NO318409B1

NO318409B1 - Fremgangsmate for varme- og fuktighetsveksling mellom to luftstrommer og anordning for dette

Info

Publication number: NO318409B1
Application number: NO20016206A
Authority: NO
Inventors: Paul A Dinnage; Wolfgang Krause; Dietmar Mueller
Original assignee: Munters Europ Ab
Priority date: 2000-04-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2005-03-14
Also published as: US6622508B2; BR0106068B1; WO2001079763A1; DE60104954T2; AU4899201A; ATE274173T1; SE516900C2; BR0106068A; EP1188024A1; JP2003531354A; NO20016206L; US20020129614A1; AU776065B2; MXPA01012592A; NO20016206D0; SE0001443L; DE60104954D1; SE0001443D0; EP1188024B1; CA2370492A1

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for varme- og fuktighetsveksling mellom to luftstrømmer, idet den ene av disse er varm og fuktig, i det minste i en første del av året, idet en første av luftstrømmene føres fra det indre av en bygning til den omgivende luften og en andre av luftstrømmene føres fra den omgivende luften til det indre av bygningen, idet den første luftstrømmen kjøles og deretter overføres gjennom en varmeveksler, hvoretter den overføres til en oppvarmingsanordning og deretter overføres gjennom en avfukter før den slippes ut i den omgivende luften, mens den andre luftstrømmen overføres gjennom avfukteren og deretter gjennom varmeveksleren, hvoretter den kjøles i en kjøleinnretning før den overføres inn i det indre av bygningen.

Oppfinnelsen angår også en anordning for varme- og fuktighetsveksling mellom to luftstrømmer, idet den ene er varm og fuktig, i det minste i en første del av året, idet en første av luftstrømmene er innrettet til å føres fra det indre av en bygning til den omgivende luften og en andre av luftstrømmene er innrettet til å føres fra den omgivende luften til det indre av bygningen, og anordningen omfatter et hus, inndelt i et første og andre kammer, midler for transport av de to luftstrømmer hver for seg inn i kamrene, en innretning for kjøling og fukting av den første luftstrømmen, en følsom varmeveksler for utveksling av varme mellom de to luftstrømmer, en oppvarmingsanordning for oppvarming av den første luftstrømmen og en avfukter for tørking av den andre luftstrømmen, idet den første luftstrømmen er innrettet til å overføres gjennom avfukteren for regenerering av avfukteren.

Anordninger og fremgangsmåter for varme- og fuktighetsveksling mellom to luftstrømmer er kjent. Slike anordninger og fremgangsmåter benyttes for å forbedre inneluften i for eksempel små hus og bygninger, det vil si for å kjøle og tørke uteluften som føres inn i en bygning om sommeren og å oppvarme og fukte luften om vinteren før luften overføres inn i bygningen.

Det er imidlertid et problem når uteluften er varm og fuktig, det vil si når temperaturen er over 35 °C og vanninnholdet i uteluften er høyere enn 11 g/kg luft, ettersom de kjente anordninger ikke kan behandle slik luft på den korrekte måten.

Det er også et problem med energiforbruket, som ofte er ganske høyt. Energien benyttes enten for å regenerere en avfukter om sommeren eller å oppvarme tilførselsluften om vinteren. Produksjonen av energi kan dessuten medføre luftforurensning, og særlig uønsket utslipp av C02.

Det ville derfor være ønskelig å komme frem til en fremgangsmåte og en anordning med hvilke det er mulig å spare energi.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å eliminere de ovenfor nevnte ulemper og å komme frem til en fremgangsmåte og en anordning som vil arbeide under de ovenfor angitte tilstander og med hvilke det også er mulig å minske energiforbruket.

I henhold til et første aspekt ved oppfinnelsen oppnås dette formålet ved at den andre luftstrømmen, før den føres til avfukteren, utveksler varme og fuktighet med den første luftstrømmen før den sistnevnte kjøles.

I henhold til et andre aspekt ved oppfinnelsen oppnås dette formålet ved at en entalpiveksler-innretning er anordnet i huset og innrettet til å behandle den andre luftstrømmen og den første luftstrømmen for veksling av varme og fuktighet mellom luftstrømmene før den andre luftstrømmen overføres gjennom avfukteren og den første luftstrømmen overføres gjennom innretningen for kjøling og fukting.

Et ikke-begrensende eksempel på oppfinnelsen skal beskrives med henvisning tii tegningene, på hvilke figur 1 er en perspektivavbildning av en anordning i henhold til oppfinnelsen, omfattende en nedre husenhet og en øvre husenhet, vist adskilt fra hverandre, figur 2 viser den nedre husenheten i anordningen i henhold til oppfinnelsen sett ovenfra og figur 3 viser den øvre husenheten i anordningen i henhold til oppfinnelsen sett ovenfra.

