PL209189B1 - Centrala wentylacyjna z odzyskiem ciepła - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest centrala wentylacyjna z odzyskiem ciepła przeznaczona do obróbki powietrza w systemie wentylacji wymuszonej na drodze mechanicznej wymiany powietrza.

Odpowiednia konstrukcja centrali i jej obudowy wykonanej z niemetalowych materiałów, pozwala montować ją w pomieszczeniach mieszkalnych czy zrównanych gabarytowo pomieszczeniach użyteczności publicznej.

Aktualny stan techniki dotyczący budowy urządzeń wentylacyjno - klimatyzacyjnych w tym z odzyskiem ciepła, wskazuje na różnice pomiędzy konstrukcją i kształtem obudowy a zwłaszcza na zastosowaniu materiału konstrukcyjnego, z którego wykonana jest obudowa.

Przykład cienkościennej metalowej obudowy urządzeń klimatyzacyjno - wentylacyjnych przedstawia polski opis patentowy nr 181006.

Obudowa składa się z zewnętrznego elementu ukształtowanego z jednolitej płyty w profil odpowiadający przekroju poprzecznym literze „U”. Profil ten jest połączony rozłącznie z wewnętrznym elementem wykonanego z jednolitej płyty w kształcie odpowiadającym profilowi zewnętrznemu elementu. Wykrój zewnętrznego elementu nadaje powierzchniom bocznych krawędzi po ich uformowaniu, kształt poprzecznego profilu zbliżonego do litery „U”. Boczne krawędzie wewnętrznego elementu mają kołnierzowe zakończenia pod nakładkowe połączenia z powierzchniami bocznych krawędzi zewnętrznego elementu. W przestrzeni między zewnętrznym elementem i wewnętrznym elementem znajduje się termoizolacyjny materiał. Na czołowej powierzchni zewnętrznego elementu zamocowana jest rozłącznie przepona - osłonowa płyta, zaś od strony inspekcyjnej osadzona jest wyjmowana osłonowa płyta. Przedstawiona jest tu metalowa konstrukcja skrzynkowa.

Inny polski opis patentowy nr 76686 przedstawia obudowę zestawu klimatyzacyjnego wykonanej z blach w formie obudowy prefabrykowanej.

Obudowa prefabrykowana składa się z belki obudowy zbudowanej z dolnej i górnej ramy oraz posiada po zewnętrznej stronie ramy poziome ramię. Dookoła tego ramienia są zagięte brzegi wewnątrz ułożonych arkuszy blachy, które mają wewnątrz gładką powierzchnie obudowy. Przy czym elementy ścian bocznych są hermetycznie szczelnie dociśnięte do krawędzi utworzonych przez zagięcie brzegów arkuszy blach. Belki obudowy mają kształt litery „Z” i są tak zamontowane w ramie, że oba ramiona belki w kształcie litery „Z” rozciągają się równolegle do płaszczyzny ramy. Skierowane na zewnątrz ramiona ramy mają zagięcia brzegów arkuszy blach, a ramiona skierowane do wewnątrz ramy jak również żebra łączące ramiona stanowią przytwierdzenie do belek łączących.

Jest to kolejny przykład rozwiązania ramowej konstrukcji obudowy wykonanej z metalu w formie belek częściowo pokrytych blachą.

Generalnie metalowe konstrukcje obudów, wymagają dodatkowego ich uszczelnienia z uwagi na zwiększoną przepuszczalność powietrza poprzez szczeliny. Szczeliny powstają na każdym złączu na przykład śrubowym, zwłaszcza po długim okresie eksploatacji obudowy w uciążliwych warunkach eksploatacji. Ponadto znaczna ilość punktów połączeniowych spawanych stwarza także zwiększone zagrożenie powstawania ognisk korozji w miejscach połączenia, co zmniejsza żywotność eksploatacyjną obudowy a tym samym danego urządzenia. Metal sam w sobie nie jest dobrym materiałem termoizolacyjnym a zwłaszcza nie zapewnia wyciszenia akustycznego pracy poszczególnych mechanizmów znajdujących się w obudowie.

Wymagania i nowoczesność procesów klimatyzacyjno - wentylacyjnych narzuca projektantom projektowanie nowych rozwiązań konstrukcyjnych tak w zakresie funkcjonalnym, wytrzymałościowym, izolacyjnym jak i materiałowym.

