SE469193B - Luftvaermevaexlare med saavael vaermevaexlande som luftrenande funktioner jaemte luftreningsfilter foer en dylik vaermevaexlare - Google Patents

Description

4 69 195 2 hålrum, där de kvarhålls av remsorna. Även gasavskilj- ningsfiltret är rörformigt, men här är rörväggen uppbyggd av två koncentriska, sinsemellan åtskilda skikt av luft- genomträngligt material mellan vilka är inlagt ett lager av adsorberande och/eller absorberande material, t ex aktivt kol eller porösa granuler, med förmåga att uppfånga och kvarhálla skadliga gaser, såsom CO, NOX, S02, etc.

Genom detta filter passerar luften i riktning utifrån och in genom rörväggen. I fallet med såväl ett partikelav- skiljnings- som ett gasavskiljningsfilter i varje hölje är dessa anordnade i förlängning av varandra utmed höljets längdaxel, närmare bestämt med partikelavskiljningsfiltret monterat närmast höljets inlopp och gasavskiljningsfiltret i anslutning till höljets utlopp. Härvid kommer den orena- de, oftast jämförelsevis kalla frisk- eller tillluften att tas in genom partikelavskiljningsfiltrets öppna inlopps- ände, passera ut genom filtrets rörvägg under avskiljning av dess partikelinnehàll och därefter tvingas vidare genom den cylinderformade spalten mellan utsidan av filterröret och insidan av höljet för att i nästa steg bringas att passera genom gasavskiljningsfiltrets rörvägg i riktning utifrån och in samt slutligen evakueras via gasavskilj- ningsfiltrets utlopp efter att ha befriats från gasformiga beståndsdelar av skadlig typ. Under passagen genom sagda spalt sker en värmeväxling med ett gasformigt medium som omsveper det enskilda höljets utsida. Denna värmeväxling kan vara antingen värmande eller kylande. I det värmande fallet kan det omsvepande värmeväxlingsmediet med fördel utgöras av jämförelsevis varm, förbrukad frånluft som genom värmeövergàng via höljet värmer upp den inkommande kallare tilluften och i det andra, kylande fallet kan mediet utgöras av jämförelsevis kall, eventuellt fuktig luft som kyler ned inkommande varm tilluft.

Ehuru en värmeväxlare av detta slag är fördelaktig så tillvida att den förmår ombesörja såväl luftrening som värmeväxling iien enda kompakt enhet i stället för i tvà separata, utrymmeskrävande enheter har emellertid den 469 193 3 kända konstruktionen visat sig ha en värmeväxlingseffekt som icke nått önskvärd nivå. Detta har primärt sin grund i att genomströmningshastigheten hos den luft som passerar spalten mellan höljet och filtret blir ojämn betraktat utmed höljets längdutsträckning. Närmare bestämt är genom- strömningen jämförelsevis låg vid partikelavskiljnings- filtrets inloppsände för att successivt öka i riktning mot filtrets slutna ände samtidigt som genomströmningen i spalten är jämförelsevis hög i närheten av gasavskilj- ningsfiltrets slutna ände för att successivt reduceras till en mycket låg nivå vid utloppsänden hos detta filter.

Detta innebär att acceptabel värmeväxlingseffekt endast uppnås i närheten av höljets mitt, medan effekten i områ- det av höljets båda ändar blir dålig.

Uppfinningens syften Till grund för föreliggande uppfinning ligger uppgif- ten att undanröja ovannämnda olägenhet hos den tidigare kända värmeväxlaren och allmänt åstadkomma en högre verk- ningsgrad vid värmeväxlingen mellan respektive medier. I en första aspekt av uppfinningen är syftet att åstadkomma denna förbättrade verkningsgrad genom vidtagande av sär- skilda åtgärder inuti varje enskilt hölje. I en andra aspekt tar uppfinningen sikte på att åstadkomma den för- bättrade verkningsgraden genom vidtagande av speciella åt- gärder på utsidan av höljet. I en tredje aspekt tar upp- finningen sikte på att åstadkomma den förbättrade verk- ningsgraden genom en vidareutveckling av själva filtret inne i höljet. I samtliga tre aspekter är dock det grund- läggande syftet städse att åstadkomma en förbättrad värme- växlingseffekt under upprätthållande av en minst lika god luftreningseffekt som vid den tidigare kända konstruk- tionen.

