Beschreibung
Luftaustauschvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Luftaustauschvorrichtung mit wenigstens einem Regenerator.
Bewohnte Räume müssen belüftet werden. Beim einem Luftaustausch geht Wärme an die Umgebung verloren. Es ist denkbar, Lüftungsgeräte zur Einzelraumlüftung mit einem wärmespeichernden Regenerator zu versehen, an dem abwechselnd warme Abluft aus dem Innenraum und kalte Außenluft von der Außenseite eines Gebäudes entlangstreichen. Solche Lüftungsgeräte müssen häufig gereinigt werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstig wartbare Luftaustauschvorrichtung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen An- sprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen ünteransprüchen.
Eine erfindungsgemäße Luftaustauschvorrichtung umfasst ein Gehäuse mit wenigstens einem darin angeordneten Lüfter. In dem Gehäuse ist ein zwischen einer Ablufteinlassöffnung und einer Zuluftauslassoffnung verlaufender Abluftweg und ein zwischen einer Ablufteinlassöffnung und einer Zuluftauslassoffnung verlaufender Zuluftweg vorgesehen. Wenigstens ein durchströmbarer erster Wärmeregenerator ist im Abluftweg und wenigstens ein durchströmbarer zweiter Wärmeregenerator ist im Zuluftweg angeordnet. Diese Wärmeregeneratoren können auch als zwei verschiedene Bereiche eines zusammenhängenden großen Wärmeregene-
rators ausgebildet sein. Die Wärmeregeneratoren weisen dabei insbesondere ein Material mit einer guten Wärmespeicherfähigkeit auf, insbesondere Metall oder Keramik. Erfindungsgemäß ist weiterhin eine betätigbare Umschaltvorrichtung vorgesehen, die so ausgebildet ist, dass bei ihrer Betätigung der Abluft- und der Zuluftweg so umleitbar sind, dass der erste Wärmeregenerator bzw. die ersten Wärmeregeneratoren auf dem Zuluftweg und der zweite Wärmeregenerator bzw. die zweiten Wärmeregeneratoren auf dem Abluftweg liegen. Diese Umschaltvorrichtung kann dabei in bestimmten Zeitintervallen oder abhängig von in dem Gehäuse, insbesondere an den Wärmeregeneratoren gemessenen Temperaturen betätigt werden. Bei einer wiederholten Betätigung der Umschaltvorrichtung wird die Luftaustauschvorrichtung wieder in den Ursprungszustand geschaltet, bei dem der erste Wärmeregenerator im Abluftweg und der zweite Wärmeregenerator im Zuluftweg liegen.
Bei einer mit nur einem Lüfter ausgestatteten Luftaustauschvorrichtung ist dieser vorzugsweise so zu wählen, dass seine Drehrichtung umgekehrt werden kann. Besonders vorteilhaft ist es aber, wenn ein im Zuluftweg angeordneter Zuluft-Lüfter und ein im Abluftweg angeordneter Abluft-Lüfter vorgesehen sind.
Gemäß einem Grundgedanken der Erfindung werden die Wärmerege- neratoren abwechselnd von warmer Abluft und von kalter Zuluft durchströmt, um dadurch die Wärme der Abluft effektiv zum Aufwärmen der Zuluft zu nutzen. Die zum Erwärmen der Zuluft auf eine im Normalfall bei etwa 20 °C liegende Wohlfühltemperatur notwendige Energiemenge kann dadurch schon deutlich verringert werden.
Wenn weiterhin Luftfilter zur Reinigung des Abluftstroms des Zuluftstroms verwendet werden, kann eine Verbesserung der Atemluftqualität im Gebäudeinneren erreicht und gleichzeitig eine Verunreinigung der Außenfassade vermieden werden. Dabei hat es sich erwiesen, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn solche Luftfilter an der Ablufteinlassöffnung und/oder an der Außenlufteinlassoffnung des Gehäuses angebracht werden, denn auf diese Weise kann auch eine Verunreinigung des Gehäuseinneren weitestgehend vermieden werden.
