PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69717420T2 02.10.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0877909
Titel REGENERATIVE WÄRMERÜCKGEWINNUNGSANLAGE MIT ALS VENTIL DIENENDEN KIPPBAREN WÄRMESPEICHERN
Anmelder Broberg, Bo, Kungsängen, SE
Erfinder Broberg, Bo, Kungsängen, SE
Vertreter Meissner, Bolte & Partner, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69717420
Vertragsstaaten DE, DK, FI, FR, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 31.01.1997
EP-Aktenzeichen 979028032
WO-Anmeldetag 31.01.1997
PCT-Aktenzeichen PCT/SE97/00153
WO-Veröffentlichungsnummer 0097028412
WO-Veröffentlichungsdatum 07.08.1997
EP-Offenlegungsdatum 18.11.1998
EP date of grant 27.11.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.10.2003
IPC-Hauptklasse F28D 19/00
IPC-Nebenklasse F24F 12/00   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wärmerückgewinnungseinheit mit einem Gehäuse, welches mindestens einen Regenerativwärmespeicher umschließt, wobei das Gehäuse eine Zuluftöffnung, eine Abluftöffnung, eine Außenluftöffnung und eine Altluftöffnung aufweist, und wobei die Abluft und Zuluft abwechselnd den Wärmespeicher passieren.

Wärmerückgewinnungseinheiten werden unter anderem in Belüftungssystemen verwendet, beispielsweise um Gebäude zu belüften und gleichzeitig die Wärme aus der Abluft, die aus dem Gebäude abgeführt wird, mit der Außenluft, die dem Gebäude in der Form von Zuluft zugeführt wird, zurückzuführen.

Eine Wärmerückgewinnungseinheit nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus der Druckschrift US-A- 3 891 028 bekannt. Diese Druckschrift bezieht sich auf einen mit mehreren Matrizen versehenen Regenerativwärmeaustauscher, wovon jede ein kolbenartiges rohrförmiges Gehäuse umfasst, das in einem Zylinder gleitbar ist. Das Gehäuse ist mit diametral entgegengesetzten Öffnungen gebildet, die optional mit Öffnungen im Zylinder ausgerichtet sein können. Relativ warme und kalte Fluidströme, die die Öffnungen im Zylinder passieren, passieren abwechselnd die Matrizen, da jede Matrize abwechselnd eine erste und zweite Position im Zylinder einnimmt.

Eine andere Wärmerückgewinnungsbaugruppe, die auf dem Markt ist, weist zwei Plattengehäuse auf, die jeweils ihr eigenes Regenerativplattenpaket umgeben, das die Wärmespeicher bildet. Jedes Plattengehäuse ist wechselseitig mit zwei Ventilgehäusen verbunden. Jedes Ventilgehäuse umfasst ein Ventilblatt, das jeweils von seinem eigenen Ventilmotor beeinflusst wird. Eines der Ventilgehäuse ist mit einem Zuluftventilator ausgestattet, der an einen Zuluftkanal am Ventilgehäuse angeschlossen ist, und mit einem Abluftventilator, der an einen Abluftkanal am Ventilgehäuse angeschlossen ist. Das Ventilgehäuse selbst ist an jedes einzelne und alle Plattengehäuse über eine Zuluftöffnung bzw. eine Abluftöffnung an den jeweiligen Plattengehäusen angeschlossen. Das zweite Ventilgehäuse ist mit einem Altluftkanal und einem Außenluftkanal ausgerüstet, und ist an jedes der Plattengehäuse über eine Altluftöffnung bzw. eine Außenluftöffnung der jeweiligen Plattengehäuse angeschlossen.

Abluft bzw. Außenluft passiert abwechselnd die Plattenpakete. Wenn sich eines der Plattenpakete erwärmt hat, und sich das andere abgekühlt hat, werden die Ventilblätter in den Ventilgehäusen umgeschaltet, wodurch Abluft bzw. Außenluft das Plattenpaket wechseln und im Vergleich zur Strömungsrichtung, die vorher in den jeweiligen Plattenpaketen herrschte, eine umgekehrte Strömungsrichtung aufweisen.

