SE538217C2 - Värmeväxlare och ventilationsaggregat innefattande denna - Google Patents

Abstract

SAMMANDRAG En varmevaxlare innefattar tva uppsattningar, intill varandra anordnade, k varmevaxling mellan en forsta och en andra luftstrom. Var och en av upp kanaler (5, 6) innefattar minst en tvarriktad avrinningskanal (4) for battle( kondens. Ett ventilationsaggregat innefattar en sadan varmevdxlare.

Description

analer (5, 6) for ;attningarna av lande av VARMEVAXLARE OCH VENTILATIONSAGGREGAT INNEFATTANDE DENNA TEKNISKT OMRADE Foreliggande uppfinning avser en varmevaxlare innefattande tva uppsdttningar, intill varandra anordnade, kanaler for varmevdxling mellan en forsta och en andra luftstrom. Uppfinningen avser ocksa ett ventilationsaggregat.

ALDRE TEKNIK For att vid balanserad bostadsventilation uppna maximal varmeatervinning ur utgaende rumsluft at-wands oftast varmevaxlare med parallella vertikalt anordnade plattor, exempelvis av tunn plast eller aluminium, och ddr den varmevaxlande ytan maximerats genom utformning av plattoma med kanaler med utgaende rumsluft (franluft) och inkommande uteluft (tilluft) i motstrom. En vanlig geometri är plattjocklek 0,1-0,5 mm, distans mellan plattorna 1,5-5 mm och kanalbredd (kanalhojd) 2-5 mm.

Ndr utetemperaturen är avsevart ldgre an rumstemperaturen kondenserar rumsluftens fuktighet i vdrmeydxlarens franluftkanaler och orsakar ibland igensattningar av vatten- droppar medforande en okning av luftmotstandet pa varmevaxlarens franluftsida. Vid utetemperaturer lagre an -2° till -4°C fryser kondensatet i varmevaxlarens rumsluftkanaler sa att verkningsgradsforsdmrande kgdrder sasom inforande av elektrisk tillsatsvarme i varmevdxlaren maste tas i ansprak.

Uteluften vintertid innehaller i absoluta tal (g vatten/kg luft) mycket lite fukt, vilket medfor att inomhusklimatet blir torrt. En uppfuktning av den varmda tilluften sanker dess temperatur. vilket innebdr antingen en alltfor lag inblasningstemperatur med tillforsel av forangningsvdrme ur rumsluften eller att tilluften maste eftervarmas fore inblasning i rummet. Problemet med and& ton luft vintertid loses med fordel genom att en aerosolgenerator for okning av tilluftens fukthalt integreras i konstruktionen med den teknik som beskrivs i svenska patentet SE 534398 C2. 1 Sommartid, ndr kylbehov ibland foreligger, kan varmevaxlaren ge en icke onskvard uppvarmning av tilluften, genom varmeoverforing fran varm franluft, som varmts upp av manniskor och utrustning inomhus. En vanlig losning pa detta problem är att man intemt i ventilationsaggregatet, eller som en tillbyggnad pa aggregatet, anordnar en termostatiskt eller manuellt manovrerad forbigangskanal for franluften. Detta ger dock en mer komplice- rad och darmed mer skrymmande och mer kostnadskravande konstruktion, samtidigt som behovet att emellanat kyla tilluften, om temperaturen utomhus är hog, kvarstar. Dessutom kan vid vissa temperatur- och fuktforhallanden en igensattning av vattendroppar ske pa varmevaxlarens tilluftssida, med atfoljande okning av luftmotstandet.

PROBLEMSTALLNING Man onskar saledes astadkomma en varmevdxlare och ett ventilationsaggregat som saknar de ovannananda nackdelama, inte minst betraffande de oonskade okningama av luftmot- standet.

PROBLEMLOSNING Den till grund for uppfinningen liggande malsdttningen uppnas genom en varmevaxlare sasom definierad i bifogade patentkravet 1.

