SK50072015A3

SK50072015A3 - Air conditioning unit with recuperation

Info

Publication number: SK50072015A3
Application number: SK5007-2015A
Authority: SK
Inventors: Ján Ferianc; Martin Ferianc
Original assignee: Ján Ferianc; Martin Ferianc
Priority date: 2014-05-13
Filing date: 2014-05-13
Publication date: 2015-12-03
Also published as: SK288585B6

Abstract

Klimatizačná jednotka s rekuperáciou pozostáva z pasívneho doskového rekuperátora (1) a aktívneho doskového rekuperátora (2) z Peltierových článkov (9) prepojených aspoň jedným prvým a/alebo druhým prietokovým členom (A, B) s dvomi oddelenými smermi prúdenia vzduchu. Medzi privrátené strany prvých štrbín pasívneho doskového rekuperátora (1) a prvých štrbín aktívneho doskového rekuperátora (2) z Peltierových článkov (9) je zaradený prvý ventilátor (7A) a taktiež medzi privrátené strany druhých štrbín pasívneho doskového rekuperátora (1) a druhých štrbín aktívneho doskového rekuperátora (2) z Peltierových článkov (9) je zaradený druhý ventilátor (7B). Odvrátené prvé štrbiny pasívneho doskového rekuperátora (1) sú pripojené na prvý sací vstup (3) priamo alebo cez tretí prietokový člen (C) a odvrátené druhé štrbiny pasívneho doskového rekuperátora (1) sú pripojené na druhý sací vstup (5) priamo alebo cez štvrtý prietokový člen (D). Taktiež odvrátené prvé štrbiny aktívneho doskového rekuperátora (2) z Peltierových článkov (9) sú pripojené na prvý výfuk (4) priamo alebo cez piaty prietokový člen (E) a odvrátené druhé štrbiny aktívneho doskového rekuperátora (2) z Peltierových článkov (9) sú pripojené na druhý výfuk (6) priamo alebo cez šiesty prietokový člen (F). The recovery unit consists of a passive plate recuperator (1) and an active plate recuperator (2) of Peltier cells (9) interconnected by at least one first and / or second flow member (A, B) with two separate airflow directions. A first fan (7A) is included between the facing sides of the first slots of the passive plate recuperator (1) and the first slots of the active plate recuperator (2) of the active plate recuperator (9), and also between the facing sides of the second slots of the passive plate recuperator (1) and the second active slots. a plate heat exchanger (2) from the Peltier cells (9) is provided with a second fan (7B). The first slits of the passive plate recuperator (1) are connected to the first inlet port (3) directly or via the third flow member (C) and the second slot of the passive plate recuperator (1) is connected to the second inlet port (5) directly or through the fourth port. flow member (D). Also, the perturbed first slots of the active plate recuperator (2) of the Peltier cells (9) are connected to the first exhaust (4) directly or through the fifth flow member (E) and the opposite second slots of the active plate recuperator (2) of the Peltier cells (9) are connected to the second exhaust (6) directly or through the sixth flow member (F).

