PL227925B1

PL227925B1 - Intake ventilator with recuperation

Info

Publication number: PL227925B1
Application number: PL411881A
Authority: PL
Inventors: Mirosław Edward Zięba
Original assignee: Zieba Miroslaw Edward; Mirosław Edward Zięba
Priority date: 2015-04-03
Filing date: 2015-04-03
Publication date: 2018-01-31
Also published as: PL411881A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest nawiewnik z rekuperacją do zainstalowania w przegrodach zewnętrznych pionowych i poziomych w budynkach mieszkaniowych i użytkowych.The subject of the invention is a ventilator with recuperation to be installed in vertical and horizontal external partitions in residential and commercial buildings.

W celu zapewnienia właściwej wentylacji naturalnej budynków większość obecnie instalowanych okien wyposażona jest w nawiewnik lub ma funkcję rozszczelnienia. Niekiedy stosuje się nawiewniki zainstalowane w ścianie zewnętrznej. Wszystkie znane nawiewniki działają w ten sposób, że w wyniku różnic ciśnienia aerostatycznego świeże powietrze z zewnątrz wprowadzane jest samoczynnie czerpnią wprost do pomieszczenia wentylowanego, zaś powietrze zużyte wyprowadzane jest na zewnątrz kanałami lub kominami wentylacyjnymi. Jest to rozwiązanie oczywiste i proste, lecz cała energia cieplna zawarta w usuwanym powietrzu zużytym jest tracona. Znane są rozwiązania nawiewników przyokiennych z rekuperacją, ale są one w istocie zminiaturyzowanymi odmianami rekuperatorów z systemów wentylacji mechanicznej, w których przepływ powietrza wymuszony jest napędem elektrycznym.In order to ensure proper natural ventilation of buildings, most of the currently installed windows are equipped with an air vent or have an unsealing function. Sometimes diffusers installed in the outer wall are used. All known diffusers operate in such a way that, due to the differences in aerostatic pressure, fresh air from the outside is automatically introduced directly into the ventilated room, and the used air is led outside through ventilation ducts or chimneys. This is an obvious and simple solution, but all the thermal energy contained in the removed exhaust air is lost. There are known solutions for window diffusers with recuperation, but they are in fact miniaturized versions of recuperators from mechanical ventilation systems, in which the air flow is forced by an electric drive.

Celem wynalazku jest proste i bezobsługowe odzyskanie części ciepła zawartego w powietrzu zużytym usuwanym z pomieszczenia wentylowanego na ogrzanie powietrza świeżego doprowadzanego nawiewnikiem.The aim of the invention is a simple and maintenance-free recovery of a part of the heat contained in the exhaust air removed from the ventilated room to heat the fresh air supplied by the ventilator.

