PL194342B1 - Jednostka niezależna do wymiany ciepła, zwłaszczado wentylacji budynku - Google Patents

Abstract

1. Jednostka niezalezna do wymiany ciepla, zwlaszcza do wentylacji budynku, przeznaczo- na do umieszczenia wewnatrz budynku i zawie- rajaca obudowe zaopatrzona w scianki ograni- czajace dwa przejscia dla czynnika majace przekrój w postaci pofaldowanej, i srodki do cyrkulacji powietrza wywolujace krazenie w prze- ciwpradzie w tych dwóch przejsciach, z jednej strony, strumienia swiezego powietrza pobiera- nego z zewnatrz budynku i, z drugiej strony, strumienia nieczystego powietrza pobieranego z wnetrza tego budynku, przy czym scianki ogra- niczajace przejscia dla tego czynnika zawieraja cienka gietka folie tworzaca faldy, znamienna tym, ze scianki ograniczajace przejscia dla czyn- nika zawierajace folie (30) tworzaca faldy (32) odksztalcaja sie zaleznie od odpowiednich ci- snien strumienia swiezego powietrza (AN) i stru- mienia nieczystego powietrza (AV), oraz tym, ze ………………………………............................ PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest jednostka niezależna do wymiany ciepła, zwłaszcza do wentylacji budynku, która przeznaczona jest do umieszczenia wewnątrz budynku dla zapewnienia, na przykład, wentylacji i/lub klimatyzacji pomieszczenia znajdującego się wewnątrz tego budynku.

Przedmiotem wynalazku jest w szczególności jednostka niezależna do wymiany ciepła, która zawiera obudowę zaopatrzoną w ścianki ograniczające dwa przejścia dla czynnika, mające przekrój w postaci pofałdowanej i środki do cyrkulacji powietrza powodujące krążenie w przeciwprądzie w tych dwóch przejściach czynnika, z jednej strony, strumienia świeżego powietrza pobieranego z zewnątrz budynku i, z drugiej strony, strumienia nieczystego powietrza pobieranego z wnętrza budynku.

Jednostka niezależna tego rodzaju opisana jest we francuskim opisie patentowym nr 86 17714.

Ta znana jednostka zapewnia wentylację i/lub klimatyzację obszaru albo pomieszczenia wewnątrz budynku wymieniając ciepło pomiędzy czynnikiem pierwotnym i czynnikiem wtórnym, a mianowicie odpowiednio świeżym powietrzem pobieranym z zewnątrz i nieczystym powietrzem pobieranym z wnętrza budynku.

Powietrze świeże lub zewnętrzne doprowadzane do budynku może być, zależnie od przypadku, podgrzewane lub chłodzone przez nieczyste powietrze wewnętrzne przeznaczone do usunięcia na zewnątrz budynku. Wentylacja obszaru lub pomieszczenia jest zatem dokonywana bez powodowania znacznych zmian temperatury wewnątrz budynku.

W tej znanej jednostce, dwa przejścia czynnika zwane kanałami, utworzone wewnątrz obudowy, oddzielone są od siebie ścianką pofalowaną, na ogół metalową, która nie zawsze jest łatwa do czyszczenia.

Wynalazek zmierza zwłaszcza do wykonania jednostki niezależnej do wymiany ciepła wymienionego rodzaju, która wykorzystywałaby inne materiały łatwe do czyszczenia, i która mogłaby być wykonana w sposób prosty i niekosztowny, i umożliwiałyby różne sposoby działania, z lub bez odzyskiwania ciepła.

Cel ten osiągnięto przez wykonanie jednostki niezależnej do wymiany ciepła według wynalazku.