Description

Klimatizačná jednotka s rekuperáciouAir conditioning unit with heat recovery

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa vo všeobecnosti týka konštrukčného riešenia klimatizačnej jednotky s rekuperáciou, ktorá spätne získava odpadové teplo z vetraných priestorov. Vynález spadá vo všeobecnosti do oblasti klimatizačných a rekuperačných sústav.The invention generally relates to a structural design of an air conditioning unit with a heat recovery unit that recovers waste heat from ventilated areas. The invention is generally in the field of air conditioning and heat recovery systems.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Vykurovanie domácností je neustálym problémom, už od začiatku ľudstva. Vykurovanie priestorov a dodávka čerstvého vzduchu chránia ľudí od chorôb a vytvárajú im pohodlie domova. V závere 20. storočia vošla do popredia otázka spotreby energie a jej efektívnosti vzhľadom na vykurovanie. Využitie odpadového tepla z vetraných priestorov patrí medzi dôležitý nástroj ako znížiť spotreby energií v energetickej prevádzke budov. Pri vetraní priestorov budovy otvorením okna sa vpustí čerstvý vzduch do budovy s teplotou napr. 10° C, ale taktiež sa vypustí ohriaty vzduch von z budovy. Vpustenie chladného čerstvého vzduchu do priestorov budovy si však vyžaduje jeho prídavné vykúrenie. Na tento účel sú uspôsobené vzduchotechnické zariadenia tzv. rekuperátory. Rekuperátor je zariadenie používané na spätné získanie termálnej energie z vykurovacieho, ventilačného a klimatizačného systému alebo priemyselného procesu. Toto zariadenie pomáha zvýšiť efektívnosť energie, ktorá môže redukovať náklady spojené s vykurovaním priestorov alebo výrobou čerstvého teplého vzduchu. Rekuperátor je inštalovaný v rámci potrubného vedenia práve pred výfukovými otvormi alebo mriežkami. U vzdušných doskových rekuperátorov, páry paralelných platničiek v rámci jednotky oddeľujú horúci vzduch od studeného vzduchu, nasmerujúc vzduch do dvoch separátnych oblastí. Studený vzduch je vylúčený z budovy prostredníctvom tradičných výfukových systémov, pokiaľ teplý vzduch je smerovaný naspäť do dodávacieho potrubia pre opätovné použitie v rámci vykurovacieho systému. Rôzne druhy dizajnov rekuperátorov môžu vplývať na tepelno - obnovovacie schopnosti/možnosti týchto systémov. Sú známe pasívne a aktívne rekuperátory. Pasívne rekuperátory obnovujú energiu z použitého vzduchu/tekutiny iba prostredníctvom vedenia a prúdenia média prúdiac smerom dovnútra. Hlavný rozdiel medzi aktívnym a pasívnym rekuperátorom je, že aktívny rekuperátor potrebuje zdroj prídavnej energie na podporu termálneho transferu (v tomto prípade elektrinu) napr. na napájanie elektrickej odporovej špirály. Prvý krát sa pasívna vzdušná/tekutinová rekuperácia začala používať vo fabrikách hlavne na začiatku 21. storočia vo veľkých budovách, kde vzduch musel mať konštantnú teplotu a zdroje energií boli limitované. Sú známe viaceré riešenia rekuperačných výmenníkov pre spätné získavanie tepla. Sú to výmenníky tepla s pohonom teplonosného média v kvapalinovom okruhu s náplňou nemrznúcej zmesi. Potom sú to výmenníky bez pohonu teplonosného média, tzv. tepelné trubice. Ďalej sú to výmenníky s núteným pohonom chladivá, tzv. tepelné čerpadlá. Napokon sú to výmenníky s priamou výmenou tepla, tzv. doskové rekuperátory. Doskové výmenníky tepla boli zo štvorcovej konfigurácie dopracované na šesťuholníkovú konfiguráciu. Zavedením turbulencie vzduchu vo vnútorných kanáloch sa účinnosť doskových rekuperátorov zvýšila z pôvodných 60 % na súčasných 90 %. Vyrobené sú zvyčajne z hliníkového plechu. Veľkou ich výhodou je jednoduchá výroba, malé náklady na výrobu, skutočnosť, že môže u nich dochádzať ku kondenzácii a najmä že bezpečne oddelia privádzaný vzduch od vyfukovaného vzduchu ( čerpané zo zdroja: http://vetrani.tzb-info.cz/rekuperacetepla/6325-zpetne-ziskavani-tepla-a-vetrani-objektu).Household heating has been a constant problem since the beginning of humanity. Space heating and fresh air supply protect people from illnesses and create a home comfort. At the end of the 20th century, the issue of energy consumption and its efficiency with regard to heating came to the fore. The use of waste heat from ventilated areas is an important tool to reduce energy consumption in the energy operation of buildings. When the building is ventilated by opening a window, fresh air is admitted into the building at a temperature of e.g. 10 ° C, but also heated air is discharged from the building. However, letting cool fresh air into the building requires additional heating. For this purpose, the air-conditioning devices are adapted. regenerators. A recuperator is a device used to recover thermal energy from a heating, ventilation and air-conditioning system or an industrial process. This device helps to increase energy efficiency, which can reduce the costs associated with space heating or fresh air production. The recuperator is installed in the duct just in front of the exhaust openings or grilles. In air plate heat exchangers, pairs of parallel plates within the unit separate hot air from cold air, directing air into two separate areas. Cold air is discharged from the building through traditional exhaust systems as long as warm air is directed back to the supply duct for reuse within the heating system. Different types of heat exchanger designs can affect the heat recovery capabilities of these systems. Passive and active recuperators are known. Passive recuperators recover energy from the air / fluid used only by guiding and flowing the medium flowing inwards. The main difference between an active and a passive recuperator is that the active recuperator needs an additional energy source to support thermal transfer (in this case electricity) e.g. for powering an electrical resistance coil. For the first time, passive air / fluid recovery began to be used in factories, especially in the early 21st century, in large buildings where air had to be kept at a constant temperature and energy sources were limited. Several solutions of heat recovery exchangers for heat recovery are known. These are heat exchangers with a heat transfer medium in a liquid circuit filled with antifreeze. Then they are heat exchangers without heat transfer medium drive. heat tube. Furthermore, they are coils with forced propulsion of coolants. heat pumps. Finally, they are heat exchangers with direct heat exchange. plate heat exchangers. The plate heat exchangers were refined from the square configuration to the hexagonal configuration. The introduction of air turbulence in the inner ducts has increased the efficiency of plate heat exchangers from the original 60% to the current 90%. They are usually made of aluminum sheet. Their great advantage is their easy production, low production costs, the fact that they can condense and, in particular, that they safely separate the supplied air from the exhaust air (drawn from the source: http://vetrani.tzb-info.cz/rekuperacetepla/ 6325-Collection-backward-heat-and-Ventilation-object).

Z vyššie uvedeného vyplýva, že pasívna rekuperácia je dostatočne preskúmaná, naproti čomu v oblasti aktívnej rekuperácie je stále otvorený priestor pre nové konštrukcie aktívneho rekuperátora pracujúceho na princípe tepelného čerpadla, ktorý by umožnil rekuperovať až do 100 % energie vo vzduchu počas dodania dodatočnej minimálnej elektrickej energie do aktívneho rekuperátora.It follows from the above that passive heat recovery is well researched, while there is still open space in the active heat recovery area for new heat pump active recuperator designs that would allow up to 100% energy in the air to be recovered while supplying additional minimum electricity into an active recuperator.