Eine der Erfindung zugrundeliegende Erkenntnis liegt darin, dass das bei den bekannten Lüftungsgeräten vorgesehene Durchströmen in wechselnde Richtung nachteilig ist. Um dabei zu verhindern, dass sich auf dem Filter abgesetzter Schmutz bei einer Umkehr der Strömungsrichtung löst, muss nämlich darauf geachtet werden, dass sich nicht zu viel Schmutz auf dem Filter absetzt. Dies bedingt einen häufigen Wechsel des Filters. Durch die erfindungsgemäße Luftaustauschvorrichtung werden die eingesetzten Filter vorteilhafterweise nur in einer Richtung durchströmt, wodurch das vorgenannte Problem des Lösens von
Schmutz vermieden wird und die Gebrauchsdauer von Filtern kostengünstigerweise verlängert wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Luftaustauschvor- richtung, bei welcher der Abluftweg unterhalb des Zuluftwegs angeordnet ist, kann der bei der Abkühlung des AbluftStroms auskondensierende Wasserdampf durch die Abluftauslassöffnung entweichen, wodurch unerwünschte Nebenerscheinungen, wie beispielsweise Schimmel vermieden werden. Wenn der Abluftweg da- bei zur Außenseite des Gebäudes hin leicht nach unten geneigt ist, kann durch Schwerkraftwirkung das Austreten des Kondens- wassers aus dem Gehäuse noch besser gewährleistet werden.
Bei einer einfachen und kostengünstigen Bauform der Luftaustauschvorrichtung kann die Umschaltvorrichtung in Form wenigstens einer drehbaren oder schwenkbaren Klappe ausgebildet sein. Eine besonders energiesparende und sehr vorteilhaft ansteuerbare Betätigungsvorrichtung umfasst eine erste Abluft- weg-Umleitklappe und eine zweite Zuluftweg-Ümleitklappe, die jeweils durch einen gemeinsamen Antrieb, insbesondere durch einen Zahnriemen oder ein Gestänge drehbar bzw. umschwenkbar sind, sowie eine erste Zuluftweg-Ümleitklappe und eine zweite Abluftweg-Umleitklappe, die jeweils durch einen weiteren gemeinsamen Antrieb drehbar bzw. umschwenkbar sind. Diese Variante bietet sich besonders dann an, wenn der Winkel zwischen den zwei verschiedenen Luftwegstellungen für die betreffenden Umleitklappen jeweils übereinstimmt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens ein Wärmetauscher mit einer Erwärmseite und mit einer Abkühlseite in dem Gehäuse angeordnet. Der Abluft- und der Zu- luftweg werden bei einer Betätigung der Umschaltvorrichtung so umgeleitet, dass die Abkühlseite bzw. die Abkühlseiten auf dem Abluftweg und die Erwärmseite bzw. die Erwärmseiten auf dem Zuluftweg liegen. Durch einen derartigen Einsatz von rekupera- tiven Wärmerückgewinnungseinheiten insbesondere von Wärmetau- schern zusätzlich zu den erfindungsgemäß verwendeten wärmespeichernden Regeneratoren kann das Temperaturgefälle zwischen dem Abluft- und dem Zuluftstrom deutlich reduziert werden, wodurch sich eine erhebliche Energieeinsparung im Vergleich zu herkömmlichen Lüftungsgeräten ergibt. Dieser Umstand kann noch effektiver genutzt werden, wenn in dem Gehäuse ein erster und ein zweiter Wärmetauscher vorgesehen sind und wenn der Abluft- und der Zuluftweg bei einer Betätigung der Umschaltvorrichtung
so umgeleitet werden, dass die Abkühlseiten beider Wärmetauscher auf dem Abluftweg und die Erwärmseiten beider Wärmetauscher auf dem Zuluftweg liegen. Durch eine derartige erfindungsgemäße Kombination von wärmespeichernden Regeneratoren mit rekuperativen Wärmerückgewinnungseinheiten sowie durch die erfindungsgemäße Umleitung der Luftwege kann ein besonders effektiver und energieoptimaler Luftaustausch gewährleistet werden.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer vorstehend beschriebenen Luftaustauschvorrichtung zur Lüftung von Gebäuden, insbesondere von Eigentumswohnungen, von Mietswohnungen und von gewerblich genutzten Immobilien.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht.
Figur 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Luftaustauschvorrichtung mit abgenommener Abdeckplatte, Figur 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Luftaustauschvorrichtung aus Figur 1 mit abgenommener Abdeckplatte und mit gegenüber der Darstellung in Figur 1 veränderten Luftwegen
Figur 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine zweite Luftaustauschvorrichtung mit Eckmodulen in ihren
Eckbereichen und mit abgenommener Abdeckplatte,
Figur 4 zeigt eine Aufrisszeichnung des Gehäuses der zweiten Luftaustauschvorrichtung aus Figur 3.