Ytterligare fordelar uppnas om varmevaxlaren dessutom kdnnetecknas av ett eller flera av sardragen enligt kraven 2-4.

Betraffande ventilationsaggregatet uppnas malsattningen om detta innefattar en varme- vaxlare enligt ovan, och ytterligare fordelar uppnas om det dessutom kannetecknas av ett eller flera av sardragen enligt kraven 6-8.

SAMMANSTALLNING OVER RITNINGSFIGURER Uppfinningen ska nu beskrivas med hanvisning till bifogade ritningar. pa dessa visar: 2 fig 1Aen delvis uppskuren vy i perspektiv av en varmevaxlare enligt en utforings- form av uppfinningen; fig 1Ben vy motsvarande den i fig lA av en andra utforingsform av varmevaxlaren enligt uppfinningen; fig 2en snittvy langs ett horisontellt plan genom ett parti av varmevaxlaren; fig 3Aen delvis uppskuren planvy av varmevaxlaren enligt uppfinningen; fig 3Ben vy motsvarande den i fig 3A av en detalj av varmevaxlaren; och fig 4en principskiss av ett ventilationsaggregat enligt uppfinningen.

FOREDRAGEN UTFORINGSFORM Fig 1A visar en forsta utforingsform av en varmevaxlare 25, som innefattar ett antal veckade plattor 1, som är monterade mellan slata plattor 2. De veckade plattorna 1 kan i princip ocksa besta av ett stone antal tunna lameller, som är anordnade i vinkel mot varandra, for att bygga upp den veckade strukturen. Harigenom bildas tva uppsattningar av intill varandra liggande kanaler 5, 6 for utgaende rumsluft (franluft) respektive inkommande uteluft (tilluft).

Den veckade plattan 1 har, i en foredragen utforingsform av uppfinningen, minst en till- plattning 26, som bildar avrinningskanaler 4 for kondensvatten, en pa vardera sidan av till- plattningen 26, for de tva uppsattningarna kanaler 5, 6. Avrinningskanalerna 4 kan ha varierande utformningar, som har det gemensamt att de tva uppsattningarna kanaler 5, 6 forblir slutna i forhallande till varandra, sa att de tva luftstrommarna med franluft respektive tilluft inte blandas. 3 Syftet med avrinningskanalema 4 är att kondenserad fukt fran respektive luftstrom ska ledas fran kanalerna 5, 6 till respektive avrinningskanal 4, och rinna till ett uppsamlingskarl 19. Avrinningskanalerna 4 ar darfor med fordel upprattstaende, helst ungefarligen vertikala, medan kanalerna 5, 6 foretradesvis bildar en vinkel till ett horisontalplan, sa att droppar av kondenserad fukt i kanalerna 5, 6 fas att rinna i riktning mot en av avrinnings- kanalerna 4. Nar kondensdroppama natt fram till nagon av avrinningskanalerna 4, kommer de att rinna nedat utefter tillplattningen 26 eller nagon av de andra vaggarna i avrinningskanalen 4, och till slut ledas ned i ett uppsamlingskarl 19 (se fig 4). Kondens faller ut bade i kontakt med kanalemas 5, 6 vaggar och i kontakt med avrinningskanalens 4 vaggar, men oavsett var kondensationen sker ska de ledas till uppsamlingskarlet 19.

Fig 1B visar en andra utforingsform av uppfinningen med plattor 1 med veck eller fordjupningar monterade sa att intill varandra liggande kanaler 5 for utgaende rumsluft och 6 for inkommande uteluft bildas mellan plattoma. Aven har har de visade plattoma 1 i enlighet med uppfinningen tillplattningar 4 som bildar vertikala avrinningskanaler for kondens- vatten. Den veckade plattan, eller plattorna, 1 omges av yttre, slata plattor 2, som inte visas i fig 1B.