Wynalazek przedstawia centralę wentylacyjną, zbudowaną z elementów połączonych nierozłącznie a wykonanych z materiału niemetalowego a najkorzystniej tworzywa sztucznego albo materiału drewno podobnego. Najkorzystniej jest zastosować tworzywo sztuczne spienione obustronnie utwardzone lub z PCV polichlorku winylu. Poszczególne elementy jak i cala wewnętrzna przestrzeń centrali dodatkowo jest pokryta materiałem izolacyjnym w postaci gąbki PE poliuretanowej o zamkniętej strukturze można również zastosować odpowiednią masę plastyczną do pokrycia poszczególnych jej elementów i całości wnętrza centrali.

Kolejnym rozwiązaniem budowy centrali jest sposób łączenia jej elementów stosując klej, metodę spawania i metodę kolka osadzonego w otworach łączonych elementów. Łączone elementy to: ściany;

tylna komory suchej, komory mokrej i czołowej, płyta dolna i górna, półki sucha i mokra jak i wsporników górnego i dolnego. Jednym z głównych urządzeń centrali jest wymiennik osadzony rozłącznie na dwa

PL 209 189 B1 sposoby. Jeden to osadzenie go na bocznych zaczepach ściany czołowej a drugi osadzenie go na dolnym wsporniku poprzez uszczelkę typu „V”. W powyższych sposobach, osadzono go pomiędzy półką suchą, półką mokrą i wspornikiem górnym, które zakończone są uszczelką wzdłużną dystansową a ustala ona wymagane przestrzenne położenie wymiennika w centrali. Uszczelka typu „V” zbudowana jest z dwu ramion suchego i mokrego, które ma wzdłużnie wykonane otwory na skropliny. W celu pł ynnego odpł ywu skroplin do komory mokrej uszczelka jest zakoń czona dwoma przeciwnie odgiętymi piórami. Natomiast w komorze suchej na wysokości suchego ramienia uszczelki typu „V” osadzony jest czujnik - termostat regulujący prace wentylatorów. Z kolei filtr powietrza jest położony na szczeblach a te w dwu przeciwległych prowadnicach osadzonych na ścianie tylnej i ścianie czołowej. Ściana czołowa może mieć trzy w cięcia - otwory naprzeciw dwu dolnych i odpowiednio górnych komór. W wynalazku zaprojektowano dwa wycięcia jedno naprzeciw suche komory i drugie na wysokości komory wywiewu. Wzdłuż obwodu tych wybrań i części wymiennika osadzono - naklejono płaską uszczelkę o odpowiednim kształcie, które zabezpiecza centralę przed napływem powietrza z zewnątrz.

Centralę według wynalazku charakteryzuje stosunkowo niski ciężar w stosunku do uzyskanych parametrów eksploatacyjnych. Bardzo duża szczelność obudowy, doskonała izolacyjność akustyczna i skuteczność ochrony przed korozją to niektóre zalety centrali.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony na rysunku w przykładzie wykonania, na którym, fig. 1 - przedstawia w przekroju podłużnym przez otwory centralę, fig. 2 - schematyczny widok centrali widzianej z przodu z układem trzech otworów technologicznych wykonanych w ścianie czołowej, fig. 3 - schematyczny widok centrali widzianej z przodu z układem dwu otworów technologicznych wykonanych w ścianie czołowej, fig. 4 - przekrój poprzeczny dwu prostopadłych elementów połączonych klejem lub spawem, fig. 5 - przekrój poprzeczny dwu prostopadłych elementów połączonych kołkiem, fig. 6 - przekrój poprzeczny dwu zachodzących na siebie elementów połączonych klejem, fig. 7 - przekrój poprzeczny osadzenie nierozłącznego szczebli filtra w ścianie tylnej i czołowej fig. 8 - przekrój poprzeczny ułożenia rozłącznego szczebli filtra w prowadnicach osadzonych na ścianie tylnej i czołowej, fig. 9 - przekrój poprzeczny przez wymiennik i elementy konstrukcyjne, w których jest osadzony. fig. 10 - przekrój poprzeczny dolnego wspornika wymiennika z wzdłużną uszczelką, fig. 11 - w aksonometrii uszczelkę z otworami i piórami, fig. 12 - przedstawia w przekroju poprzecznym sposób osadzenia wymiennika w dwu półkach i w górnym w sporniku.

Centrala jest urządzeniem nawiewne - wywiewnym z odzyskiem ciepła zapewniającym kontrolowana wymianę powietrza w obiektach mieszkalnych i użyteczności publicznej. Podstawowe funkcje, które spełnia urządzenie to: wymuszona wentylacja, odzysk ciepła i zapewnienie czystości i odpowiedniej wilgotności powietrza kierowanego do powyższych pomieszczeń.