Zgodnie z wynalazkiem, jednostka niezależna do wymiany ciepła przeznaczona do umieszczenia wewnątrz budynku i zawierająca obudowę zaopatrzoną w ścianki ograniczające dwa przejścia dla czynnika mające przekrój w postaci pofałdowanej, i środki do cyrkulacji powietrza wywołujące krążenie w przeciwprądzie w tych dwóch przejściach, z jednej strony, strumienia świeżego powietrza pobieranego z zewnątrz budynku i, z drugiej strony, strumienia nieczystego powietrza pobieranego z wnętrza tego budynku, przy czym ścianki ograniczające przejścia dla tego czynnika zawierają cienką giętką folię tworzącą fałdy, charakteryzuje się tym, że ograniczające przejścia dla czynnika zawierające folię tworzącą fałdy odkształcają się zależnie od odpowiednich ciśnień strumienia świeżego powietrza i strumienia nieczystego powietrza, oraz tym, że środki do cyrkulacji powietrza zawierają w tej jednostce niezależnej do wymiany ciepła co najmniej jeden tłoczący wentylator, który to wentylator usytuowany jest w środkowym obszarze obudowy i wciąga do budynku strumień świeżego powietrza z zewnątrz, oraz dwa wyciągowe wentylatory tej jednostki niezależnej do wymiany ciepła usytuowane odpowiednio w dwóch końcowych obszarach obudowy, które usuwają na zewnątrz budynku strumień nieczystego powietrza pochodzącego z wnętrza budynku, a także tym, że zawiera tablicę sterowniczą, która selektywnie włącza lub wyłącza tłoczący wentylator lub wentylatory oraz jeden i/lub drugi z wyciągowych wentylatorów, co zapewnia jednostce działanie z wymianą ciepła, gdy dwa wyciągowe wentylatory są włączone, i działanie bez wymiany ciepła, gdy jeden z wyciągowych wentylatorów jest włączony, a drugi pozostaje wyłączony.

Korzystnie, folia jest ukształtowana z materiału, który jest powietrzno-szczelny, takiego jak tkanina, włóknina, folia z tworzywa sztucznego, papier lub podobna powłoka.

Korzystnie, materiał folii jest ponadto szczelny dla pary wodnej.

Korzystnie, materiał folii jest ponadto przepuszczalny dla pary wodnej.

Korzystnie, obudowa jest na ogół podłużna, a fałdy giętkiej folii mają tworzące, które są zasadniczo równoległe, i które biegną w kierunku wzdłużnym obudowy.

Korzystnie, obudowa ustawiona jest pionowo, a tworzące fałd folii są zasadniczo pionowe.

Korzystnie, obudowa ma na ogół ustawienie pionowe, a dwa wyciągowe wentylatory usytuowane są, odpowiednio, w części górnej i w części dolnej tej obudowy.

Korzystnie jest, jeśli jednostka taka zawiera dwa wymienniki ciepła skojarzone odpowiednio z dwoma wyciągowymi wentylatorami, z których każdy zawiera giętką folię.

PL 194 342 B1

Zaletą rozwiązania jest to, że oddzielanie od siebie przejść czynnika, zwanych kanałami, uzyskiwane jest przez giętką folię tworzącą fałdy. Giętka folia jest lekka i może być łatwo czyszczona, na przykład, przez zwykłe mycie, albo też może być łatwo wymieniona na nową folię.

Ponadto, z uwagi na swoją giętkość, fałdy folii są łatwo odkształcalne tak, że przekroje odpowiednich przejść dla czynnika mogą ulegać zmianie w zależności od odpowiednich wydatków strumienia świeżego powietrza i strumienia nieczystego powietrza.

Zaletą rozwiązania jest też to, że materiał folii może być albo paroszczelny, jeśli nie jest pożądane utrzymanie wzajemnego oddziaływania na siebie obydwu strumieni powietrza, albo przepuszczalny dla pary wodnej, co umożliwia wówczas odzyskanie części pary wodnej zawartej w nieczystym powietrzu usuwanym na zewnątrz budynku.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia jednostkę niezależną do wymiany ciepła według wynalazku w widoku z boku, przyłożoną do ściany wewnątrz budynku, fig. 2 przedstawia przekrój wzdłuż linii II-II oznaczonej na fig. 1, fig. 3 przedstawia w powiększeniu przekrój wzdłuż linii III-III oznaczonej na fig. 1, fig. 4 przedstawia w sposób schematyczny inny sposób działania jednostki z fig. 1, w widoku z boku, fig. 5 przedstawia przekrój wzdłuż linii V-V oznaczonej na fig. 4, fig. 6 przedstawia przekrój wzdłuż linii VI-VI oznaczonej na fig. 4, fig. 7 przedstawia przekrój wzdłuż linii VII-VII oznaczonej na fig. 4, fig. 8 przedstawia inny sposób działania jednostki z fig. 4, w widoku z boku, fig. 9 przedstawia przekrój wzdłuż linii IX-IX oznaczonej na fig. 8, fig. 10 przedstawia przekrój wzdłuż linii X-X oznaczonej na fig. 8, a fig. 11 przedstawia przekrój wzdłuż linii XI-XI oznaczonej na fig. 8.