For bedre forståelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen skai det først beskrives en anordning for utførelse av fremgangsmåten.

Figur 1 viser en anordning i henhold til oppfinnelsen, for varme- og fuktighetsveksling mellom to luftstrømmer, idet en første av luftstrømmene føres fra det indre av en bygning til den omgivende luften og en andre av luftstrømmene føres fra den omgivende luften til det indre av bygningen.

Som det fremgår av figur 1 - 3, i en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, omfatter anordningen et hus 1, 2 som er inndelt i en nedre husenhet 1 og en øvre husenhet 2. Hver av husenhetene er også inndelt i et første og andre kammer, for overføring av de to luftstrømmer hver for seg inn i husenhetene.

I en første driftsmåte, til bruk om sommeren, føres den første luftstrømmen, utgående luft, som er vist med en sammenhengende pil i figur 1-3, inn i et innløp 3 til et første kammer, hvilket innløp 3 er anordnet i en første ende av den nedre husenheten 1, av en vifte 11. Den første luftstrømmen overføres deretter gjennom et filter 12 og deretter gjennom en entalpiveksler-innretning 13, i hvilken de to luftstrømmene veksler varme og fuktighet med hverandre. Fra entalpiveksler-innretningen 13 føres den første luftstrømmen gjennom en innretning 14 for fordampningskjøling, direkte eller indirekte, eller indirekte kjøling, ved bruk av vann eller et annet kjølemiddel, og fukting, i hvilken den første luftstrømmen kjøles og fuktes, og derfra til det første kammeret i den øvre husenheten 2. I dette første kammeret føres den utgående luften gjennom en følsom varmeveksler 21 av tverrstrømnings- eller rotasjonstypen, for veksling av varme bare med den andre luftstrømmen, deretter gjennom en oppvarmingsanordning 22 og til slutt gjennom en avfukter 23. Den første luftstrømmen eller bare en del av den første luftstrømmen, som er oppvarmet i oppvarmingsanordningen 22, benyttes for å regenerere avfukteren 23, som fortrinnsvis er en tørkeavfukter av rotortypen. Den første luftstrømmen slippes deretter ut gjennom et utløp 5 i det første kammeret, til den omgivende luften.

Den andre luftstrømmen, uteluften, som er vist med en stiplet pil i figur 1-3, føres inn i et innløp (ikke vist) til det andre kammeret, hvilket innløp er anordnet i den andre enden av den nedre husenheten 1, av en vifte 24 (se figur 3). Den andre luftstrømmen transporteres deretter gjennom et filter 15 og fra filteret 15 gjennom den ovenfor nevnte entalpiveksler-innretningen 13. Deretter overføres den andre luftstrømmen til det andre kammeret i den øvre husenheten 2 og gjennom avfukteren 23, deretter gjennom varmeveksleren 21 og til slutt gjennom en andre oppvarmingsanordning 25 og en andre fukter 26, før den slippes ut gjennom et utløp 6 i det andre kammeret, inn i bygningen. Oppvarmingsanordningen 25 og fukteren 26 benyttes ikke ved drift om sommeren. Fukteren 26 kan benyttes som et andre trinn for kjøling ved denne driften. I dette tilfellet er fukteren 26 erstattet av en kjøleinnretning uten fukteegenskaper.

Funksjonen ti! den følsomme varmeveksleren 21 er å utveksle varme og ingen eller meget lite fuktighet mellom de to luftstrømmer.

Ved den andre driftsmåten, om vinteren, er den følsomme varmeveksleren, innretningen 14 for kjøling og fukting og oppvarmingsanordningen 22 og rotasjonen av tørkerotoren

23 satt ut av drift, og dersom den følsomme varmeveksleren er en tverrstrømnings-varmeveksler 21, føres den første luftstrømmen i bypass forbi denne varmeveksleren gjennom en ledning 27 som kan stenges av et spjeld (ikke vist), hvilket muliggjør at systemet kan virke som en oppvarmingsanordning og fuktighetsgjenvinningsinnretning ved bruk av entalpirotoren 13 bare for dette formål. Imidlertid, dersom temperaturen i den første luftstrømmen under disse tilstander er under omtrent + 3 °C etter at den har passert varmeveksleren 21, overføres en viss mengde av luftstrømmen gjennom varmeveksleren 21 for å unngå at det dannes is på oppvarmingsanordningen 22, ettersom oppvarmingsanordningen ikke benyttes ved denne driftsmåten. Oppvarmingsanordningen 25 og fukteren 26 benyttes ved denne driftsmåten for å varme og fukte den første luftstrømmen for å forbedre de innendørs tilstander.