Výsledkom tohto úsilia je novovytvorená klimatizačná jednotka s rekuperáciou podľa tohto vynálezu.This effort results in a newly created air-conditioning unit according to the invention.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Vyššie uvedené nedostatky zo stavu techniky odstraňuje klimatizačná jednotka s rekuperáciou podľa tohto vynálezu, ktorej podstata spočíva vtom, že pozostáva z pasívneho doskového rekuperátora a aktívneho doskového rekuperátora z Peltierových článkov prepojených aspoň jedným prvým a/alebo druhým prietokovým členom s dvoma oddelenými smermi prúdenia vzduchu. Prietoky vzduchu sú zabezpečené tak, že medzi privrátené strany prvých štrbín pasívneho doskového rekuperátora a prvých štrbín aktívneho doskového rekuperátora z Peltierových článkov je zaradený prvý ventilátor. Taktiež medzi privrátené strany druhých štrbín pasívneho doskového rekuperátora a druhých štrbín aktívneho doskového rekuperátora z Peltierových článkov je zaradený druhý ventilátor. Na strane pasívneho doskového rekuperátora sú riešené vstupy sania vzduchu tak, že odvrátené prvé štrbiny pasívneho doskového rekuperátora sú pripojené na prvý sací vstup priamo alebo cez tretí prietokový člen a odvrátené druhé štrbiny pasívneho doskového rekuperátora sú pripojené na druhý sací vstup priamo alebo cez štvrtý prietokový člen. Na strane aktívneho doskového rekuperátora z Peltierových článkov sú riešené výfuky vzduchu tak, že odvrátené prvé štrbiny aktívneho doskového rekuperátora z Peltierových článkov sú pripojené na prvý výfuk priamo alebo cez piaty prietokový člen a odvrátené druhé štrbiny aktívneho doskového rekuperátora z Peltierových článkov sú pripojené na druhý výfuk priamo alebo cez šiesty prietokový člen. Je daná veľká variabilita realizácie prietokových členov. Všetky alebo časť z nich môžu byť tvorené komôrkami z priečok, obvodového rámu, dna a veka. Tieto komôrky môžu byť aj samostatnými modulmi, ktoré je možné skladať do finálnej zostavy klimatizačnej jednotky s rekuperáciou. Ale taktiež môžu byť tvorené úsekmi vzduchotechnických potrubných systémov kruhového ale aj viacuholníkového prierezu, prípadne sacím hrdlom vzduchu pre nasávanie vonkajšieho vzduchu alebo odvetrávaného vzduchu z priestorov budovy alebo výfukovým hrdlom vzduchu pre výfuk odsávaného vzduchu von mimo budovu alebo pre výfuk čerstvého vzduchu do priestorov budovy. To znamená, že v jedných realizáciách je cesta prvého prúdenia vzduchu vymedzená prvým sacím vstupom, tretím prietokovým členom, prvými štrbinami pasívneho doskového rekuperátora, prvým prietokovým členom, prvým ventilátorom, prvými štrbinami aktívneho doskového rekuperátora z Peltierových článkov, piatym prietokovým členom a prvým výfukom. Ďalej cesta druhého prúdenia vzduchu je vymedzená druhým sacím vstupom, štvrtým prietokovým členom, druhými štrbinami pasívneho doskového rekuperátora, druhým prietokovým členom, druhým ventilátorom, druhými štrbinami aktívneho doskového rekuperátora z Peltierových článkov, šiestym prietokovým členom a druhým výfukom. Cesty prúdenia vzduchu v iných realizáciách môžu byť riešené aj tak, že napr. sacie hrdlá vzduchu môžu byť napojené na štrbiny pasívneho doskového rekuperátora priamo bez prietokových členov. Taktiež môžu byť výfukové hrdlá vzduchu napojené na štrbiny aktívneho doskového rekuperátora z Peltierových článkov priamo bez prietokových členov. Aj samotné prepojenia pasívneho doskového rekuperátora a aktívneho doskového rekuperátora z Peltierových článkov môžu byť riešené tak, že medzi ich privrátené strany prvých štrbín je zaradený ventilátor priamo bez prietokových členov pokiaľ to dovolí konštrukčné usporiadanie.The aforementioned drawbacks of the prior art are overcome by the air conditioning unit of the present invention which consists of a passive plate heat exchanger and an active plate heat exchanger of Peltier cells interconnected by at least one first and / or second flow member with two separate air flow directions. The air flows are secured so that a first fan is provided between the facing sides of the first passive plate recuperator slots and the first active plate recuperator slots of the Peltier cells. Also, a second fan is provided between the facing sides of the second passive plate recuperator slots and the second active plate recuperator slots of the Peltier cells. On the passive plate recuperator side, air intake inlets are provided such that the averted first passive plate heat exchanger slots are connected to the first suction port directly or through the third flow member and the averted second passive plate heat exchanger slots are connected to the second suction port directly or through the fourth flow member . On the side of the active plate heat exchanger of Peltier cells, the exhausts are designed so that the inverted first slots of the active plate heat exchanger of Peltier cells are connected to the first exhaust directly or through the fifth flow member and the inverted second slots of the active plate heat exchanger of Peltier cells are connected to the second exhaust. directly or through a sixth flow member. There is a great variability in the realization of flow members. All or part of them may be formed by compartments of partition walls, perimeter frame, bottom and lid. These chambers can also be separate modules that can be assembled into the final assembly of the air conditioning unit with heat recovery. However, they may also be formed by sections of duct systems of circular but also of polygonal cross-section, or by an air intake for intake of outside air or ventilated air from the premises of the building or an air outlet for exhaust of exhaust air outside the building or for fresh air to the building. That is, in one embodiment, the first air flow path is defined by a first intake port, a third flow member, a first passive plate recuperator slots, a first flow member, a first fan, a first Peltier cell active plate recuperator slots, a fifth and a flow member. Further, the path of the second air flow is defined by a second suction inlet, a fourth flow member, a second passive plate recuperator slots, a second flow member, a second fan, a second Peltier cell active plate recuperator slots, a sixth flow member and a second exhaust. Air flow paths in other implementations can also be solved such that e.g. the air inlets can be connected to the slots of the passive plate heat exchanger directly without flow members. Also, the air outlet ports can be connected directly to the slots of the active plate recuperator from Peltier cells without flow-through members. Even the interconnections of the passive plate recuperator and the active plate recuperator of the Peltier cells can be designed such that their facing sides of the first slots include a fan directly without flow members as long as the design permits.

Samotný pasívny doskový rekuperátor je tvorený sendvičovou sústavou paralelných horizontálnych kovových platní, u ktorých sú dve protiľahlé steny každého páru platní striedavo usporiadané voči ďalšiemu páru platní o 90°.The passive plate heat exchanger itself consists of a sandwich system of parallel horizontal metal plates in which the two opposite walls of each plate pair are alternately arranged by 90 ° relative to the other plate pair.