Fig 2 visar ett snitt i ett horisontellt plan genom omradet runt tillplattningen 4 och visar hur rumsluften (franluft) 5A och inkommande uteluften (tilluft) 6A i motstrom leds pa var sin sida av varmevaxlarplattans 1 tillplattade del 26. For tydlighetens skull bor klargoras att de tva luftstrommarna 5A, 6A är nagot forskjutna i forhallande till varandra i en riktning vinkelratt mot ritningens plan, och att de är atskilda, sa att luftstrommarna 5A, 6A inte blandas med varandra. Pa detta salt sker en effektiv transport av tva luftvolymer, sa att ett utbyte av luften i det ventilerade utrymmet ager rum.

Daremot kan en overforing av varme ske fran den ena luftstrommen 5A till den andra 6A, genom den veckade plattans 1 tunna vaggar, som är tillverkade i ett sadant material och med en sadan tjocklek att varmeoverforing gynnas.

Fig 3A visar en planvy av rumsluftsidan (franluftsidan) hos en varmevaxlarplatta 1. Plattans 1 ovre och nedre kanter 8, 27 och kanalerna 5, 6 bildar en vinkel a i forhallande till 4 ett horisontalplan, sâ att kondens i kanalerna 5, 6 under gravitationens inverkan fas att rinna i riktning mot de tillplattade delarna 26, som ingar i avrinningskanalerna 4A, 4B och 4C. I sin overkant 8 är alla varmevaxlarplattor 1 tatade mot omgivningen. I underkanten 27 finns pa rumsluftsidan en vattenuppsamlingskanal 9 med en utloppsoppning 10 mellan plattoma, och pa tilluftsidan finns en motsvarande vattenuppsamlingskanal 11 med en utloppsoppning 12 mellan plattorna 1. Utloppsoppningarna 10 och 12 är anslutna till tvargaende uppsamlingskanaler 13 och 14. Kondensatet rinner ned i en vattenuppsamlingskanal 9 vid plattans 1 nedre kant 27 och slutligen ut genom en kanal 13.

Fig 3B visar en motsvarande detalj av tilluftsidan, med en vattenuppsamlingskanal 11 och en kanal 14, som är atskilda fran motsvarande detaljer pa franluftsidan, for att sakerstalla att luftstrommarna 5A, 6A inte blandas med varandra.

Med den har foreslagna utfommingen av varmevaxlarplattoma avlagsnas rumsluftens kondensvatten flan luftkanalema innan vattnet nar zoner med frysrisk.

Varmevaxlarplattorna 1 har helt eller delvis givits en hydrofob ytstruktur, vilket underlattar avrinningen, genom att vidhaftningen av kondensvattnet mot ytoma minskar, och att droppar darmed bildas lattare. Kondensvattnets yta mot den omgivande luften minskar ocksa, och risken for att kondensvattnet ater forangas minskar, vilket i sin tur leder till en effektivare avfuktning av luftstrommarna 5A, 6A, som ror sig genom varmevaxlaren. Dessutom har varmevaxlaren utformats med en eller flera vertikala avrinningskanaler 4, for bortledande av kondensvattnet. N sa satt kan behovet av tillsatsvarme i varmevaxlaren helt eller delvis undvikas och varmevaxlarens totala verkningsgrad bli hogre.

Den hydrofoba ytstrukturen är mojlig att astadkomma pa en rad olika salt. Ett salt är att ge ytan en nanostruktur, genom att ytoma bestryks med ett lampligt medel. For plastytor kan det rora sig om ett medel som innehaller kiselforeningar sa att det bildas kiselkristaller, som tapper till mikroskopiska porer som kan finnas i ytan av ett plastmaterial. Ett annat salt att astadkomma en nanostruktur är att pragla den i ytan vid tillverkningen av kanaler- nas 4, 5, 6 vaggar.

Fig 4 visar ett tvarsnitt (principbild) av ett ventilationsaggregat 28 enligt uppfinningen, dar varmevaxlarplattor 1 enligt ovan ingar. Rumsluften (franluft) 5A filtreras i filtret 15 och den inkommande uteluften (tilluft) i filtret 16.