Wymiana powietrza w pomieszczeniach na przykład biurowych, polega na usunięciu zużytego i dostarczeniu ś wież ego powietrza o odpowiednich parametrach. Zuż yte powietrze otworem wlotowym zużytego powietrza 6 jest transportowane do centrali. Tu podlega filtrowaniu i kierowane jest przez otwór wylotowy zużytego powietrza 9 na zewnątrz obiektu budowlanego. Świeże powietrze otworem czerpni świeżego powietrza 8 jest zasysane do wnętrza centrali przechodząc przez filtr 33, który wychwytują odrobiny kurzu czy pyłki traw i drzew. Następnie przechodzi ono przez wymiennik ciepła 17 jest ogrzewane ciepłem oddanym przez powietrze usuwane z pomieszczeń, które z kolei tłoczone jest przez otwór nawiewu świeżego powietrza 7 do wentylowanych pomieszczeń. Założony kierunek przepływu strumieni powietrza z góry do dołu ułatwia odprowadzenie skondensowanej wilgoci i zapobiega zamarzaniu wymiennika 17. Przy bardzo niskich temperaturach zewnętrznych może dojść do częściowego zamarznięcia elementów wymiennika 17. W takim przypadku osadzony jest w komorze suchej 14 czujnik - termostat 40, który automatycznie wyłącza wentylator 16 do czasu całkowitego odmrożenia wymiennika 17.

Centrala ma kształt prostopadłościanu a jej elementy wykonane są z materiału niemetalowego.

Obudowa i wewnętrzne elementy w postaci prostopadłościennych płyt wykonane są najkorzystniej materiałów niemetalowych na przykład z PCV. tworzywa sztucznego spienionego obustronnie utwardzanego czy materiałów drewno pochodnych.

PL 209 189 B1

Na fig. 1 przedstawiono w przekroju poprzecznym konstrukcje nośna i uzbrojenie technologiczne centrali. Centrala o kształcie prostopadłościanu osadzony jest na podłożu poprzez stopki 47, którymi reguluje się poziome położenie centrali względem podłoża. Poprzez zastosowanie odpowiednich uchwytów można również centrale osadzić w dowolnym punkcie pomieszczenia. W dolnej płycie 4 osadzone są nierozłącznie dwie ściany pionowe, ściana 2 komory suchej 14 i ściana 3 komory mokrej

15. W ścianach 2 i 3 wykonane są po dwa kołowe otwory 6 i 7 jak i otwory 8 i 9. Prostopadłościan od tyłu zamyka bez otworów ściana tylna 1, od góry równie pełna płyta górna 5 i od przodu ściana czołowa 21. Wszystkie powierzchnie wewnętrzne obudowy są poprzez warstwę kleju 30 wyłożone dźwiękoi ciepłochłonnym to jest materiałem izolacyjnym 36 na przykład gąbką PE poliuretanową, o grubości od 5 do 20 mm, która ma zamkniętą strukturę. Można również zastosować do wyizolowania watę mineralną CZY pokryć poszczególne elementy centrali jeszcze przed montażem pokryć masą izolacyjną 50. Obudowa w swej konstrukcji zasadniczo podzielona jest na cztery umowne komory: górna nawiewu 13 świeżego powietrza, poniżej mokra 15, sucha 14 i powyżej komora wywiewu 12. Skropliny z komory 15 odprowadzamy na zewnątrz centrali rurką odpływu 19 wykonaną z PCV o średnicy rzędu 22 mm. Centralnie w obudowie osadzony jest sztywnie i rozłącznie rekuperator - wymiennik ciepła 17. Przykładowy sposób osadzenia wymiennika 17 w konstrukcji centrali pokazano na fig. 9. W komorze 14 i mokrej 15 umieszczono po jednym wentylatorze 16, pracujące cicho i zużywające mało energii w celu wywołania cyrkulacja powietrza dostarczanego i powietrza wydmuchiwanego. Przy niskich temperaturach zewnętrznych może dojść do częściowego zamarznięcia wymiennika 17. Dlatego dodatkowo w komorze 14 poniżej płaszczyzny wymiennika 17 osadzono czujnik 40, co pokazany na fig. 10. Czujnik 40 zapobiega oblodzeniu wymiennika 17 powodując wyłączenie wentylatora 16 powietrza zewnętrznego lub załącza nagrzewnicę powietrza niepokazaną na rysunku.