W nawiewniku według wynalazku strumienie powietrza nawiewanego i wywiewanego przepływają przez wymiennik ciepła, w którym energia cieplna zawarta w powietrzu wywiewanym-zużytym przekazywana jest do powietrza nawiewanego-świeżego. Istotą wynalazku jest wykorzystanie energii kinetycznej zawartej w strumieniu powietrza samoczynnie napływającego przez kanał nawiewny do wywołania przepływu powietrza zużytego poprzez wymiennik ciepła. W tym celu nawiewnik według wynalazku zaopatrzony jest w turbinę napędzaną strumieniem powietrza nawiewanego, która jest połączona mechanicznie z wentylatorem znajdującym się w kanale wywiewnym. Wentylator zasysa powietrze zużyte z pomieszczenia i wymusza jego przepływ na zewnątrz poprzez wymiennik ciepła. Samoczynne działanie układu i pokonanie oporów wewnętrznych przepływu oraz tarcia, uzyskano w wyniku tego, że stosunek strumienia powietrza w kanale wywiewnym do strumienia powietrza w kanale nawiewnym jest różny od 1. W konkretnych wykonaniach oraz miejscowych warunkach pracy może to być uzyskane w wyniku odpowiednich stałych cech konstrukcyjnych takich j ak wydatek turbiny i wentylatora czy przekroje kanałów nawiewnego i wywiewnego lub np. dławieniem przepływu w zależności od różnicy ciśnień zewnętrznego i wewnętrznego oraz zadanej intensywności wentylowania pomieszczenia. Samoczynne działanie układu może być wspomagane wykorzystaniem różnic ciśnienia aerostatycznego w różnych miejscach pomieszczenia wentylowanego, w szczególności poprzez umieszczenie czerpni powietrza zużytego pod stropem. Ponadto takie umieszczenie czerpni może sprzyjać usuwaniu powietrza zużytego o możliwie najwyższej temperaturze. Zespół turbina-wentylator może być wspomagany napędem zewnętrznym, w szczególności elektrycznym, np. okresowo w celu dokonania szybkiej wymiany powietrza, co nie stoi w sprzeczności do istoty wynalazku.In the ventilator according to the invention, the supply and exhaust air streams flow through the heat exchanger, in which the heat energy contained in the exhaust-used air is transferred to the supply-fresh air. The essence of the invention is to use the kinetic energy contained in the stream of air automatically flowing through the supply duct to cause a flow of used air through the heat exchanger. For this purpose, the diffuser according to the invention is provided with a supply air driven turbine which is mechanically connected to the fan in the exhaust air duct. The fan draws in used air from the room and forces it to flow outside through the heat exchanger. The automatic operation of the system and overcoming the internal flow resistance and friction was obtained as a result of the fact that the ratio of the air stream in the exhaust duct to the air stream in the supply duct is different from 1. In specific versions and local operating conditions, it can be obtained as a result of appropriate permanent features such as the output of the turbine and the fan or the cross-sections of the supply and exhaust ducts or, for example, throttling the flow depending on the difference of external and internal pressures and the set ventilation intensity of the room. The automatic operation of the system can be supported by the use of aerostatic pressure differences in different places of the ventilated room, in particular by placing the exhaust air intake under the ceiling. Moreover, such a location of the air intake may favor the removal of exhaust air at the highest possible temperature. The turbine-fan unit may be assisted by an external drive, in particular an electric drive, e.g. periodically in order to quickly exchange the air, which does not contradict the essence of the invention.

Zastosowanie nawiewnika według wynalazku przynosi korzyści w postaci ograniczenia zużycia energii do ogrzewania budynku, a także polepszenia komfortu w wyniku tego, że nawiewane powietrze ma wyższą temperaturę, niż gdyby zastosować nawiewnik tradycyjny. Nawet niewielkie odzyskanie ciepła w wyniku zastosowania nawiewnika według wynalazku jest korzystne, ponieważ jest całkowicie bezobsługowe i bezkosztowe, pomijając niewielkie nakłady początkowe wynikające z zainstalowania nawiewnika według wynalazku.The use of the diffuser according to the invention has the advantages of reducing energy consumption for heating the building and also improving comfort as the blown air has a higher temperature than if a traditional diffuser were used. Even a small amount of heat recovery as a result of the use of the diffuser according to the invention is advantageous in that it is completely maintenance-free and cost-free, apart from the small initial outlay resulting from the installation of the diffuser according to the invention.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania uwidoczniono na rysunkach, gdzie fig. 1 przedstawia nawiewnik z kanałami równoległymi zamontowany w oknie, fig. 2 przedstawia nawiewnik z kanałami współosiowymi zamontowany w połaci dachu.The subject of the invention in the exemplary embodiments is shown in the drawings, where Fig. 1 shows a diffuser with parallel channels mounted in the window, Fig. 2 shows an diffuser with coaxial channels mounted in the roof slope.