Kort redogörelse för uppfinningstanken Ovan angivna syften nås enligt uppfinningen genom dels den värmeväxlare som anges i efterföljande patentkrav 1-8, dels det luftreningsfilter som anges i kraven 9 och 100 469 193 4 Kort beskrivning av bifogade ritningar På ritningarna är FIG 1 en förenklad perspektivvy illustrerande den prin- cipiella uppbyggnaden av en värmeväxlare enligt W09l/03689 i ett första utförande (denna figur motsvarar fig 1 i WO91/03689), FIG 2 en förstorad och förenklad längdvy av ett enskilt, i värmeväxlaren ingående hölje till ett alterna- tivt, vidareutvecklat utförande (denna figur mot- svarar fig 5 i WO9l/03689), FIG 3 en mot fig 2 svarande, ehuru uppifrån betraktad längdvy illustrerande en i enlighet med före- liggande uppfinning utförd värmeväxlare, och FIG 4 ett förstorat tvärsnitt genom det enskilda hölje som visas i fig 3.

Kortfattad redogörelse för konstruktionen enligt W09l/03689 I fig 1, som visar en värmeväxlare med enbart par- tikelavskiljningsfilter, betecknar 1 generellt ett filter- hus vilket är inbyggt eller ingår i en stamledning 2 för tillförsel av utifrån intagen tilluft till olika lokaler i en byggnad. Tilluften passerar genom ledningen 2 i rikt- ning av pilarna A. Huset 1 inbegriper två gavelväggar 3, 4, två sidoväggar 5, 6, ett tak 7 samt en botten 8. I den främre gavelväggen 3 är urtagna en mångfald hål 9 vilka tjänar såsom inlopp för den inkommande luften och i vilka är monterade ett antal partikelavskiljningsfilter gene- rellt betecknade 10. Dessa filter har formen av rör vars ena ände är tillsluten medelst en bottenplatta ll och vars motsatta ände uppvisar en öppning 12 som bildar ett inlopp till filtret, varigenom tilluften kan strömma i riktning inifrån och ut genom filtret. I det av rörväggen avgränsa- de hàlrummet är anordnad en sats remsor 13.

Nu hänvisas även till fig 2 som visar ett vidareut- vecklat utförande i vilket ingår icke blott ett antal partikelavskiljningsfilter 10 utan även ett motsvarande antal gasavskiljningsfilter l0'. Såsom framgår av denna .Ers O\ \O ...s Vi) CN figur är dessa filter parvis inhysta i ett gemensamt hölje 14 av ett material som är ogenomträngligt eller åtminstone svårgenomträngligt för luft. Höljet är lämpligen cylind- riskt eller på annat sätt rörformigt och har större dia- meter än de båda filtren 10, 10' så att mellan filtren och höljet utbildas en tvärsnittsvis ringformig spalt 15.

Höljet sträcker sig mellan husets 1 båda gavelväggar 3, 4 i vilka öppningar 16 bildar inlopp till höljena och öpp- ningar 17 bildar utlopp frân desamma. Det enskilda gasav- skiljningsfiltret 10' är uppbyggt av två koncentriska skikt 18, 19 av material med luftgenomsläppande förmåga, t ex perforerad plåt med olika diametrar, mellan vilka förefinns ett lager 20 av ett material av gasadsorberande eller -absorberande typ. Filtret är vid sin ena ände till- slutet medelst en bottenplatta 21 och uppvisar en öppning 22 vid sin motsatta ände.

De i fig 1 visade väggarna 3, 4, 5, 6 avgränsar till- sammans med taket 7, bottnen 8 och höljena 14 en med 23 generellt betecknad passage genom vilken t ex frånluft kan passera i riktning av pilarna B. Frånluften är normalt varmare än den genom höljena 14 passerande tilluften, varigenom densamma kommer att uppvärma tilluften genom värmeväxling via höljena 14. Såsom inledningsvis omnämnts kan istället för varm frånluft även användas förhållande- vis kall luft såsom värmeväxlingsmedium i syfte att kyla den inkommande tilluften.