Nad komorą 15 umiejscowiona jest komora 13, do której przez otwór 8 jest zasysane świeże powietrze i kierowane bezpośrednio na filtr 33 osadzony rozłącznie na szczeblach 18, co pokazano na fig. 7 i 8. W komorze 12 i 13 filtr 31 osadzony jest w półce 10 i półce 11 a drugim końcem w wsporniku górnym 20. Jako filtr 33 zastosowano wkłady wykonane z włókniny filtracyjnej dla przykładu klasy EU - 5, według oznaczeń Polskiej Normy UE, można również zastosować włókninę wyższych włącznie z klasą do EU - 7.

Na fig. 2 i 3 pokazano w przykładowym wykonaniu ścianę czołową 21 z wycięciami o kształcie wielokątów i umieszczonymi w zakresie poszczególnych komór. I tak wycięcie 22 umiejscowione jest naprzeciw komór 12 i 13, wycięcie 23 na przeciw komór 14 i 15, wycięcie 24 naprzeciw komory 12 a wycięcie 25, naprzeciw komory 14. Odpowiedni kształt wycięć zależy od wybranej technologii budowy i montażu centrali jak i technologii obróbki powietrza. Również na fig. 2 i 3 oznaczono również miejsca trwałego osadzenia płaskiej uszczelki 48 wokół każdego z wycięć 22, 23, 24 i 25 i części wymiennika 17.

Układ uszczelniający pomiędzy poszczególnymi komorami tak pod względem przepływu powietrza o równych parametrach jak i przepływu skroplin wymusił na konstruktorze opracowanie technologii wzajemnego połączenia płytowych elementów, co pokazano na fig. 4, 5 i 6.

Fig. 4 przedstawia połączenie krawędziowe w układzie dwu płaszczyzn elementu pionowym elementem centrali 26 z poziomym elementem centrali 27, których krawędzie są zukosowane poprzez frezowanie tych elementów tworząc krawędzie 29 usytuowane wzajemnie pod kątem około 45 stopni a przestrzeń pomiędzy krawędziami 29 wypełniona jest klejem 30 lub warstwą spawu 31.

Inny przykładowy sposób łączenia dwu elementów pionowy 26 i poziomy 27, to połączenie kołkowe pokazane na fig. 5. Polega one na osadzeniu na odpowiedniej głębokości w dwu łączonych elementach 26 i 21 kolka 32 o odpowiedniej średnicy w otworze 34. Połączenia elementów metodą kołka 32 i kleju 30 zapewnia szczelność połączenia jak i zachowania sztywności konstrukcji całej obudowy przy zachowaniu systemu kolejności łączenia i budowania prostopadłościanu centrali.

Fig. 6 pokazuje kolejny przykład znacznie praktyczniejszy i korzystniejszy, sposób wzajemnego połączenia dwu elementów 26 i 27 przy ich wzajemnym położeniu. Metoda na klej 30 lub spaw 31.

Na kolejnych fig. 7 i 8 pokazano sposób osadzenia szczebli filtra w ścianach centrali. W wykonane otwory 34 w ścianie 1 i 21 wprowadza się kolejne szczeble 18 filtra 33. Przykład osadzenia filtra 33 w komorze 12 i 13 polega na przytwierdzeniu do ich ścian 1 i 21 prowadnicy 35 a w niej rozłącznie osadza się szczeble 18 a na nich układa się filtr 33.

Fig. 9 to ideowy schemat osadzenia wymiennika 17, który został w wewnętrznej przestrzeni centrali osadzony w sposób rozłączny, sztywny, dopasowany do przekątnej obudowy i łatwo wymienialny.

Bardzo istotnym elementem poprawnej i niezawodnej pracy centrali jest szczelność pomiędzy czterema komorami 12, 13, 14 i 15, których przestrzeń jest przedzielona dwoma pólkami 10 i 11. Powietrze

PL 209 189 B1 dostarczane i wydmuchiwane ze względów technologicznych nie morze się ze sobą mieszać. Dwa symetryczne boczne wsporniki 37, są krawędziami ściany 21 i zakończone zaczepami 38. Wspornik górny 20 i dolny 41 ustalają pionowe położenie wymiennika 17 a zaczepy 38 przenoszą jego ciężar.