Na fig. 1 do 3 przedstawiono jednostkę niezależną 10 do wymiany ciepła przeznaczoną do umieszczenia wewnątrz budynku i przymocowaną do ściany M tego budynku.

Ta jednostka niezależna 10ma postać obudowy 12 o kształcie podłużnym, która może mieć, na przykład, wysokość H rzędu 200 cm, szerokość L rzędu 30 cm i głębokość P rzędu 15 cm.

Obudowa 12 usytuowana jest zwykle pionowo i ograniczona jest dwiema ściankami bocznymi 11 i 13, ścianką przednią 15, ścianką tylną 17, ścianką górną 16 i ścianką dolną 18 (fig. 3). Ponadto, obudowa 12 ograniczona jest w połowie wysokości osłaniającą ścianką 14 wystającą z obydwu stron ścianek bocznych, w celu utworzenia miejscowego poszerzenia.

Obudowa 12 przedłużona jest po bokach, w swojej części środkowej odpowiadającej osłaniającej ściance 14, przez kanał 20 tworzący osłonę i przeznaczony do przejścia przez ścianę M na zewnątrz EXT budynku (fig. 2 i 3). Kanał 20, który tworzy integralną część obudowy 12 wprowadzony jest w tym celu w otwór 22 wstępnie wykonany na całej grubości ściany M.

Kanał 20 ma tu przekrój kwadratowy określony przez boki o długości l, przy czym długość l jest większa od wymiaru L, i podzielony jest przez ściankę działową 24 na dwa kanały 26 i 28. Kanał 26 przeznaczony jest do doprowadzania do obudowy 12 strumienia świeżego powietrza AN (powietrze z zewnątrz) pobieranego z zewnątrz budynku. Kanał 28 przeznaczony jest do usuwania na zewnątrz strumienia powietrza nieczystego AV (powietrza wewnętrznego) znajdującego się w obudowie 12 i pochodzącego z wnętrza budynku.

Wewnątrz obudowy 12 umieszczona jest giętka i cienka folia 30 mająca fałdy 32 jak w zasłonie lub tym podobne ukształtowanie. Fałdy mają w tym przypadku tworzące zasadniczo wzajemnie równoległe i biegną w kierunku wzdłużnym obudowy, czyli tworzące, które są zasadniczo pionowe. Folia 30 przeznaczona jest do utworzenia ścianki działowej wymiennika ciepła ograniczając, z jednej strony, przejście 34 czynnika połączone z kanałem 26 dla zachowania cyrkulacji strumienia świeżego powietrza AN oraz, z drugiej strony, przejście 36 połączone z kanałem 28 dla zachowania cyrkulacji strumienia powietrza nieczystego AV. Przejścia 34 i 36 umożliwiają cyrkulację w przeciwprądzie dwóch strumieni powietrza, które stanowią odpowiednio strumień pierwotny i strumień wtórny, aby umożliwić wymianę ciepła pomiędzy nimi. Folia 30 wykonana jest z materiału powietrznoszczelnego, takiego jak, na przykład, tkanina, włóknina, folia z tworzywa sztucznego, papier lub podobna powłoka.

Taki materiał jest bardzo lekki i może być łatwo wyjęty z obudowy, bądź w celu uprania, na przykład, w pralce w przypadku tkaniny lub folii z tworzywa sztucznego, bądźw celu zwykłej wymiany na nową folię. Ponadto, jak to zostanie wyjaśnione poniżej, fałdy folii, z powodu swojej giętkości, mogą ulegać odkształceniu z powodu ciśnienia, odpowiednio, strumienia świeżego powietrza AN i strumienia nieczystego powietrza AV, aby zapewnić sterowane otwarcie lub zamknięcie jednego lub drugiego z przejść 34 i 36, w zależności od żądanego trybu pracy.