Aktívny doskový rekuperátor je vytvorený z Peltierových článkov a je tvorený sendvičovou sústavou paralelných horizontálne osadených Peltierových článkov, u ktorých sú dve protiľahlé izolačné steny každého páru Peltierových článkov striedavo usporiadané voči ďalšiemu páru Peltierových článkov o 90°. Peltierov článok každej horizontálnej vrstvy je z oboch strán opatrený kontaktnými od seba odizolovanými kovovými platňami. Pritom za striedavo usporiadanými dvoma susednými horizontálnými vrstvami Peltierových článkov oproti sebe orientovanými horúcimi stranami nasledujú ďalšie dve susedné horizontálne vrstvy Peltierových článkov oproti sebe orientované studenými stranami. Pritom priestory oproti sebe orientovaných horúcich strán dvoch susedných horizontálnych vrstiev Peltierových článkov vymedzujú jeden oddelený smer prúdenia vzduchu. A taktiež priestory oproti sebe orientovaných studených strán dvoch susedných horizontálnych vrstiev Peltierových článkov vymedzujú druhý oddelený smer prúdenia vzduchu. Každá horizontálna vrstva obsahuje aspoň dva Peltierove články zapojené do série. Pritom Peltierové články zo všetkých horizontálnych vrstiev môžu byť zapojené do série alebo paralelne. Aktívny doskový rekuperátor s Peltierovými článkami má prepínateľnú polaritu napájania za účelom vytvárania tepla alebo chladu pre jednotlivé prúdenia vzduchu. Klimatizačná jednotka s rekuperáciou obsahuje riadiacu a regulačnú jednotku spracovávajúcu signály z tepelného senzora a/alebo vlhkostného senzora a/alebo senzora plynu, ktoré môžu byť umiestnené v aspoň jednom prietokovom člene. Pre interiérové aplikácie klimatizačnej jednotky s rekuperáciou je táto opatrená indikačným optickým panelom. Napokon klimatizačná jednotka s rekuperáciou môže obsahovať aj kondenzačnú nádrž.The active plate heat exchanger is formed of Peltier cells and consists of a sandwich system of parallel horizontally mounted Peltier cells in which two opposing insulating walls of each pair of Peltier cells are alternately arranged by 90 ° relative to another pair of Peltier cells. The Peltier element of each horizontal layer is provided with contact plates insulated from each other by metal plates. The two adjacent horizontal layers of Peltier cells facing each other are then followed by two adjacent horizontal layers of Peltier cells facing each other facing each other. In this case, the spaces of the opposing hot sides of the two adjacent horizontal layers of the Peltier cells define one separate air flow direction. Also, the opposing cold sides of the two adjacent horizontal layers of the Peltier cells define a second separate air flow direction. Each horizontal layer comprises at least two Peltier cells connected in series. The Peltier cells of all horizontal layers can be connected in series or in parallel. The active plate heat exchanger with Peltier elements has switchable power polarity to generate heat or cold for individual air flows. The recovery air conditioning unit comprises a control and regulating unit for processing signals from the temperature sensor and / or the humidity sensor and / or the gas sensor, which may be located in at least one flow member. For indoor applications of the air-conditioning unit with heat recovery it is equipped with an indicator optical panel. Finally, the recuperation air conditioning unit may also comprise a condensation tank.

V prípade poruchy aktívneho doskového rekuperátora s Peltierovými článkami alebo v prípade jeho vypnutia alebo odstavenia, zariadenie podľa vynálezu už neplní plnohodnotnú funkciu klimatizačnej jednotky, ale s obmedzeným účinkom plní funkciu pasívneho rekuperátora. To znamená, že zariadenie je funkčné, ale nedosahuje sa ním maximálna tepelná účinnosť výmeny vzduchu.In the event of a failure of an active plate heat exchanger with Peltier cells or in the event of its shutdown or shutdown, the device according to the invention no longer fulfills the full function of the air conditioning unit, but with the limited effect fulfills the function of the passive heat exchanger. This means that the device is functional, but does not achieve the maximum thermal efficiency of the air exchange.

Výhody klimatizačnej jednotky s rekuperáciou podľa vynálezu sú zjavné z účinkov, ktorými sa prejavuje navonok. Konštrukcia je založená na originálnom spojení pasívneho doskového rekuperátora a aktívneho doskového rekuperátora s Peltierovými článkami s vysokou účinnosťou rekuperácie. Účinky spočívajú najmä vtom, že navrhnutá konštrukcia umožňuje zúžitkovanie nízkopotenciálového odpadového tepla z opotrebovaného interiérového vzduchu vyfukovaného do vonkajšej atmosféry pomocou pasívneho doskového rekuperátora. Pritom toto odobrané teplo sa odovzdá do nasávané vonkajšieho čerstvého vzduchu v pasívnom doskovom rekuperátore. V aktívnom doskovom rekuperátore s Peltierovými článkami sa už len teplotné upravia parametre vyfukovaného čerstvého vzduchu do interiéru podľa požiadaviek prevádzkovateľa s minimálnymi nákladmi na energiu. Ďalšou výhodou je skutočnosť, že sa jedná len o vzdušné rekuperácie bez prítomnosti kvapalinového pracovného teplovýmenného média. Ďalšia výhoda tejto klimatizačnej jednotky s rekuperáciou je v tom, že je možné vzduch ohrievať alebo ochladzovať len zámenou polarity napájania Peltierových článkov v aktívnom doskovom rekuperátore.The advantages of the air-conditioning unit according to the invention are apparent from the external effects. The design is based on the original connection of the passive plate heat exchanger and the active plate heat exchanger with Peltier cells with high recovery efficiency. The effects are in particular that the proposed design makes it possible to utilize low-potential waste heat from worn interior air blown into the outside atmosphere by a passive plate heat exchanger. This heat is transferred to the sucked outside fresh air in the passive plate heat exchanger. In the active plate recuperator with Peltier elements, only the temperature parameters of the blown fresh air into the interior are adjusted according to the operator's requirements with minimal energy costs. Another advantage is the fact that these are only air recuperations without the presence of a liquid working heat exchange medium. A further advantage of this air-conditioning unit with heat recovery is that air can only be heated or cooled by reversing the polarity of the Peltier cells supply in the active plate heat exchanger.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Klimatizačná jednotka s rekuperáciou na využitie odpadového tepla vyfukovaného vzduchu z vetraných priestorov budovy bude bližšie ozrejmená na priložených výkresoch, kde na obr. 1 je zobrazená klimatizačná jednotka s rekuperáciou realizovaná vzduchotecnickými potrubiami. Na obr. 2 je zobrazená klimatizačná jednotka s rekuperáciou realizovaná komôrkami. Na obr. 3 je zobrazený zimný prevádzkový režim klimatizačnej jednotky s rekuperáciou. Na obr. 4 je zobrazený letný prevádzkový režim klimatizačnej jednotky s rekuperáciou. Na obr. 5 je zobrazené riešenie aktívneho rekuperátora. Na obr. 6 je zobrazené riešenie pasívneho rekuperátora. Na obr. 7 je zobrazené realizácia klimatizačnej jednotky s rekuperáciou, kde jedna strana je opatrená sacím vstupom opotrebovaného interiérového vzduchu a zároveň aj výfukom čerstvého vzduchu do interiéru, pritom jej druhá strana je opatrená sacím vstupom čerstvého vzduchu z exteriéru a zároveň aj výfukom opotrebovaného interiérového vzduchu do exteriéru.The air conditioning unit with heat recovery for utilizing the exhaust heat of the exhaust air from the ventilated areas of the building will be illustrated in more detail in the accompanying drawings, in which FIG. 1 shows an air conditioning unit with recovery realized by air ducts. In FIG. 2 shows an air conditioning unit with recovery realized by chambers. In FIG. 3 shows the winter operating mode of the air conditioning unit with heat recovery. In FIG. 4 shows the summer operation mode of the air conditioning unit with heat recovery. In FIG. 5 shows an active recuperator solution. In FIG. 6 shows a solution of a passive recuperator. In FIG. 7 shows an embodiment of an air conditioning unit with recuperation, wherein one side is provided with a suction inlet of worn interior air and at the same time an exhaust of fresh air into the interior, while the other side is provided with a suction inlet of fresh air from the exterior.