Figur 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Luftaustauschvorrichtung 1 mit abgenommener Abdeckplatte.
Die Luftaustauschvorrichtung 1 ist von einem rechteckigen Gehäuse 2 umschlossen, das auf seiner linken Seite in einem oberen Bereich eine Ablufteinlassöffnung 21 und in einem unteren Bereich eine Zuluftauslassoffnung 24 sowie auf seiner rechten Seite in einem oberen Bereich eine Fortluftauslassöffnung 22 und in einem unteren Bereich eine Außenlufteinlassoffnung 23 aufweist. Im Inneren des Gehäuses 2 befinden sich unmittelbar neben der Außenlufteinlassoffnung 23 ein Fortluft-Filter 3 und unmittelbar neben der Fortluftauslassöffnung 22 ein Fortluft- Filter 4. Im Inneren des Gehäuses 2 sind unmittelbar bei der Ablufteinlassöffnung 21 ein Fortluft-Lüfter 6 und unmittelbar bei der Fortluftauslassöffnung 24 ein Fortluft-Lüfter 5 angeordnet .
In einem hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich der Fortluft-Filter 4 zwischen der Ablufteinlassöffnung 21 und dem Fortluft-Lüfter 6, um zu verhindern, dass die in das Innere des Gehäuses 2 einfließende Abluft das Gehäuseinnere verschmutzt.
Eine Trennwand 11 verläuft waagerecht mittig durch das Innere des Gehäuses 2 von der linken bis zu der rechten Gehäusewand. Bei einem Drittel sowie bei zwei Dritteln der Gesamtbreite des Gehäuses 2 weist die Trennwand 11 jeweils Unterbrechungen auf. In der in Figur 1 weiter links gelegenen Unterbrechung der
Trennwand 11 ist ein erster Wärmetauscher 9 und in der weiter rechts gelegenen Unterbrechung ist ein zweiter Wärmetauscher 10 angeordnet. Die Wärmetauscher 9 und 10 sind dabei in der Zeichenebene der Figur 1 in bezug auf das Gehäuse um einen Winkel 45° gedreht angeordnet dargestellt. Bei den in Figur 1 gezeigten Wärmetauschern 9 und 10 handelt es sich um Kreuzwärmetauscher. Der erste Plattenwärmetauscher 9 kann von links
oben nach rechts unten sowie von rechts oben nach links unten durchströmt werden. Dabei befindet sich der Einlassbereich der Abkühlseite links oben und der Auslassbereich der Abkühlseite rechts unten. Der Einlassbereich der Erwärmseite befindet sich rechts oben und der Auslassbereich der Erwärmseite links unten. Die Trennwand 11 setzt dabei zwischen dem Einlassbereich der Abkühlseite und dem Auslassbereich der Erwärmseite sowie zwischen dem Einlassbereich der Erwärmseite und dem Auslassbereich der Abkühlseite an. Eine erste Abluftweg-Umleitklappe 71 verschließt in Figur 1 den Einlassbereich der Abkühlseite. Diese erste Abluftweg-Umleitklappe 71 weist ein Drehgelenk auf, das zwischen den beiden Einlassbereichen angeordnet ist. Eine zweite Abluftweg-Umleitklappe 72 verschließt den Auslassbereich der Erwärmseite und weist ein Drehgelenk auf, das sich zwischen den beiden Auslassbereichen des ersten Wärmetauschers 9 befindet.
Der zweite Wärmetauscher 10 weist rechts unten seinen Einlassbereich der Erwärmseite und links oben seinen Auslassbereich der Erwärmseite auf. Der Einlassbereich der Abkühlseite befindet sich links unten und der Auslassbereich der Abkühlseite rechts oben. Eine erste Zuluftweg-Ümleitklappe 81 verschließt in Figur 1 den Einlassbereich der Abkühlseite und weist ein zwischen den beiden Einlassbereichen des zweiten Wärmetau- schers 10 angeordnetes Drehgelenk auf. Eine zweite Zuluftweg- Ümleitklappe 82 verschließt den Auslassbereich der Erwärmseite und weist ein zwischen den Auslassseiten des zweiten Wärmetauschers 10 angeordnetes Drehgelenk auf. Die Trennwand 11 setzt jeweils zwischen dem Einlassbereich der Abkühlseite und dem Auslassbereich der Erwärmseite sowie zwischen dem Einlassbereich der Erwärmseite und dem Auslassbereich der Abkühlseite an.