PL 194 342 B1

Materiał, z którego wykonana jest folia 30, może być albo nieprzepuszczalny dla pary wodnej albo przepuszczalny dla pary wodnej, aby odzyskać część pary wodnej zawartej w usuwanym powietrzu. Jest to konieczne, w celu utrzymania pewnego stopnia wilgotności wewnątrz budynku.

Jednostka niezależna 10 według wynalazku, zawiera ponadto środki zapewniające cyrkulację strumienia świeżego powietrza AN i strumienia nieczystego powietrza AV. Wewnątrz kanału 26 zamontowany jest tłoczący wentylator 38, który wprowadza do wnętrza budynku strumień świeżego powietrza AN pobieranego z zewnątrz.

Strumień świeżego powietrza AN wpływa do obudowy 12, a zwłaszcza do przejścia 34. Dzieli się on na strumień górny ANS i strumień dolny ANF (fig. 1 i 2). Strumień górny ANS jest strumieniem wznoszącym, który opuszcza obudowę 12 przez co najmniej jeden otwór 40 wykonany w części górnej obudowy 12, podczas gdy strumień dolny ANF jest strumieniem opadającym, który opuszcza obudowę przez co najmniej jeden otwór 42 wykonany w części dolnej tej obudowy.

Ponadto, wewnątrz obudowy 12 zamontowane są jeszcze dwa wentylatory, a mianowicie wentylator 44 w części górnej i wentylator 46 w części dolnej tej obudowy (fig. 1). Wentylator 44 usytuowany jest poniżej ścianki górnej 16, która posiada otwór 48 umożliwiający przejście strumienia nieczystego powietrza AV, a wentylator 46 usytuowany jest powyżej ścianki dolnej 18, która posiada otwór 50 umożliwiający przejście strumienia nieczystego powietrza AV.

Jak to zostanie objaśnione poniżej, uruchomiony może zostać jeden i/lub drugi z wentylatorów 44 i 46. Wówczas, gdy uruchomiony jest wentylator 44, strumień nieczystego powietrza lub strumień górny AVS cyrkuluje w sposób opadający i przechodzi przez kanał 28 celem wydostania się w kierunku na zewnątrz. Natomiast, gdy uruchomiony jest wentylator 46, strumień nieczystego powietrza pobierany jest w części dolnej budynku i stanowi strumień wznoszący lub strumień dolny AVF, który opuszcza obudowę 12 przez kanał 28 celem wydostania się w kierunku na zewnątrz.

Zatem, w każdym przypadku, przeprowadza się wymianę powietrza przez cyrkulację w przeciwprądzie świeżego powietrza pobieranego z zewnątrz budynku i nieczystego powietrza pobieranego z wnętrza budynku, albo przez część górną, albo przez część dolną, lub też przez obie te części jednocześnie.

Wentylatory 38, 44 i 46 połączone są z tablicą sterowniczą 52 przedstawioną schematycznie na fig. 1, która może być umieszczona bezpośrednio w pobliżu obudowy 12 lub z nią zintegrowana.

Tablica sterownicza 52 może zapewnić sterowanie selektywne tych trzech wentylatorów w zależności od żądanego trybu pracy, które może odbywać się albo ręcznie, albo automatycznie, ewentualnie z uwzględnieniem wysokości temperatury wewnątrz i/lub na zewnątrz budynku.

Nawiązując obecnie do fig. 4 i 5, które odpowiadają fig. 1i 2, należy zauważyć, że przedstawiają one schematycznie jednostkę niezależną 10 działającą jako wymiennik ciepła. W takim trybie pracy, wszystkie trzy wentylatory 38, 44 i 46 pozostają włączone. Oznacza to, że strumienia świeżego powietrza AN pobierany z zewnątrz wprowadzany jest do, odpowiednio, obszaru w części górnej i w części dolnej, przez otwory 40 i 42 obudowy. Jednocześnie, z uwagi na to, że wentylatory 44 i 46 pozostają włączone, strumień nieczystego powietrza AV pobierany jest u góry i u dołu poprzez otwory 48 i 50, i jest usuwany na zewnątrz budynku przez kanał 28. Ponieważ wentylatory są włączone, obydwa przejścia 34 i 36 znajdują się pod ciśnieniem, a fałdy 32 folii 30 ograniczają, z obydwu stron, otwarte kanały zapewniając odpowiednią cyrkulację dwóch czynników (fig. 6 i 7).