Rozumie sa, že jednotlivé uskutočnenia vynálezu zobrazené na jednotlivých obrázkoch sú predstavované pre ilustráciu a nie ako obmedzenie konkrétnych realizácii. Taktiež sa rozumie, že jednotlivé uskutočnenia vynálezu zobrazené na jednotlivých obrázkoch sú zhotovené z materiálov známych odborníkom zo stavu techniky. Odborníci znalí stavom techniky nájdu alebo budú schopní zistiť s použitím nie viac ako rutinného experimentovania ekvivalentné uskutočnenia vynálezu. Aj takéto ekvivalenty budú spadať do rozsahu nasledujúcich patentových nárokov.It is to be understood that the various embodiments of the invention shown in the individual figures are presented by way of illustration and not by way of limitation of particular embodiments. It is also understood that the individual embodiments of the invention shown in the individual figures are made of materials known to those skilled in the art. Those skilled in the art will find or be able to ascertain, using no more than routine experimentation, equivalent embodiments of the invention. Such equivalents will also fall within the scope of the following claims.

Príklady uskutočneniaEXAMPLES

Príklad 1Example 1

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia je opísaná klimatizačná jednotka s rekuperáciou komôrkovej konštrukcie skonštruovaná podľa vynálezu názorne zobrazená na obr. 2. Pozostáva z pasívneho doskového rekuperátora i a aktívneho doskového rekuperátora 2 skonštruovaného z Peltierových článkov 9 prepojených prvým a druhým prietokovým členom A, B s dvoma oddelenými smermi prúdenia vzduchu. Medzi privrátené strany prvých štrbín pasívneho doskového rekuperátora I a prvých štrbín aktívneho doskového rekuperátora 2 z Peltierových článkov 9 je zaradený prvý ventilátor 7a. Medzi privrátené strany druhých štrbín pasívneho doskového rekuperátora 1 a druhých štrbín aktívneho doskového rekuperátora 2 z Peltierových článkov 9 je zaradený druhý ventilátor 7β. Odvrátené prvé štrbiny pasívneho doskového rekuperátora 1 sú pripojené na prvý sací vstup 3 cez tretí prietokový člen C. Odvrátené druhé štrbiny pasívneho doskového rekuperátora 1 sú pripojené na druhý sací vstup 5 cez štvrtý prietokový člen D.In this example of a particular embodiment, the air-conditioning air conditioning unit constructed according to the invention is shown in FIG. 2. It consists of a passive plate heat exchanger 1 and an active plate heat exchanger 2 constructed of Peltier elements 9 interconnected by first and second flow members A, B with two separate air flow directions. The first fan 7a is arranged between the facing sides of the first slots of the passive plate heat exchanger I and the first slots of the active plate heat exchanger 2 of the Peltier cells 9. A second fan 7β is provided between the facing sides of the second slots of the passive plate heat exchanger 1 and the second slots of the active plate heat exchanger 2 of the Peltier elements 9. The inverted first slots of the passive plate heat exchanger 1 are connected to the first suction inlet 3 via the third flow member C. The inverted second slots of the passive plate heat exchanger 1 are connected to the second suction inlet 5 through the fourth flow member D.

Odvrátené prvé štrbiny aktívneho doskového rekuperátora 2 z Peltierových článkov 9 sú pripojené na prvý výfuk 4 cez piaty prietokový člen E. Odvrátené druhé štrbiny aktívneho doskového rekuperátora 2 z Peltierových článkov 9 sú pripojené na druhý výfuk 6 cez šiesty prietokový člen F. Všetky prietokové členy A až F sú tvorené komôrkami z priečok, obvodového rámu, dna a veka. V neznázomenej alternatíve, tieto komôrky môžu byť aj samostatnými modulmi, ktoré je možné skladať do finálnej zostavy klimatizačnej jednotky s rekuperáciou.The inverted first slots of the active plate recuperator 2 of the Peltier elements 9 are connected to the first exhaust 4 through the fifth flow member E. The inverted second slots of the active plate recuperator 2 of the Peltier elements 9 are connected to the second exhaust 6 through the six flow member F. to F are chambers of partitions, perimeter frame, bottom and lid. In an alternative (not shown), these chambers may also be separate modules that can be assembled into the final assembly of the air conditioning unit with recovery.

