, ført over en vannkjølt sylinder og spolet opp på en mottaksspole.

Det påførte metalloverflateforbehandlingsmiddel framviste god vedheft til aluminiumsfolien og løsnet ikke ved korrugering av folien.

Eksempel 2

Samme type folie som beskrevet i eksempel 1, ble forbehandlet, påført et belegg, tør-ket og spolet opp på samme måte som beskrevet i eksempel 1.

Badet utgjordes av Oxsilan<®>MM-0705 fra Chemetall GmbH fortynnet med demineralisert vann i henhold til produsentens anvisning. Til badet var det blandet inn Parmetol DF 19 Forte fra Schiilke & Mayr GmbH. Parmetol utgjorde 1 % av bruksløsningen i badet. Parmetol inneholder to bioaktive komponenter, diuron, CAS-nr. 330-54-1, og carbendazim, CAS-nr. 10605-21-7. Parmetol inneholder 15 - < 25 % diuron og 8 - 12 % carbendazim.

Den påførte blanding av metalloverflateforbehandlingsmiddel og bioaktiv komponent framviste god vedheft til aluminiumsfolien og løsnet ikke ved korrugering av folien.

Ytterligere forsøk har vist at en bruksløsning innblandet med Parmetol, som beskrevet i eksempel 2, til henholdsvis 2 %, 3 %, 4 % og 5 % av bruksløsningen, også framviste god vedheft til aluminiumsfolien og ikke løsnet ved korrugering av folien.

Claims (13)

1. Metallfolie innrettet til å kunne anvendes i et fullenergigjenvinningshjul, hvor metallfolien er forsynt med et belegg og belegget omfatter et vannsugende middel,karakterisert vedat det vannsugende middel utgjøres av et silanbasert middel.

2. Metallfolie i henhold til krav 1,karakterisert vedat metallfolien utgjøres av aluminium.

3. Metallfolie i henhold til krav 1,karakterisert vedat det silanbaserte midlet utgjøres av et metalloverflateforbehandlingsmiddel.

4. Metallfolie i henhold til krav 1,karakterisert vedat belegget ytterligere omfatter en bioaktiv komponent.

5. Metallfolie i henhold til krav 4,karakterisert vedat den bioaktive komponenten omfatter minst ett aktivt virkemiddel valgt fra en gruppe som utgjøres av en bakteriostat, et baktericid, en fungistat, et fungicid, en algistat og et algicid.

6. Metallfolie i henhold til krav log4,karakterisert vedat belegget ytterligere omfatter en pH regulator.

7. Et fullenergigjenvinningshjul omfattende en slett metallfolie og en korrugert metallfolie,karakterisert vedat den slette metallfolien og den korrugerte metallfolien er forsynt med et belegg i henhold til krav 1.

8. Et fullenergigjenvinningshjul i henhold til krav 7,karakterisert vedat den slette metallfolien og den korrugerte metallfolien utgjøres av aluminium.

9. Framgangsmåte for å påføre en avfettet og vasket metallfolie et belegg i et bad, at beleggets tykkelse bestemmes med hjelp av avstrykingsvalser, at det påførte belegg tørkes ved å føre den belagte metallfolie gjennom en ovn,karakterisert vedat badet omfatter et silanbasert middel.

10. Framgangsmåte i henhold til krav 9,karakterisert vedat det silanbaserte midlet utgjøres av et metalloverflateforbehandlingsmiddel.

11. Framgangsmåte i henhold til krav 9,karakterisert vedat badet ytterligere omfatter en bioaktiv komponent.

12. Framgangsmåte i henhold til krav 11,karakterisert vedat den bioaktive komponenten omfatter minst ett aktivt virkemiddel valgt fra en gruppe som utgjøres av en bakteriostat, et baktericid, en fungistat, et fungicid, en algistat og et algicid.

13. Anvendelse av et silanbasert metallforbehandlingsmiddel som et vannsugende middel i et belegg på en metallfolie anvendt i et fullenergigjenvinningshjul.