Z powodu tak przeprowadzonej wymiany ciepła, strumień świeżego powietrza AN, który wprowadzany jest do takiego obszaru, jest chłodzony lub ogrzewany zależnie od potrzeby, przez wymianę ciepła ze strumieniem nieczystego powietrza AV, który pobierany jest z budynku i usuwany na zewnątrz.

Nawiązując obecnie do fig. 8 i 9, które odpowiadają fig.4 i 5, należy zauważyć, że dotyczą one innego trybu pracy, bez odzyskiwania ciepła.

W przykładzie wykonania, główny tłoczący wentylator 38 (wentylator centralny) jest w trakcie działania, wentylator 44 (wyciągowy) jest również w trakcie działania, zaś wentylator 46 (wyciągowy) jest zatrzymany, co skutkuje naruszeniem równowagi w działaniu.

Wynika stąd, jak to można zauważyć na fig. 10 i 11, że fałdy folii 30 przyjmują różne kształty zależnie od tego czy znajdują się powyżej kanału 20 (patrz fig. 10), czy też poniżej tego kanału (patrz fig. 11).

W położeniu powyżej kanału 20, obydwa przejścia 34 i 36 czynnika poddane są działaniu ciśnienia, jeśli odpowiadające im kanały pozostają otwarte, zarówno od strony przejścia 34 jak i od strony przejścia 36, co zapewnia słabą wymianę ciepła pomiędzy wznoszącym strumieniem świeżego powietrza ANS i opadającym strumieniem nieczystego powietrza AVS znajdującego się w części górnej.

PL 194 342 B1

Natomiast, poniżej kanału 20, z uwagi na fakt, że wentylator 46 jest zatrzymany, istnieje znaczna różnica ciśnień pomiędzy przejściami 34 i 36 czynnika. Wobec tego, że przez przejście 34 przechodzi strumień powietrza pod ciśnieniem wówczas, gdy przez przejście 36 nie przechodzi strumień powietrza pod ciśnieniem, kanały tego ostatniego przejścia zamykają się, co przeszkadza w wymianie ciepła. Wynika stąd, że praktycznie żadne powietrze nieczyste nie jest pobierane z części dolnej obudowy. Oczywiście, możliwe jest zatrzymanie wentylatora 44 w części górnej i uruchomienie wentylatora 46 usytuowanego w części dolnej obudowy 12.

Możliwe jest też działanie wentylatorów 44 i 46 w sposób przemienny, przy uruchomieniu tłoczącego wentylatora 38, zależnie od sposobu działania żądanego przez użytkownika.

Również ten sposób działania może być uzyskany przez sterowanie automatyczne, na przykład, za pomocą termostatu.

Zatem, należy rozumieć, że wówczas, gdy obydwa wentylatory 44 i 46 są włączone, wymiana powietrza następuje z odzyskiwaniem ciepła. Natomiast, jeśli pracuje tylko jeden z tych wentylatorów, wymiana powietrza następuje bez odzyskiwania ciepła.

Wówczas, gdy w trakcie pracy znajdują się wszystkie wentylatory, kanały ograniczone z obydwu stron folii otwarte są na całej swej długości sprawiając, że powietrze cyrkuluje normalnie z dwóch stron folii i, że zachodzi wymiana ciepła.

Wówczas, gdy tylko jeden z wentylatorów jest w trakcie pracy, dochodzi do naruszenia równowagi. Tylko kanały znajdujące się pod ciśnieniem pozostają otwarte podczas, gdy inne kanały są praktycznie zamknięte. Kanał otwarty ma powiększony przekrój (praktycznie podwójnie), a więc odznacza się znaczną przepływością. Jednak tam, gdzie nie ma podwójnego przepływu, nie zachodzi wymiana ciepła.