De to oppvarmingsanordningene 22, 25 i anordningen i henhold til oppfinnelsen benytter fortrinnsvis fjernvarme for å oppvarme den første og andre luftstrømmen. Det vil imidlertid forstås av fagfolk på området at andre typer energi, særlig billige former, slik som vann oppvarmet med naturgass eller ved soloppvarming, eller andre kilder for spillvarme, kan benyttes for oppvarming av oppvarmingsanordningene.

I andre utførelser av oppfinnelsen kan entalpiveksler-innretningen 13 være et entalpihjui eller en tverrstrømnings-entalpivekslerblokk. Likeledes kan innretningen 14 være en fordampningskjøler eller en annen type kjøleinnretning som benytter indirekte kjøling, i hvilken det benyttes vann eller et annet kjølemiddel eller -medium, og varmeveksleren 21 kan være et følsomt vekslerhjul eller en tverrstrømnings-varmeveksler av platetypen. Dessuten kan fukteren 26 ved driftsmåten om sommeren erstattes av en kjøleinnretning uten fukteegenskaper og ved driftsmåten om vinteren av en fukter mer eller mindre uten kjøleegenskaper.

Dessuten er avfukteren 23 fortrinnsvis en tørkerotor, men kan være hvilken som helst annen type avfukter.

I en annen utførelse av oppfinnelsen kan fukteren 14 og den følsomme varmeveksleren 21 erstattes av en enkelt duggpunkt-vekslerinnretning, det vil si en indirekte fordampningskjøler, som benyttes for å kjøle tilførselsluften.

I andre utførelser av oppfinnelsen er den nevnte entalpiveksler-innretningen, avfukteren og varmeveksleren utstyrt med midler for kapasitetsregulering, slik det er kjent for fagfolk.

Dessuten, i utførelser som benytter tverrstrømnings- i stedet for rotasjonsvarmeveksler eller entalpiveksler-innretninger kan spjeld (ikke vist) være anordnet for å lede luften i bypass rundt disse innretninger eller grupper av innretninger, i hvilke vekslerne inngår som middel for kapasitetsregulering.

Fordelen med anordningen i henhold til oppfinnelsen er at den har meget lavt energiforbruk sammenlignet med kjente anordninger, at den bevirker individuell regulering etter behovene for fuktighet og kjøling og at den kan arbeide ved høyere spesifikke fuktigheter i omgivelsene enn kjente kjøleinnretninger av tørketypen.

Fremgangsmåten i henhold tii oppfinnelsen skal i det følgende først beskrives i forbindelse med driftsmåten for sommer.

Den første luftstrømmen, utstrømmende luft, føres først, sett i strømningsretningen til luftstrømmen, gjennom innløpet 3 til det første kammeret til den nedre husenheten 1 av viften 11, hvoretter den overføres gjennom filteret 12 og entalpiveksler-innretningen 13. Deretter overføres den første luftstrømmen gjennom innretningen 14 for kjøling og fukting, fra hvilken den føres til det første kammeret i den øvre husenheten 2. I den øvre husenheten 2 overføres den gjennom tverrstrømnings-varmeveksleren 21, oppvarmingsanordningen 22 og avfukteren 23, hvoretter den strømmer ut gjennom utløpet 5, til den omgivende luften.

Den andre luftstrømmen, uteluft, føres først, sett i strømningsretningen til luftstrømmen, gjennom innløpet (ikke vist) til det andre kammeret i den nedre husenheten 1, av viften 24, og deretter gjennom filteret 15 og entalpiveksler-innretningen 13. Derfra overføres den andre luftstrømmen til det andre kammeret i den øvre husenheten 2. I den øvre husenheten 2 overføres den andre luftstrømmen gjennom avfukteren 23, tverrstrømnings- varmeveksleren 21, den andre oppvarmingsanordningen 25 og den andre fukteren 26, hvoretter den slippes ut gjennom utløpet 6 og inn i bygningen.

I den andre driftsmåten, om vinteren, føres den første luftstrømmen, utstrømmende luft, på samme måten som ved den første driftsmåten, med det unntak at luftstrømmen ikke passerer gjennom varmeveksleren 21, eller en liten mengde passerer gjennom denne varmeveksleren i det tilfellet at temperaturen i strømmen er under omtrent + 3 °C når luftstrømmen kommer til oppvarmingsanordningen 22, for å unngå isdannelse på oppvarmingsanordningen, ettersom den ikke benyttes ved denne driftsmåten. Den andre luftstrømmen overføres gjennom den nedre og øvre husenheten 1, 2 på samme måten som ved den første driftsmåten.