Vid det i fig 2 visade utförandet kommer den inkom- mande tilluften att först passera partikelavskiljnings- filtren 10, närmare bestämt i riktning inifrån och ut genom dessa för att därefter via spalten 15 föras vidare till gasavskiljningsfiltren 10' genom vilka den passerar i riktning utifrån och in för att slutligen evakueras via öppningarna 22 i dessa. Nackdelen med detta utförande är, såsom inledningsvis redovisats, att genomströmningshastig- heten genom filtret 10 blir låg i närheten av filtrets öppna ände för att därefter successivt öka i riktning mot den slutna änden 11. På analogt sätt är genomströmnings- 43- Q V.) -x \O (N 6 hastigheten jämförelsevis hög vid den slutna änden 21 av filtret 10', änden 22. Detta innebär att maximal värmeväxlingseffekt erhålls endast i området mittemellan gavelväggarna 3, 4, varefter den avtar i riktning mot den öppna medan effekten är tämligen medioker i närheten av höljets 14 motsatta ändar.

Detaljerad beskrivning av uppfinningstanken Nu hänvisas till fig 3 och 4 som åskådliggör före- liggande uppfinning. Såsom framgår av dessa figurer är vart och ett av filtren 10, 10' i sitt i värmeväxlaren monterade tillstånd inhysta i en mantel 24 resp 25 av vilka den förstnämnda uppvisar en öppen ände 24' och en sluten ände 24", varjämte den sistnämnda likaledes har en öppen ände 25' och en sluten ände 25". I det aktuella ut- förandet utgör dessa mantlar 24, 25 delar eller sektioner av ett enda sammanhängande rör 26 vilket är gemensamt för båda filtren och vilket i området av sin mitt har en tvär- gående skiljevägg 27 som bildar en sluten ände för respek- tive mantel. Rörets 26 diameter är å ena sidan större än filtrens 10, 10' diameter och å andra sidan mindre än höljets 14 diameter. På så sätt delar röret 7 spalten 15 i två sektioner eller kanaler, nämligen en inre kanal 15' i var och en av mantlarna 24, 25 och en yttre, genomgående kanal 15". Röret 26 är något kortare än höljet 14 och monterat med sina båda motsatta, öppna ändar på visst av- stånd innanför gavelväggarna 3, 4 varigenom bildas öppna passager 28 resp 29 mellan kanalerna 15' och 15". I det fall filtren 10, 10' har sådan längd att de sträcker sig med sina slutna ändar fram till området nära skiljeväggen 27 är de båda mantlarna 24, 25 något kortare än själva I praktiken kan röret 26 väljas med en så avpas- erhåller i mellan filtren. sad diameter att den yttre luftkanalen 15" huvudsak lika stor tvärsektionsarea som kanalen 15' röret och respektive filter. Detta innebär att rörväggen 26 kommer att vara belägen något närmare höljet l4 än ut- sidan av varje filter.

-Fa O\ VD ... a.

WD (N 7 Av fig 4 framgår hurusom höljet 14 med fördel kan ha veckad eller vågformig tvärsnittsform i syfte att åstad- komma en i jämförelse med rent cirkulär eller cylindrisk form förstorad yta hos höljet. I praktiken kan höljet vara förfärdigat av ett strängsprutat material, eller plast. Även mantelröret 26 kan med fördel förfärdi- eller plast. För att hålla såsom aluminium gas av strängsprutad aluminium röret 26 på plats i ett centrerat läge inuti höljet 14 är detsamma på sin utsida utformat med åtminstone tre, lämp- ligen likformigt åtskilda distansorgan 30, 31, 32. Lämpli- gast har dessa distansorgan formen av långsmala lister eller listartade organ vilka sträcker sig utmed rörets 26 hela längd genom att vara strängsprutade tillsammans med röret i övrigt. De fria kanterna på listerna är lämpligen utförda med en rund avslutning 33. Även på sin insida uppvisar mantelröret 26 distans- organ 34, 35, 36 vilka i likhet med de utvändiga distans- organen lämpligen är tre till antalet och är likformigt fördelade utmed mantelrörets omkrets. Såsom visas i fig 4 kan vart och ett av dessa distansorgan inbegripa ett par vulster 38, 39 vilka avgränsar ett hàlrum 40 för mottagan- eller skruvliknande element i för- de av fästorgan, t ex spik- (ej visade) medelst vilka mantelröret 26 fixeras hållande till ringformiga flänsar 41, 42 (se fig 3) som tillsluter höljet 14 och uppvisar hål för mottagande av filtren.