V ďalšej neznázomenej alternatíve, cesty prúdenia vzduchu v iných realizáciách môžu byť riešené aj tak, že napr. sacie hrdlá vzduchu sú napojené na štrbiny pasívneho doskového rekuperátora 1 priamo bez prietokových členov. Taktiež sú výfukové hrdlá vzduchu napojené na štrbiny aktívneho doskového rekuperátora 2 z Peltierových článkov 9 priamo bez prietokových členov.In another alternative (not shown), air flow paths in other embodiments may be solved such that e.g. the air inlets are connected to the slots of the passive plate heat exchanger 1 directly without flow members. Also, the exhaust air throats are connected to the slots of the active plate recuperator 2 of the Peltier elements 9 directly without flow members.

V ďalšej neznázomenej alternatíve, aj samotné prepojenie pasívneho doskového rekuperátora I a aktívneho doskového rekuperátora 2 z Peltierových článkov 9 jednej cesty prúdenia vzduchu je riešené tak, že medzi ich privrátené strany prvých Štrbín je zaradený prvý ventilátor 7a priamo bez prietokových členov.In another alternative (not shown), the connection of the passive plate heat exchanger I and the active plate heat exchanger 2 of the Peltier elements 9 of one air flow path is also designed so that their first sides of the first slots are provided with the first fan 7a directly without flow members.

Samotný pasívny doskový rekuperátor I je tvorený sendvičovou sústavou paralelných horizontálnych kovových platní 8, u ktorých sú dve protiľahlé steny každého páru platní striedavo usporiadané voči ďalšiemu páru platní o 90° ako je to znázornené na obr. 6.The passive plate heat exchanger 1 itself consists of a sandwich system of parallel horizontal metal plates 8, in which the two opposite walls of each plate pair are alternately arranged by 90 ° relative to the other plate pair, as shown in FIG. 6th

Aktívny doskový rekuperátor 2 je vytvorený z Peltierových článkov 9 a je tvorený sendvičovou sústavou paralelných horizontálne osadených Peltierových článkov 9, u ktorých sú dve protiľahlé izolačné steny každého páru Peltierových článkov 9 striedavo usporiadané voči ďalšiemu páru Peltierových článkov 9 o uhol 90°. Peltierov článok 9 každej horizontálnej vrstvy je z oboch strán opatrený kontaktnými od seba odizolovanými kovovými platňami 8. Pritom za striedavo usporiadanými dvoma susednými horizontálnymi vrstvami Peltierových článkov 9 oproti sebe orientovanými horúcimi stranami nasledujú ďalšie dve susedné horizontálne vrstvy Peltierových článkov 9 oproti sebe orientované studenými stranami. Pritom priestory oproti sebe orientovaných horúcich strán dvoch susedných horizontálnych vrstiev Peltierových článkov 9 vymedzujú jeden oddelený smer prúdenia vzduchu. A taktiež priestory oproti sebe orientovaných studených strán dvoch susedných horizontálnych vrstiev Peltierových článkov 9 vymedzujú druhý oddelený smer prúdenia vzduchu ako je to znázornené na obr. 5. Každá horizontálna vrstva obsahuje tri Peltierove články 9 zapojené do série. Pritom Peltierové články 9 zo všetkých horizontálnych vrstiev sú zapojené do série alebo alternatívne paralelne. Aktívny doskový rekuperátor 2 s Peltierovými článkami 9 má prepínateľnú polaritu napájania za účelom vytvárania tepla alebo chladu pre jednotlivé prúdenia vzduchu. Klimatizačná jednotka s rekuperáciou obsahuje riadiacu a regulačnú jednotku spracovávajúcu signály z termálneho senzora, vlhkostného senzora, senzora plynu, ktoré sú umiestnené v prietokových členoch A až F. Klimatizačná jednotka s rekuperáciou je opatrená indikačným optickým panelom aje opatrená aj kondenzačnou nádržou. Termálny senzor DS18B20 je v podstate digitálny teplomer a komunikuje cez zbernicu s centrálnym mikroprocesorom. Je možné použiť jeden mikroprocesor na kontrolu mnohých termálnych senzorov DS18B20 distribuovaných na veľkej ploche. Aplikácie, ktoré môžu prosperovať z tejto vlastnosti zahrňujú HVAC kontroly prostredia, teplotné monitorovacie systémy vnútri budov, vybavenie alebo zariadenia a proces monitoringových a kontrolných systémov.The active plate heat exchanger 2 is made of Peltier elements 9 and consists of a sandwich system of parallel horizontally mounted Peltier elements 9, in which two opposing insulating walls of each pair of Peltier elements 9 are alternately aligned with another pair of Peltier elements 9 at an angle of 90 °. The Peltier element 9 of each horizontal layer is provided on both sides with insulated metal plates 8. The two adjacent horizontal layers of the Peltier elements 9 facing each other are facing the other two adjacent horizontal layers of the Peltier elements 9 facing each other. In this case, the spaces of the opposing hot sides of the two adjacent horizontal layers of the Peltier cells 9 define a separate air flow direction. Also, the opposing cold sides of the two adjacent horizontal layers of the Peltier cells 9 define a second separate air flow direction as shown in FIG. 5. Each horizontal layer comprises three Peltier cells 9 connected in series. The Peltier elements 9 of all horizontal layers are connected in series or alternatively in parallel. The active plate heat exchanger 2 with Peltier elements 9 has a switchable polarity of the power supply in order to generate heat or cold for the individual air flows. The recovery air conditioning unit comprises a control and regulating unit for processing the signals from the thermal sensor, humidity sensor, and gas sensor, which are located in the flow elements A to F. The recovery air conditioning unit is equipped with an optical display panel and a condensation tank. The DS18B20 thermal sensor is basically a digital thermometer and communicates via bus with a central microprocessor. A single microprocessor can be used to control many DS18B20 thermal sensors distributed over a large area. Applications that may benefit from this feature include HVAC environmental controls, temperature monitoring systems inside buildings, equipment or equipment, and the process of monitoring and control systems.