Kondensvatten frail franluften 5A uppsamlas i kanalen 13 och eventuellt kondensat fran uteluften 6A (vid varmt, fuktigt uteklimat) uppsamlas i kanalen 14. Fran kanalerna 13 och 14 leds kondensvatten via ror eller slangar 17, 18 ned sa langt under ytan i en vattenbehallare 19 att luftoverstromning mellan roren 17 och 18 forhindras. 10 Behallaren 19 är sammanbyggd med en vattenbehallare 20 van i är anordnat piezoelektriska ultraljudsgeneratorer 21 och 22, som i den foredragna utforingsformen är tva till antalet. Ultraljudsgeneratorema 21 och 22 kan drivas var och en for sig (50% kapacitet) eller bada tillsammans (100% kapacitet). Den vattenaerosol som bildas i uppsamlaren 23 kan, i enlighet med det svenska patentet SE 534398 C2, ledas till varmevaxlarens 25 tilluftsintag 29 mellan varmevaxlaren 25 och ett filter 16, dar aerosolen med hjalp av den kalla luftstrom- men 6A transporteras in i varmevaxlaren 25 for att dar kunna forangas (evaporeras) med hjalp av varme fran franluften 5A.

I ventilationsaggregatet 28 enligt uppfinningen anvands ocksa valfritt en evaporativ kyl- ning av franluften 5A, genom att en vattenaerosol tillfors till franluften 5A mellan varme- vaxlaren 25 och ett filter 15. Detta har till syfte att astadkomma en varmeavledning fran alltfor varm tilluft 6A, exempelvis under sommarmanaderna. Forutom att tilluftens 6A temperatur sanks, kan aven dess fuktighet sankas, genom att kondens falls ut vid kanalernas 6 innerytor och leds ut ur varmevaxlaren 25 och ned i uppsamlingsbehallaren 19, pa det satt som beskrivits ovan.

Aerosolen fran ultraljudsgeneratorema 21 och 22 leds genom omstallning av en styrventil 24 till franluftsintaget 30, for att dar forangas och darmed kyla ned den till varmevaxlaren 25 instrommande franluften 5A. 6 Med ett ventilationsaggregat 28 enligt uppfinningen undviks problemet med alltfor torr luft vintertid genom att ultraljudsgeneratorerna 21, 22, som astadkommer en aerosol for uppfuktning av tilluften 6A, integrerats i konstruktionen med den teknik som beskrivs i svenska patentet SE 534398 C2.

Det nya i ventilationsaggregatet 28 enligt uppfinningen är att ultraljudsgeneratorerna 21, 22 har ocksa am/ands for evaporativ kylning av franluften 5A med forangningsvarmet taget fran franluftens kondensvarme. Kondens i kanalerna 5,6 leds ut till avrinningskanalerna 4, och tilltappning av kanalerna pa grund av vattendroppar, eller pafrysning av kondensen i kanalerna 5, 6 forhindras darigenom.

I en anslutningsdel 7A fordelas den till varmevaxlaren 25 kommande rumsluften (franluften) 5A over vaxlarplattans 1 alla kanaler pa dess framre sida for att via dessa ledas ut till den motsatta anslutningsdelen 7B. Den inkommande uteluften (tilluft) 6A fordelas till kanalerna pa plattans bakre sida och ledes ut i anslutningsdelen 7A. Anslutningsdelarna 7A, 7B är sà utformade att till varmevaxlaren 25 instrommande rumsluft 5A och utstrommande uteluft 6A utbyter varme i tvarstrom liksom den utstrommande rumsluften 5A och den instrommande uteluften 6A.

Om kondensat har bildats i rumsluftkanalerna 5 rinner detta ned pa varmevaxlarplattans 1 tillplattade parti 26 och kommer saledes inte att transporteras vidare till kallare delar av varmevaxlarplattan. Om fortsatt kondensering sker vid den vidare transporten av rumsluft mot anslutningsdelen 7B, kan detta kondensvatten avtappas i fler avtappningskanaler 4B och 4C, narmare rumsluftens utlopp. Om kondensering sker pa varmevaxlarplattornas 1 tilluftssida, kan detta kondensvatten avtappas pa motsvarande satt.