I det i fig 4 visade utförandet är filtret 10 visat med en yttervägg av veckat papper som vid filtrets slutna ände är, t ex genom limning, förenad med en koppliknande ändförslutningsvägg svarande mot ändväggen ll vid det tidigare kända utförandet enligt fig 1. Denna ändförslut- ning har formen av en i huvudsak platt gavelvägg som vid sin periferi övergår i en ringformig fläns som omsluter den veckade filterväggens ändparti. Denna fläns är i fig 4 antydd medelst cirkellinjen 43. Genom förekomsten av de invändiga distansorganen 34, 35, 36 kommer filtret 10 att vid sin inre, slutna ände centreras genom att ändförslut- 469 193 8 ningens ringfläns 43 anligger mot distansorganen. Sam- tidigt härmed centreras filtrets öppna ände i den centrala öppningen i täckplattan 41. Gasavskiljningsfiltret 10' centreras och hålls på plats på motsvarande sätt.

Den uppfinningsenliga värmeväxlaren fungerar på föl- jande sätt. Den friska, oftast kalla och i varierande grad förorenade tilluft som skall passera filtren 10, 10' tas in via partikelavskiljningsfiltrets 10 öppna ände och passerar genom filtret i riktning inifrån och ut såsom antyds medelst pilarna i fig 3. Efter att ha passerat filtret träffar luften den utanpåliggande manteln 24 vilken tvingar luften tillbaka i riktning mot filtrets öppna ände och passagen 28. Först vid denna passaga kan luftströmmen åter länkas tillbaka till sin ursprungliga rörelseriktning för att fortsättningsvis passera genom den yttre strömningskanalen 15" fram till passagen 29. Vid denna passage omlänkas luftströmmen ånyo l80° och tvingas in i den invändiga kanalen 15' i manteln 25 för att slut- ligen passera gasavskiljningsfiltret 10' i riktning uti- från och in samt evakueras via den öppna änden 22 i detta filter. I enlighet med den grundläggande uppfinningstanken tvingas sålunda väsentligen all luft att passera från den vid höljets ena ände belägna passagen 28 till den vid mot- satt ände belägna passagen 29, innebärande att värmeväx- ling mellan den inkommande tilluften och det utanför höljet 14 befintliga värmeväxlingsmediet, t ex varm från- luft från ifrågavarande byggnad, kommer att äga rum utmed höljets hela längd, allt under åstadkommande av en maxi- malt effektiv värmeöverföring.

Vad ovan sagts beträffande mantelröret 26 utgör en första aspekt av uppfinningen, nämligen i form av en in- vändig förbättring av värmeväxlingsegenskaperna. I en andra, nedan beskriven aspekt tar uppfinningen även sikte på att åstadkomma en utvändig förbättring av värmeväx- lingsegenskaperna. 'ss -Iïæ O\ %D ...x VD UG 9 Vid det genom WO9l/03689 tidigare kända utförandet (se fig 1 och 2) är passagen 23 för den tvärgående från- luftströmmen i sidled avgränsad enbart av gavelväggarna 3, 4. Avståndet mellan dessa väggar är jämförelsevis stort samtidigt som utrymmena mellan de enskilda höljena är väl Detta innebär att den varma frånluft vars kalla tilltagna. värmeinnehàll skall överföras till den inkommande, tilluften kommer att passera genom passagen 23 med tämli- gen låg hastighet. På så sätt kommer endast en begränsad del av luftens värmeinnehàll att överföras till tilluften.

För att råda bot på detta förutser föreliggande upp- finning anordnandet av en eller flera mellanväggar 44, 44' (se fig 3) passagen 23, nämligen parallellt med gavel- väggarna 3, 4 och på avstånd från dessa och sinsemellan.