Vlhkostný a teplotný senzor DHT1 lmá významnú úlohu ako teplotný a vlhkostný senzorový komplex s kalibrovanýmom signálovým výstupom. Pri použití digitálno signálnej získavacej techniky a teplotno vlhkostnej citlivej technológie, to zabezpečuje vysokú spoľahlivosť a výbornú dlhotrvajúcu stabilitu. Tento sensor zahŕňa komponent odolný pre typ merania vlhkosti a NTC teploty merací komponent a spája k vysoko výkonný 8 bitový mikrokontrolér, ponúkajúc výbornú kvalitu, rýchlu odozvu, antiinterferečnú schopnosť a efektívnosť nákladov. Kalibračné koeficienty sú uchovávané ako programy v OTP pamäti, ktorá je používaná pri senzorovo internom procese odhaľovania signálov. Jednotlivé, drôtové sériové rozhranie robí integráciu rýchlou a jednoduchou. Jej malá veľkosť, nízka spotreba energie a do 20 m prenosového signálu vytvárajú tú najlepšiu voľbu pre rôzne aplikácie, zahrňujúc tie najnáročnejšie. Komponent je 4 pinový jednotlivý rad pinového balíčka. Je vhodný pre spojenie a špeciálne balíčky, ktoré môžu byť poskytnuté vzhľadom na požiadavky užívateľa.The DHT1 humidity and temperature sensor plays an important role as a temperature and humidity sensor complex with a calibrated signal output. Using digital signal acquisition technology and temperature-sensitive moisture technology, this ensures high reliability and excellent long-term stability. This sensor includes a component resistant to the type of humidity and NTC temperature measurement component and connects to a high-performance 8-bit microcontroller, offering excellent quality, fast response, anti-interference capability and cost-effectiveness. Calibration coefficients are stored as programs in OTP memory, which is used in the sensor's internal signal detection process. The individual, wired serial interface makes integration quick and easy. Its small size, low power consumption and up to 20 m transmission signal make it the best choice for a variety of applications, including the most demanding. The component is a 4 pin single pin pack package. It is suitable for connections and special packages that can be provided according to user requirements.

Plynový senzor MQ135 na báze SnO₂ mení elektrickú vodivosť v závislosti na kvalite vzduchu. Ak existuje cieľ horľavého plynu, vodivosť senzora je vyššia a spolu s koncentráciou plynu rastie. Vodivosť je hodnotená vo vnútornom okruhu a analógová hodnota predstavuje kvalitu ovzdušia je zobratá zo sm'mača. MQ135 plynový senzor má vysokú citlivosť na amoniak, sírovodík a benzoové pary, tiež je citlivý na dym a ďalšie škodlivé plyny. Má veľmi široké uplatnenie a v rekuperátore funguje ako senzor, ktorý napovie užívateľovi, kedy je najvhodnejší čas rekuperovať čerstvý vzduch späť do budovy, v závislosti na kvalite okolitého ovzdušia.The MQ135 gas sensor based on SnO ₂ changes the electrical conductivity depending on the air quality. If a flammable gas target exists, the sensor conductivity is higher and increases with the gas concentration. The conductivity is evaluated in the inner circuit and the analogue value represents the air quality is taken from the sensor. The MQ135 gas sensor has a high sensitivity to ammonia, hydrogen sulphide and benzoic vapors, it is also sensitive to smoke and other harmful gases. It has a very wide application and acts as a sensor in the recuperator to tell the user when it is best to recuperate fresh air back into the building, depending on the ambient air quality.

Funkcia klimatizačnej jednotky s rekuperáciou podľa vynálezu pre zimnú prevádzku je zjavná z obr. 3 a letná prevádzka klimatizačnej jednotky s rekuperáciou podľa vynálezu je zjavná z obr. 4.The function of the air-conditioning unit according to the invention for winter operation is apparent from FIG. 3 and the summer operation of the air-conditioning unit with regeneration according to the invention is apparent from FIG. 4th

Príklad 2Example 2

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia je opísaná klimatizačná jednotka s rekuperáciou odvodenej konštrukcie skonštruovaná zo vzduchotechnických potrubných členov podľa vynálezu názorne zobrazená na obr. 1. Pozostáva z pasívneho doskového rekuperátora i a aktívneho doskového rekuperátora 2 skonštruovaného z Peltierových článkov 9 prepojených prvým a druhým prietokovým členom A, B s dvoma oddelenými smermi prúdenia vzduchu. Medzi privrátené strany prvých štrbín pasívneho doskového rekuperátora I a prvých štrbín aktívneho doskového rekuperátora 2 z Peltierových článkov 9 je zaradený prvý ventilátor 7a. Medzi privrátené strany druhých štrbín pasívneho doskového rekuperátora I a druhých štrbín aktívneho doskového rekuperátora 2 z Peltierových článkov 9 je zaradený druhý ventilátor 7b. Odvrátené prvé štrbiny pasívneho doskového rekuperátora i sú pripojené na prvý sací vstup 3 cez tretí prietokový členIn this example of a particular embodiment, an air conditioning unit with a recuperation of a derived structure constructed from air duct members according to the invention is shown in FIG. It consists of a passive plate heat exchanger 1 and an active plate heat exchanger 2 constructed of Peltier elements 9 interconnected by first and second flow members A, B with two separate air flow directions. The first fan 7a is arranged between the facing sides of the first slots of the passive plate heat exchanger I and the first slots of the active plate heat exchanger 2 of the Peltier cells 9. A second fan 7b is arranged between the facing sides of the second slots of the passive plate heat exchanger I and the second slots of the active plate heat exchanger 2 of the Peltier cells 9. The inverted first slots of the passive plate heat exchanger 1 are connected to the first suction inlet 3 via a third flow member