Claims

1. Fremgangsmåte for varme- og fuktighetsveksling mellom to luftstrømmer, idet den ene av disse er varm og fuktig, i det minste i en første del av året, idet en første av luftstrømmene føres fra det indre av en bygning til den omgivende luften og en andre av luftstrømmene føres fra den omgivende luften til det indre av bygningen, idet den første luftstrømmen kjøles og deretter overføres gjennom en varmeveksler, hvoretter den overføres til en oppvarmingsanordning og deretter overføres gjennom en avfukter før den slippes ut i den omgivende luften, mens den andre luftstrømmen overføres gjennom avfukteren og deretter gjennom varmeveksleren, hvoretter den kjøles i en kjøleinnretning før den overføres inn i det indre av bygningen, karakterisert ved at den andre luftstrømmen, før den føres til avfukteren, utveksler varme og fuktighet med den første luftstrømmen før den sistnevnte kjøles.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, ved hvilken den andre luftstrømmen, i det minste i en andre del av året, er kaldere og har mindre absolutt fuktighet enn den første luftstrømmen, karakterisert ved at den første luftstrømmen bare utveksler varme og fuktighet med den andre luftstrømmen.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at den andre luftstrømmen overføres gjennom en andre oppvarmingsanordning etter å ha blitt overført gjennom varme- og fuktighetsveksleren.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at den andre luftstrømmen overføres gjennom en andre fukter før eller etter å ha blitt overført gjennom den andre oppvarmingsanordningen.

5. Anordning for varme- og fuktighetsveksling mellom to luftstrømmer, idet den ene er varm og fuktig, i det minste i en første del av året, idet en første av luftstrømmene er innrettet til å føres fra det indre av en bygning til den omgivende luften og en andre av luftstrømmene er innrettet til å føres fra den omgivende luften til det indre av bygningen, og anordningen omfatter et hus (1, 2) inndelt i et første og andre kammer, midler (11, 24) for transport av de to luftstrømmer hver for seg inn i kamrene, en innretning (14) for kjøling og fukting av den første luftstrømmen, en følsom varmeveksler (21) for utveksling av varme mellom de to luftstrømmer, en oppvarmingsanordning (22) for oppvarming av den første luftstrømmen og en avfukter (23) for tørking av den andre luftstrømmen, idet den første luftstrømmen er innrettet til å overføres gjennom avfukteren (23) for regenerering av avfukteren, karakterisert ved at en entalpiveksler-innretning (13) er anordnet i huset (1, 2) og innrettet til å behandle den andre luftstrømmen og den første luftstrømmen for veksling av varme og fuktighet mellom luftstrømmene før den andre luftstrømmen overføres gjennom avfukteren (23) og den første luftstrømmen overføres gjennom innretningen (14) for kjøling og fukting.

6. Anordning som angitt i krav 5, idet den andre luftstrømmen, i det minste i en andre del av året, er kaldere og har mindre absolutt fuktighet enn den første luftstrømmen, karakterisert ved at varmeveksleren (21) og avfukteren (23) er passive i denne andre delen av året, enten ved at rotasjonen til varmeveksleren eller entalpivekseleren er stanset eller ved at luftstrømmen føres i bypass utenfor innretningene, eller at innretningene er stasjonære innretninger av blokktype via en rekke spjeld.

7. Anordning som angitt i krav 5 eller 6, karakterisert ved at entalpiveksler-innretningen (13) er et entalpihjul.

8. Anordning som angitt i krav 5 eller 6, karakterisert ved at entalpiveksler-innretningen (13) er en tverrstrømnings-entalipivekslerblokk.

9. Anordning som angitt i krav 5 eller 6, karakterisert ved at den følsomme varmeveksleren (21) er et følsomt varmevekslerhjul.

10. Anordning som angitt i krav 5 eller 6, karakterisert ved at den følsomme varmeveksleren (21) er en tverrstrømnings-varmeveksler.

11. Anordning som angitt i krav 5, karakterisert ved at en kjøleinnretning er anordnet i det andre kammeret, etter varmeveksleren (21), sett i strømningsretningen til den andre luftstrømmen.

12. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at en andre oppvarmingsanordning (25) er anordnet i det andre kammeret, etter den følsomme varmeveksleren (21) sett i strømningsretningen til den andre luftstrømmen.

13. Anordning som angitt i krav 13, karakterisert ved at den andre fukteren (26), ved driftsmåten om sommeren, er en kjøleinnretning uten fukteegenskaper.