På så sätt bildas inuti passagen 23 separata delpassager eller -kanaler 45, 45', 45" genom vilka frånluften tvingas passera så att den kommer att omsvepa höljena två eller flera gånger såsom antyds medelst pilarna i fig 3. Under antagande av att filterhuset innehåller två mellanväggar, såsom visas i fig 3, kan sålunda den varma frånluften tas in i en första delkanal 45, omlänkas l80° i den andra del- kanalen 45' och därefter ånyo omlänkas 180” innan den passerar till frånluftsutloppet via den tredje delkanalen 45".

Genom att den varma frånluften på detta sätt tvingas omsvepa höljena två eller flera gånger (ehuru olika sek- tioner av dessa) blir frånluftens uppehållstid i filter- huset längre än vid det tidigare kända utförandet, vari- genom värmeöverföringseffekten ytterligare förbättras.

Vid det i fig ningen förverkligad genom inmontering av ett stationärt 3 och 4 visade utförandet är uppfin- varvid varje mantel 24, 25 är Emellertid mantelrör i varje hölje, avsedd att mottaga ett filter av standardtyp. är det även möjligt att förverkliga uppfinningstanken genom att modifiera ifràgakommande filter och därigenom undvika behovet av att montera ett särskilt mantelrör inuti höljet. I en tredje aspekt avser sålunda uppfin- 469 195 ningen ett filter som redan i samband med leverans eller åtminstone före montering uppvisar en utanpå filterröret monterad mantel vars längd är något mindre än filterrörets längd så att mellan mantelns ena ände och filterrörets Gl öppna ände bildas en passage svarande mot passagerna 28, 29 vid det i fig 3 visade utförandet. En dylik, direkt på filtret monterad mantel kan antingen ha större diameter än filterröret eller till och med väsentligen samma diameter som filterröret, nämligen då filterrörets yttervägg består av veckat papper. I sistnämnda fall kan sålunda en cylind- risk mantel appliceras utanpå veckens yttre åsar, varvid enskilda returluftkanaler utbildas mellan manteln och vecken.

Oavsett utförande kan ifrågakommande mantel med för- del vara utförd av ett för luft helt ogenomträngligt material, såsom metall eller plast. Inom ramen för upp- finningen är detta emellertid icke absolut nödvändigt i det att den eftersträvade effekten kan ernås även om mate- rialet i manteln är något genomträngligt för luft. Det enda väsentliga är sålunda att materialet i manteln är mer svårgenomträngligt för luft än materialet i respektive filter. Detta innebär exempelvis att en direkt på ett filter monterad mantel kan förfärdigas av billigt papper förutsatt att detta papper är mer svårgenomträngligt för luften än pappersmaterialet i filtrets rörvägg.

Tänkbara modifikationer av uppfinningen Det är givet att uppfinningen ej är begränsad blott till de ovan beskrivna utförandeformerna. Sålunda är upp- finningen tillämpbar även vid sådana värmeväxlare som innehåller en enda typ av filter, t ex partikelavskilj- ningsfilter, varvid i varje hölje är anordnat endast ett > filter istället för två såsom visats i fig 3. I detta sammanhang skall även omnämnas att det är möjligt att i ' varje hölje montera två separata mantlar för varje filter, dvs mantlar som icke utgör sektioner av ett gemensamt rör.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 4% O\ WD in Q) (JJ ll PATENTKRAV

1. Luftvärmeväxlare med såväl värmeväxlande som luft- renande funktioner, innefattande en uppsättning rörformiga höljen (14) vilka är inhysta i ett hus (1) och sträcker sig mellan inlopp och utlopp i yttre begränsningsväggar (3, 4) till detta och är anordnade att var för sig mottaga åtminstone ett luftreningsfilter (10, lO') av det slag som innefattar ett luftgenomsläppande rör vars ena ände är sluten och vars motsatta ände är öppen för att medge fri passage av luft, antingen i form av luft som förs in i filterröret genom den öppna änden och bringas att passera genom rörets vägg i riktning inifrån och ut under filtre- ring, t ex partikelavskiljning, eller i form av luft som bragts att passera rörväggen i riktning utifrån och in under filtrering, t ex gasavskiljning, varvid filtret är monterbart i det omgivande höljet med en luftspalt mellan detta och filterröret, k ä n n e t e c k n a d därav, att utanpå filterröret (10, lO') är åtminstone i dettas i höl- jet (14) monterade tillstånd anordnad en mantel (24, 25) med en öppen ände (24'; 25') och en sluten ände (24"; 25") och med påtagligt lägre luftgenomsläppningsförmåga än filterröret varvid mantelns öppna ände (24'; 25') är axiellt åtskild från filtrets öppna ände (12, 22) och var- vid manteln har till uppgift antingen tvinga filtrerad luft som genomträngt rörväggen i riktning inifrån och ut att ledas tillbaka i riktning mot den öppna änden av filterröret innan densamma under värmeväxling passerar sagda spalt (15) mellan värmeväxlarhöljet (14) och filter- röret eller alternativt tvinga luft som skall genomtränga rörväggen i riktning utifrån och in att strömma igenom luftspalten fram till området av filterrörets öppna ände innan den påbörjar genomträngningen av rörväggen.