Oczywiście, wynalazek nie jest ograniczony do wyżej opisanych przykładów i obejmuje także inne warianty wykonania. Zatem, należy założyć, że obudowa może być usytuowana w położeniu zasadniczo poziomym, z wentylatorami 44 i 46 umieszczonymi na tej samej wysokości.

Również dobrze, można przewidzieć wykonanie obudowy utworzonej z dwóch części, z których każda tworzy wymiennik ciepła zawierający giętką folię i jeden lub więcej wentylatorów wyciągowych. W takim przypadku, każdy wymiennik ciepła może zawierać swoją własną obudowę i swój wentylator tłoczący i wentylator wyciągowy.

Claims (8)

1. Jednostka niezależna do wymiany ciepła, zwłaszcza do wentylacji budynku, przeznaczona do umieszczenia wewnątrz budynku i zawierająca obudowę zaopatrzoną w ścianki ograniczające dwa przejścia dla czynnika mające przekrój w postaci pofałdowanej, i środki do cyrkulacji powietrza wywołujące krążenie w przeciwprądzie w tych dwóch przejściach, z jednej strony, strumienia świeżego powietrza pobieranego z zewnątrz budynku i, z drugiej strony, strumienia nieczystego powietrza pobieranego z wnętrza tego budynku, przy czym ścianki ograniczające przejścia dla tego czynnika zawierają cienką giętką folię tworzącą fałdy, znamienna tym, że ścianki ograniczające przejścia dla czynnika zawierające folię (30) tworzącą fałdy (32) odkształcają się zależnie od odpowiednich ciśnień strumienia świeżego powietrza (AN) i strumienia nieczystego powietrza (AV), oraz tym, że środki do cyrkulacji powietrza zawierają w tej jednostce niezależnej (10) do wymiany ciepła co najmniej jeden tłoczący wentylator (38), który to wentylator (38) usytuowany jest w środkowym obszarze obudowy (12) i wciąga do budynku strumień świeżego powietrza (AN) z zewnątrz, oraz dwa wyciągowe wentylatory (44, 46) tej jednostki niezależnej (10) do wymiany ciepła usytuowane odpowiednio w dwóch końcowych obszarach obudowy (12), które usuwają na zewnątrz budynku strumień nieczystego powietrza (AV) pochodzącego z wnętrza budynku, a także tym, że zawiera tablicę sterowniczą (52), która selektywnie włącza lub wyłącza tłoczący wentylator lub wentylatory (38) oraz jeden i/lub drugi z wyciągowych wentylatorów (44, 46), co zapewnia jednostce działanie z wymianą ciepła, gdy dwa wyciągowe wentylatory są włączone, i działanie bez wymiany ciepła, gdy jeden z wyciągowych wentylatorów (44, 46) jest włączony, a drugi pozostaje wyłączony.

2. Jednostka według zastrz. 1, znamienna tym, że folia (30) jest ukształtowana z materiału, który jest powietrznoszczelny, takiego jak tkanina, włóknina, folia z tworzywa sztucznego, papier lub podobna powłoka.

PL 194 342 B1

3. Jednostka według zastrz. 2, znamienna tym, że materiał folii (30) jest ponadto szczelny dla pary wodnej.

4. Jednostka według zastrz. 2, znamienna tym, że materiał folii (30) jest ponadto przepuszczalny dla pary wodnej.

5. Jednostka według zastrz. 1, znamienna tym, że obudowa (12) jest na ogół podłużna, a fałdy (32) giętkiej folii (30) mają tworzące, które są zasadniczo równoległe, i które biegną w kierunku wzdłużnym obudowy (12).

6. Jednostka według zastrz. 5, znamienna tym, że obudowa (12) ustawiona jest pionowo, a tworzące fałd (32) folii (30) są zasadniczo pionowe.

7. Jednostka według zastrz. 6, znamienna tym, że obudowa (12) ma na ogół ustawienie pionowe, a dwa wyciągowe wentylatory (44, 46) usytuowane są, odpowiednio, w części górnej i w części dolnej tej obudowy.

8. Jednostka według zastrz. 7, znamienna tym, że zawiera dwa wymienniki ciepła skojarzone odpowiednio z dwoma wyciągowymi wentylatorami (44, 46), z których każdy zawiera giętką folię (30).