Inny przykład osadzenia wymiennika 17 wspartego na dolnym wsporniku 41 pokazano na fig. 10. Uszczelka 39 w przekroju poprzecznym ma kształt stylizowanej litery „V” której kąt rozwarcia jest mniejszy od kąta prostego. Ramiona uszczelki suche 43 i mokre 44 są tej samej długości i po załamaniu osadzone są w wybraniu 42. Konstrukcja uszczelki 39 i materiał jest tak dobrany, że po dłuższym czasie eksploatacji wymiennika 17 nie ulega ona zniszczeniu czy odkształceniu. W ramieniu 44 na odpowiedniej wysokości i w odpowiednich odległościach od siebie wykonane są otwory 45 o optymalnej średnicy w granicach od 3 do 6 mm. Skropliny grawitacyjnie spływają po ściętej powierzchni 46 wspornika 41 na płytę 4 pokryta materiałem 36, którego odpowiednio dobrana grubość tworzy płaszczyznę spadku w kierunku rury 19 wyprowadzonej na zewnątrz obudowy. W powyższy sposób przebiega proces odprowadzenia skroplin z wyizolowanej komory 3, na zewnątrz centrali. W ujęciu aksonometrycznym na fig. 11 przedstawiono uszczelkę 39 typu „V” z odgięciem piór 49 tak mokrego 44 jak i suchego ramienia 43 tej uszczelki 39, Praktyczne zastosowanie dystansowej wzdłużnej uszczelki 51 typu „V” bez otworów pokazano na fig. 12. Osadzono ją w licu półek 10 i 11 i wsporniku 20 pod wymiennik 17.

Należy zrozumieć, że możliwe byłoby przeprowadzenie rozmaitych poprawek i zmian rozwiązań opisanych powyżej i pokazanych na rysunkach bez konieczności odejścia od przed miotu niniejszego wynalazku. Tym samym opisane odnośnie dowolnego z przedstawionych rozwiązań mogłoby dotyczyć jednego lub więcej z pozostałych rozwiązań. Przykładowo dowolne rozwiązanie obejmować może kształty i ich wielkości geometryczne wybrań w ścianie czołowej - ażurowej czy technologia i rozmieszczenie płaskich uszczelek osadzonych na ścianie. Podobnie dowolny sposób realizacji może dotyczyć miejsca przestrzennego osadzenia i rodzaju termostatu - czujnika.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Centrala wentylacyjna z odzyskiem ciepła, którą stanowią komory z kanałami nawiewu i wywiewu powietrza przepływającego przez filtry i wymiennik, znamienna tym, że jest on osadzony rozłącznie w połączonych ze sobą nierozłącznie elementach centrali wykonanych z materiału niemetalowego najkorzystniej z tworzywa sztucznego i(lub materiału drewno pochodnego, dzieląc przestrzeń centrali na komory: suchą (14) z czujnikiem (40), mokrą (15) i powyżej każda z filtrem (33), wywiewu (12) i nawiewu (13).
2. 2. Centrala według, zastrz. 1, znamienna tym, że wykonana jest tworzywa sztuczne go spienionego obustronnie utwardzonego lub PCV, przy czym jej wewnętrzne powierzchnie pokryte są materiałem izolacyjnym (36) w postaci gąbki PE poliuretanowej o zamkniętej strukturze i(lub masą plastyczną (28) a ściany; tylna (1), komory suchej (2), komory mokrej (3) i czołowej (24), płyt dolnej (4) i górnej (5), półek suchej (10) i mokrej (11) jak i wsporników górnego (20) i dolnego (41) połączone są na klej (30(, spaw (31) i/lub kołek (32).
3. 3. Centrala według, zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że wymiennik (17) osadzony jest na bocznych zaczepach (38) ściany (21) jak i poprzez uszczelkę typu „V”, (39) na wsporniku (41) przy czym w obu tych przypadkach jego położenie ustala wzdłużna uszczelka dystansowa (51) osadzona w pólkach (10) i (11) i wsporniku górnym (20) a mokre ramię (44) uszczelki (39) ma otwory (45) a każde z ramion suche (43) i mokre (44) jest zakończone dwoma przeciwnie odgiętymi piórami (49).
4. 4. Centrala, według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że czujnik (40) osadzony jest na wysokości ramienia (43( a prowadnica (35) jest osadzona na ścianie (1) i ścianie (21), która ma wybranie (24) komory (12( i wybranie (25) komory (14( a na obwodzie tych wybrań (24) i (25) i części wymiennika (17) naklejono płaską uszczelkę (48).