2. Luftvärmeväxlare enligt krav 1, k ä n n e - t e c k n a d därav, att manteln (24, 25) har större tvärsnittsdimension eller diameter än filterröret (lO,lO') 469 193 10 15 20 25 30 35 12 under bildande av en tvärsnittsvis ringformig spalt (15') mellan manteln och röret.

3. Luftvärmeväxlare enligt krav 2, k ä n n e - t e c k n a d därav, att manteln (24) åtminstone på sin insida uppvisar distansorgan (34, 35, 36) med uppgift att hålla filterröret (10, l0') på ett förutbestämt avstånd från och/eller centrerat i förhållande till manteln.

4. Luftvärmeväxlare enligt krav 3, k ä n n e - t e c k n a d därav, att distansorganen utgörs av åtmins- tone tre periferiskt, lämpligen likformigt åtskilda, lång- smala lister eller listartade element (38, 39).

5. Luftvärmeväxlare enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d därav, att manteln på sin utsida uppvisar distansorgan, t ex lister (30, 31 32), med upp- gift att hålla manteln på ett förutbestämt avstånd från och/eller centrerat i förhållande till höljet (14).

6. Luftvärmeväxlare enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d därav, att manteln (24, 25) är fullständigt ogenomtränglig för luft.

7. Luftvärmeväxlare enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d därav, att manteln (24, 25) är kortare än filterröret (10, l0').

8. Luftvärmeväxlare enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d därav, att utanpå höljet eller höljena (14) är monterad en eller flera mellanväggar (44, 44') lokaliserade mellan sagda begränsningsväggar (3, 4) varvid sagda mellanväggar inuti huset (1) avgränsar två eller flera delpassager eller -kanaler (45, 45', 45") genom vilka en sekundär luftström tvingas omsvepa höljena två eller flera gånger.

9. Luftreningsfilter för applicering i en värmeväxla- re enligt något av föregående krav, innefattande ett luft- genomsläppande rör vars ena ände är sluten och vars mot- satta ände är öppen för att medge fri passage av luft, antingen i form av luft som förs in i filterröret genom den öppna änden och bringas att passera genom rörets vägg i riktning inifrån och ut under filtrering, t ex partikel- 10 15 20 25 30 35 469 1,93 13 avskiljning, eller i form av luft som bringas att passera rörväggen i riktning utifrån och in under filtrering, t ex gasavskiljning, k ä n n e t e c k n a t därav, att utanpå filterröret (10, lO') är anordnad en mantel med en öppen ände och en sluten ände och med påtagligt lägre luftgenom- släppningsförmåga än filterröret, varvid mantelns öppna ände är axiellt åtskild från filtrets öppna ände, varvid manteln har till uppgift att antingen tvinga luft som genomträngt rörväggen i riktning inifrån och ut att ledas tillbaka i riktning mot den öppna änden av filterröret eller alternativt tvinga luft som skall passera rörväggen i riktning utifrån och in att strömma fram till området av filterrörets öppna ände innan den påbörjar genomträng- ningen av rörväggen.

10. Luftreningsfilter enligt krav 9, k ä n n e - t e c k n a t därav, att filterröret är på i och för sig känt sätt veckat och att manteln är anordnad omedelbart utanpå detsamma med mantelns insida i kontakt med rör- veckens utåt vända åsar, varvid luften tvingas passera via pipformiga kanaler som avgränsas av rörvecken och manteln.