C. Odvrátené druhé štrbiny pasívneho doskového rekuperátora 1 sú pripojené na druhý sací vstup 5 cez štvrtý prietokový člen D. Odvrátené prvé štrbiny aktívneho doskového rekuperátora 2 z Peltierových článkov 9 sú pripojené na prvý výfuk 4 cez piaty prietokový člen E. Odvrátené druhé štrbiny aktívneho doskového rekuperátora 2 z Peltierových článkov 9 sú pripojené na druhý výfuk 6 cez šiesty prietokový člen F. Všetky prietokové členy A až F sú tvorené úsekmi vzduchotechnických potrubných systémov kruhového ale aj viacuholníkového prierezu, prípadne sacím hrdlom vzduchu pre nasávanie vonkajšieho vzduchu alebo odvetrávaného vzduchu z priestorov budovy alebo výfukovým hrdlom vzduchu pre výfuk odsávaného vzduchu von mimo budovu alebo pre výfuk čerstvého vzduchu do priestorov budovy.C. The inverted second slots of the passive plate heat exchanger 1 are connected to the second suction inlet 5 via the fourth flow member D. The inverted first slots of the active plate heat exchanger 2 of the Peltier elements 9 are connected to the first exhaust 4 via the fifth flow member E. The inverted second slots of the active plate The recuperator 2 of the Peltier elements 9 is connected to the second exhaust 6 via the sixth flow member F. All the flow members A to F consist of sections of air duct systems of circular but also of polygonal cross-section or air intake for suction of outside air or exhaust air from the building or an air outlet for exhausting outside air outside the building or for exhausting fresh air into the building.

Samotný pasívny doskový rekuperátor i aj aktívny doskový rekuperátor 2 vytvorený z Peltierových článkov 9 sú už dostatočne opísané v predchádzajúcom príklade.Both the passive plate heat exchanger and the active plate heat exchanger 2 formed from the Peltier cells 9 are already sufficiently described in the previous example.

Na obr. 7 je zobrazené možná realizácia klimatizačnej jednotky s rekuperáciou, kde jedna strana je opatrená prvým sacím vstupom 3 opotrebovaného vzduchu z interiéru 10 a zároveň aj druhým výfukom 6 čerstvého vzduchu do interiéru 10, pritom jej druhá strana je opatrená druhým sacím vstupom 5 čerstvého vzduchu z exteriéru 11 a zároveň aj prvým výfukom 4 opotrebovaného interiérového vzduchu do exteriéru 11.In FIG. 7 shows a possible embodiment of an air-conditioning unit with recovery, where one side is provided with a first intake port 3 of worn air from the interior 10 and a second exhaust port 6 with fresh air into the interior 10, the other side being provided with a second intake port 5 11 and also the first exhaust 4 of worn interior air into the exterior 11.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability

Klimatizačná jednotka s rekuperáciou podľa tohto vynálezu predstavuje zariadenie využiteľné v technickej vybavenosti budov.The air-conditioning unit with heat recovery according to the invention represents a device usable in the technical equipment of buildings.

Claims

PATENT CLAIMS

Air conditioning unit with recuperation, characterized in that it consists of a passive plate heat exchanger (1) and an active plate heat exchanger (2) of Peltier elements (9) connected by at least one first and / or second flow member (A, B) with two separate air flow directions, wherein the first fan (7a) is located between the facing sides of the first passive plate recuperator slots (1) and the first active plate recuperator slots (2) of the Peltier cells (9) and also the facing sides of the second passive plate recuperator slots ( 1) and a second fan (7b) is provided in the second slots of the active plate heat exchanger (2) of the Peltier cells (9); the inverted first passive plate heat exchanger slots (1) are connected to the first suction inlet (3) directly or through the third flow member (C) and the inverted second passive plate heat exchanger slots (1) are connected to the second suction inlet (5) directly or through the fourth flow member (D); also the first active plate recuperator slots (2) averted from the Peltier elements (9) are connected to the first exhaust (4) directly or via the fifth flow member (E) and the second active plate recuperator slots (2) averted from the Peltier elements (9) are connected to the second exhaust (6) directly or via the sixth flow member (F).

Air-conditioning unit according to claim 1, characterized in that at least two of the first to sixth flow members (A to F) are formed by chambers of partitions, circumferential frame, bottom and lid.

Air conditioning unit according to claim 1, characterized in that at least two of the first to sixth flow members (A to F) are formed by sections of air duct systems and / or an air intake or exhaust port.

Air-conditioning unit with recuperation according to claim 1, characterized in that the passive plate heat exchanger (1) and the active plate heat exchanger (2) of the Peltier elements (9) are formed by a sandwich system of parallel horizontal metal plates (8), opposing walls of each pair of plates alternately arranged relative to another pair of plates (8) at an angle of 90 °.

Air-conditioning unit with recuperation according to claims 1 and 4, characterized in that, in the active plate recuperator (2) of Peltier elements (9), the Peltier element (9) of each horizontal layer is provided with contact-insulated metal ¹⁰ z on both sides. The two adjacent horizontal layers of the Peltier cells (9) are alternately arranged facing each other with hot sides, followed by two adjacent horizontal layers of Peltier cells (9) facing each other with cold sides facing each other.

Air-conditioning unit with recuperation according to at least one of Claims 1 to 5, characterized in that, in the active plate recuperator (2) of Peltier cells (9), the opposing hot sides of two adjacent horizontal layers of Peltier cells (9) define one the separate air flow direction and the opposing cold sides of the two adjacent horizontal layers of the Peltier cells (9) define a second separate air flow direction.

Air-conditioning unit with recuperation according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that in the active plate recuperator (2) of Peltier elements (9), each horizontal layer comprises at least two Peltier elements (9) connected in series.

Air-conditioning unit with recuperation according to at least one of Claims 1 to 7, characterized in that in the active plate recuperator (2) the Peltier elements (9) of all horizontal layers are connected in series or in parallel.

Air-conditioning unit with recuperation according to at least one of Claims 1 to 8, characterized in that the active plate recuperator (2) with Peltier elements (9) has a switchable power polarity.

Heat recovery air conditioning unit according to at least one of Claims 1 to 9, characterized in that a thermal sensor and / or a humidity sensor and / or a gas sensor are arranged in at least one of the first to sixth air flow elements (A to F) and / or condensation tank.

Air-conditioning unit according to at least one of Claims 1 to 10, characterized in that it comprises a control and regulation unit.

Air-conditioning unit according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that it comprises an indicating optical panel.