Fig. 1 - Nawiewnik z kanałami równoległymi zamontowany w oknie. Strumień świeżego powietrza (10) przepływający samoczynnie z zewnątrz kanałem nawiewnym (8) do pomieszczenia wentylowanego porusza turbinę (5), która wałem (4) połączona jest z wentylatorem (3). W celu samoczynnego działania układu z uwzględnieniem oporów przepływu i tarcia zastosowano wentylator o średnicy mniejszej od średnicy turbiny, w wyniku czego przy tej samej prędkości obrotowej obu elementów jego wydajność jest mniejsza od wydajności turbiny, a poprzez to strumień powie trza w kanale wywiewnym jest mniejszy od strumienia w kanale nawiewnym. W celu uzyskania przepływu powietrza we właściwym kierunku wentylator (3) ma łopatki nachylone przeciwnie do łopatek turbiny (5). Napędzany turbiną (5) wentylator (3) wymusza usuwanie na zewnątrz powietrza zużytego (2) pobieranego z pomieszczenia wentylowanego czerpnią (1) umieszczoną pod stropem poprzez kanał wywiewny (7).Fig. 1 - Parallel duct diffuser mounted in a window. The fresh air stream (10), flowing automatically from the outside through the supply duct (8) to the ventilated room, moves the turbine (5), which is connected with the fan (3) by the shaft (4). For the automatic operation of the system, taking into account the flow resistance and friction, a fan with a diameter smaller than the diameter of the turbine was used, as a result of which, at the same rotational speed of both elements, its efficiency is lower than that of the turbine, and thus the air flow in the exhaust duct is lower than stream in the supply air duct. In order to obtain the air flow in the right direction, the fan (3) has blades that are inclined opposite to the turbine blades (5). The fan (3) driven by a turbine (5) forces the exhaust air (2) taken from the room ventilated with an air intake (1) located under the ceiling through the exhaust duct (7) to be removed to the outside.

PL 227 925 B1PL 227 925 B1

Oba kanały rozdzielone są przegrodą (6) o dobrej przewodności cieplnej, tworząc w ten sposób przeciwprądowy wymiennik ciepła. Nawiewnik zamontowany jest w otworze znajdującym się w górnej części okna (11) znajdującego się w ścianie (9) pomieszczenia wentylowanego.The two channels are separated by a partition (6) with good thermal conductivity, thus creating a countercurrent heat exchanger. The diffuser is mounted in the opening in the upper part of the window (11) in the wall (9) of the ventilated room.

Fig. 2 - Nawiewnik z kanałami współosiowymi zamontowany w połaci dachu. Strumień świeżego powietrza (10) przepływający samoczynnie z zewnątrz kanałem nawiewnym (8) do pomieszczenia wentylowanego porusza turbinę (5), która jest zespolona tarczą (14) z wentylatorem (3). W celu uzyskania przepływu powietrza we właściwym kierunku wentylator (3) ma łopatki nachylone przeciwnie do łopatek turbiny (5). Napędzany turbiną (5) wentylator (3) wymusza usuwanie powietrza zużytego (2) pobieranego z pomieszczenia wentylowanego z obszaru pod stropem na zewnątrz poprzez kanał wywiewny (7). Oba kanały rozdzielone są przegrodą (6) o dobrej przewodności cieplnej, tworząc w ten sposób przeciwprądowy wymiennik ciepła. Nawiewnik zamontowany jest w otworze znajdującym się w połaci dachu (13) pomieszczenia wentylowanego.Fig. 2 - Diffuser with coaxial ducts installed in the roof slope. The fresh air stream (10), flowing automatically from the outside through the supply duct (8) to the ventilated room, moves the turbine (5), which is combined with the fan (3) shield (14). In order to obtain the air flow in the right direction, the fan (3) has blades that are inclined opposite to the turbine blades (5). The turbine (5) fan (3) forces the exhaust air (2) taken from the ventilated room from the area under the ceiling to the outside through the exhaust duct (7). The two channels are separated by a partition (6) with good thermal conductivity, thus creating a countercurrent heat exchanger. The diffuser is mounted in the opening in the roof slope (13) of the ventilated room.

Claims

1. Ventilator with recuperation equipped with a heat exchanger (6), characterized in that a turbine (5) is installed in the supply air duct (8), and a fan (3) is installed in the exhaust air duct (7). .