In einem Bereich zwischen den Wärmetauschern 9 und 10 sind ein erster Wärmeregenerator 12 und ein zweiter Wärmeregenerator 13 angeordnet, die jeweils Metallfasern aufweisen und von Luft durchströmt werden können. Dabei füllen der erste Wärmeregenerator 12 den Zwischenraum zwischen der Trennwand 11 und der oberen Wand des Gehäuses 2 und der zweite Wärmeregenerator 13 den Zwischenraum zwischen der Trennwand 11 und der unteren Wand des Gehäuses 2 vollständig aus.
In Figur 1 ist mittels schwarzen Pfeilen ein erster Abluftweg 7 gezeigt, der in waagerechter Richtung von der Ablufteinlassöffnung 21 durch den Fortluft-Lüfter 6 und durch den ersten Wärmeregenerator 12 bis zu der Fortluftauslassöffnung 22 führt. Mittels weißen Pfeilen ist ein erster Zuluftweg 8 visu- alisiert, der von der Außenlufteinlassoffnung 23 durch den zweiten Wärmeregenerator 13 und durch den Zuluft-Lüfter 5 bis zu der Zuluftauslassoffnung 24 führt.
Figur 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Luftaustauschvorrichtung 1 mit abgenommener Abdeckplatte und mit gegenüber der Darstellung in Figur 1 veränderten Luftwegen Übereinstimmende Komponenten sowie Komponenten mit gleichen Funktionen wie in der Figur 1 sind mit gleichen Bezugszeichen ge- kennzeichnet und werden nicht extra erörtert.
Die Abluftweg-Umleitklappen 71 und 72 sowie die Zuluftweg- Umleit lappen 81 und 82 sind in Figur 2 senkrecht gestellt, so dass sie die Zwischenräume zwischen den Wärmetauschern 9 und 10 und der unteren bzw. oberen Wand des Gehäuses 2 luftdicht abschließen.
Der zweite Abluftweg 14 ersetzt den ersten Abluftweg 7. Der zweite Abluftweg 14 verläuft durch die Ablufteinlassöffnung 21, durch den Fortluft-Lüfter 6, durch die Abkühlseite des ersten Wärmetauschers 9, durch den zweiten Wärmeregenera- tor 13 und durch die Abkühlseite des zweiten Wärmetauschers 10 bis zu der Fortluftauslassöffnung 22. Der zweite Zuluftweg 15 ersetzt den ersten Zuluftweg 8. Der zweite Zuluftweg 15 verläuft durch die Außenlufteinlassoffnung 23, durch die Erwärmseite des zweiten Wärmetauschers 10, durch den ersten Wärmere- generator 12, durch die Erwärmseite des ersten Wärmetauschers 9 sowie durch den ersten Zuluft-Lüfter 5 bis zu der Zuluftauslassoffnung 24.
Nachfolgend ist die Funktionsweise der Luftaustauschvorrich- tung 1 mit Bezug auf die Figuren 1 und 2 näher erläutert.
Zu Beginn des hier dargestellten Ausführungsbeispiels nehmen die Wärmeregeneratoren 12 und 13 eine zwischen den Temperaturwerten der Abluft und der Zuluft liegende Temperatur an. In Figur 1 ist eine erste Betriebsart der Luftaustauschvorrichtung 1 beschrieben, bei der durch den Fortluft-Lüfter 6 warme verbrauchte Abluft aus dem Gebäudeinneren auf eine Außenseite des Gebäudes befördert wird und gleichzeitig dazu kalte frische Außenluft durch den Zuluft-Lüfter 5 von einer Außenseite des Gebäudes angesaugt und in das Gebäudeinnere befördert wird. Der relativ warme Abluftström bewegt sich nun entlang des ersten Abluftweges 7 und durchströmt den ersten Wärmeregenerator 12, der dadurch aufgewärmt wird. Der kalte Außenluft- strom bewegt sich in etwa entlang des ersten Zuluftwegs 8 und durchströmt dabei den zweiten Wärmeregenerator 13, der dadurch eine Abkühlung erfährt. Beim Durchströmen des zweiten Wärmeregenerators 13 mit kalter Außenluft erfolgt eine Erwärmung des