Kondensvattnet i kanalerna 4 kan pa rumsluftsidan fritt rinna ut genom oppningen 10 ned i den tvargaende uppsamlingskanalen 13. Sommartid, vid evaporativ kylning av franluften 5A, kan fukt i inkommande uteluft 6A kondensera pa varmevaxlarplattornas 1 tilluftssida och dar rinna ut genom oppningen 12, och ned i den tvargaende uppsamlingskanalen 14. 7 Avledningen av kondensvatten ned i kanalerna 4 underlattas om varmevaxlarplattans 1 yta, sarskilt vid kanalerna 4 har hydrofoba egenskaper, exempelvis med hjalp av nanoteknik, sasom diskuterats ovan. Snabbare och mer fullstandig avrinning av kondensvatten frail varmevaxlarplattans 1 alla luftkanaler 5, 6 underlattas om hela varmevaxlarplattan 1 har motsvarande hydrofoba egenskaper. Forsok har visat att avrinningen frail varmevaxlar- plattorna 1 ytterligare kan forbattras om plattorna 1 kan vibreras med aerodynamiska eller mekaniska hjalpmedel. 8

Claims (7)

PATENTKRAV

1. Varmevaxlare for varmevaxling i motstrom mellan en forsta och en andra luftstrom i tva intill varandra anordnade uppattningar av kanaler (5, 6), bildade mellan vertikalt anordnade veckade plattor (1) eller mellan vertikalt anordnade veckade (1) och plana plattor (2) , varvid vardera uppsattningen kanaler (5, 6) for luftstrommarna bildar en vinkel pa 0-30° till horisontalplanet, kannetecknad av aft och var och en av uppattningarna av kanaler (5, 6) innefattar minst en vasentligen vertikal avrinningskanal (4), bildad av en tillplattning (26) av en veckad platta (1), for bortledande av kondens.

2. Varmevaxlare enligt kravet 1, kannetecknad av att kanalema (4, 5, 6) har innerytor med ett hydrofobt ytskikt.

3. Varmevaxlare enligt kravet 2, kannetecknad av att ytskiktet har en nanostruktur.

4. Varmevaxlare enligt nagot av kraven 1-3, kannetecknad av aft avrinningskanalerna (4) är forbundna med ett uppsamlingskarl (19).

5. Ventilationsaggregat innefattande en varmevaxlare enligt nagot av kraven 1-4.

6. Ventilationsaggregat enligt kravet 5, kannetecknad av aft de forsta och andra luftstrommarna är tilluft respektive franluft, och att organ är anordnade for evaporativ kylning av franluften (5A) innan denna fors in i varmevaxlarens kanaler (5). 7. Ventilationsaggregat enligt kravet 5 eller kravet 6, kannetecknad av att organ är anordnade for vaxling mellan evaporativ kylning av tilluften (6A) respektive franluften (5A). 8. Ventilationsaggregat enligt kravet 6 eller 7, kannetecknad av att en dimgenerator (21, 22) är anordnad for astadkommande av den evaporativa kylningen. 9 1/4 Lo C\1 97, -6!A 3/4 L3 Li 4A ..4...,, ,,,....„. _, __ .,,■ ■V-1■,,,,,...4 atgrea,__,,,' ,.._...__....... 74 z..,, , _..._, ., 1. .., 7,. x■...__.--....+ ..._4ra.,, 7,__..r.,. *....___......,,,,„ + -..w,m7 4B 4C8 7B 6A t Ar■. 4'.■•••ftlftwA' 1. ■■■■,.,, 47.

7. 11. 5A 27 13 4 / 4 11111111111111111111KM 4411 11141 11 '0 1 100 lW I 0,1 11 ION Ujii liii 71 III 14 Mg ROW L fl 1 1111111111 co c\1 wzr LL.