Zuluftstroms und gleichzeitig eine Abkühlung des zweiten Wärmeregenerators 13. Der zweite Wärmeregenerator 13 gibt dabei solange die in ihm gespeicherte Wärme an den Zuluftstrom ab, bis der zweite Wärmeregenerator 13 in etwa die Temperatur der Außenluft annimmt.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Luftaustauschvorrichtung 1 von der in Figur 1 gezeigten Betriebsart in die in Figur 2 gezeigte Betriebsart geschaltet. Diese Umschaltung er- folgt dabei in einem vorgegebenen Zeitintervall. Bei diesem Umschaltvorgang wird die erste Abluftweg-Umleitklappe 71 und die zweite Zuluftweg-Ümleitklappe 82 von einem gemeinsamen Antrieb, insbesondere von einem Zahnriemen oder von einem Gestänge, von ihrer jeweiligen in Figur 1 gezeigten Ausgangs- Stellung in die in Figur 2 gezeigte Umleitstellung bewegt. Ein weiterer Antrieb bewegt die zweite Abluftweg-Umleitklappe 72 und die erste Zuluftweg-Ümleitklappe 81 von ihrer in Figur 1 gezeigten Ausgangsstellung in die in Figur 2 gezeigte Umleitstellung. Nach diesem Umschalten verlaufen der Zuluftstrom auf dem zweiten Zuluftweg 15 und der Abluftstrom auf dem zweiten Abluftweg 14. Der zuvor abgekühlte zweite Wärmeregenerator 13 wird nun von dem warmen Abluftstrom wieder erwärmt. Der zuvor erwärmte erste Wärmeregenerator 12 gibt nun die in ihm gespeicherte Wärme an den kalten Außenluftstrom ab, der dadurch er- wärmt wird. Zusätzlich dazu sorgen die Wärmetauscher 9 und 10 für eine Reduzierung des Temperaturgefälles zwischen dem Zuluft- und dem Abluftstrom. Nach einem bestimmten Zeitintervall wird die Luftaustauschvorrichtung 1 durch das Bewegen der Umleitklappen 71, 72, 81 und 82 wieder in ihre in Figur 1 ge- zeigte Ausgangsstellung zurückgeschaltet. Dabei gibt der zuvor aufgewärmte zweite Wärmeregenerator 13 wieder Wärme an den Zu-
luftstrom ab, und der zuvor abgekühlte erste Wärmeregenerator 12 wird durch den Abluftstrom wieder aufgewärmt.
Figur 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine zweite Luftaustauschvorrichtung 16 mit Eckmodulen in ihren Eckbereichen und mit abgenommener Abdeckplatte.
Die zweite Luftaustauschvorrichtung 16 entspricht prinzipiell der an der entlang der Trennwand 11 verlaufenden Symmetrieach- se gespiegelten Luftaustauschvorrichtung 1 aus Figur 1, wobei die Einlass- und Auslassöffnungen nicht an dem linken bzw. an dem rechten Rand des Gehäuses 2 angeordnet, sondern in bezug auf die Zeichenebene nach oben gerichtet sind. Übereinstimmende Komponenten oder Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
Die zweite Ablufteinlassöffnung 211, die zweite Fortluftauslassöffnung 221, die zweite Außenlufteinlassoffnung 231 und die zweite Zuluftauslassoffnung 241 sind jeweils in den Eckmodulen der zweiten Luftaustauschvorrichtung 16 ausgebildet.
Figur 4 zeigt eine Aufrisszeichnung des Gehäuses 2 der zweiten Luftaustauschvorrichtung 16.
Dabei ist in dem linken oberen Bereich des Gehäuses 2 ein Eckmodul 17 angeordnet, das eine obere, eine untere, eine linke und eine hintere Seitenfläche aufweist. Das Eckmodul 17 ist Bestandteil des Gehäuses 2. Die Seitenflächen des Eckmoduls 17 bilden somit Abschnitte der oberen, der unteren, der linken und der hinteren Wand des Gehäuses 2. Die obere Seitenfläche weist eine zweite Zuluftauslassoffnung 241, die linke Seiten-
fläche weist eine dritte Zuluftauslassoffnung 242, die hintere Seitenfläche weist eine vierte Zuluftauslassoffnung 243 und die untere Seitenfläche weist eine fünfte Zuluftauslassoffnung 244 auf. Diese Zuluftauslassöffnungen 241 bis 244 können wahlweise geöffnet und geschlossen werden. Solche Eckmodule 17 können auch für die übrigen Öffnungen des Gehäuses 2 vorgesehen werden. Durch das Vorsehen solcher Eckmodule können Gehäuse sehr einfach an die jeweilige Montageposition bzw. an die jeweils gewünschten Luftströmungsrichtungen adaptiert werden.