Eine andere bestehende Wärmerückgewinnungsbaugruppe ist der Rotationswärmetauscher, bei dem ein kontinuierlicher Luftstrom durch einen sich drehenden Zylinder strömt. Die Drehachse des Zylinders erstreckt sich in einer Ebene, die mit einer Wand zusammenfällt. Auf einer Seite der Wand fließt Warmluft und auf der anderen Kaltluft. Indem man die Warmluft den Zylinder durchlaufen lässt, wird der Teil des Zylinders, der sich auf der "warmen" Seite befindet, erwärmt. Dreht sich der Zylinder, geht der aufgewärmte Teil des Zylinders zur "kalten" Seite über, wodurch die durch den Zylinder strömende Kaltluft erwärmt wird.

Das Hauptziel der Erfindung ist es, eine Wärmerückgewinnungseinheit zu erzielen, die mit mindestens einem Regenerativwärmespeicher ausgestattet ist, der den Bedarf nach einem gesonderten Unschaltventil aus der Welt schafft, das die Abluft und die Außenluft steuert, die die Wärmespeicher passieren. Vorzugsweise sind zwei Wärmespeicher zu einer Wärmerückgewinnungseinheit gekoppelt.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Wärmerückgewinnungseinheit bereitzustellen, die eine sehr niedrige Geräuschänderung im Belüftungssystem aufweist, wenn in den Wärmespeichern die Umschaltung von Außen- zu Abluft, und umgekehrt, stattfindet.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Möglichkeit für einen Umwälzbetrieb bei der Wärmerückgewinnungseinheit bereitzustellen, die die Abluft unter speziellen Betriebsbedingungen durch die Zuluftöffnung umwälzt.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, bereitzustellen, dass die Luft in derselben Richtung durch die Öffnungen im Gehäuse fließt, ungeachtet der Fließrichtung der Luft durch die Wärmespeicher.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen niedrigen Druckabfall über die Wärmerückgewinnungseinheit bereitzustellen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, einen hohen Grad an Temperaturaustausch in der Wärmerückgewinnungseinheit bereitzustellen.

Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, eine Wärmerückgewinnungseinheit bereitzustellen, die ein leichtes Reinigen ermöglicht.

Diese Aufgaben werden durch eine Wärmerückgewinnungseinheit nach Anspruch 1 gelöst.

Die Erfindung wird nun ausführlicher mittels beispielhafter Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Wärmerückgewinnungseinheit nach einer ersten Ausführungsform.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf zwei Wärmerückgewinnungseinheiten, die zusammengekoppelt sind, um eine Wärmerückgewinnungsgruppe zu bilden.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Wärmerückgewinnungseinheit nach einer zweiten Ausführungsform.

Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht einer Wärmerückgewinnungseinheit nach der zweiten Ausführungsform.

Fig. 5 zeigt ein Anwendungsbeispiel für eine Wärmerückgewinnungseinheit nach der zweiten Ausführungsform.

Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht einer Wärmerückgewinnungseinheit nach der zweiten Ausführungsform in einer dritten Position.

Die Fig. 7-8 zeigen Seitenansichten einer Wärmerückgewinnungseinheit nach einer dritten Ausführungsform in zwei unterschiedlichen Positionen.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Wärmerückgewinnungseinheit nach einer ersten Ausführungsform. Die Wärmerückgewinnungseinheit umfasst ein Gehäuse 1, das einen Innenraum 2 bildet, der einen Regenerativwärmespeicher 5 enthält. Nach dieser Ausführungsform ist das Gehäuse 1 langgestreckt mit einer Länge, die größer ist als seine Breite und Höhe. Der Wärmespeicher 5, der im Gehäuse 1 untergebracht ist, besitzt eine Länge und Breite, die etwas kleiner als die Länge und Breite des durch das Gehäuse 1 gebildeten Innenraums 2 ist, so dass zwischen der Innenfläche des Gehäuses 1 und dem Wärmespeicher 5 ein Zwischenraum besteht. Die Dicke des Wärmespeichers 5 ist geringer als die Höhe des Innenraums 2. Dadurch kann der Wärmespeicher 5 sich im Gehäuse vorwärts und rückwärts drehen. Diese Schwenkbewegung findet als Kippbewegung um eine Welle 30 statt, die den Wärmespeicher 5 haltert. Die Weile 30 geht durch ein Loch im Gehäuse 1 hindurch und ist in Lagern im Gehäuse 1 auf beiden Seiten des Wärmespeichers 5 gelagert. In Fig. 1 stellt man sich die Welle horizontal vor.

Das Gehäuse 1 weist Enden auf, an denen eine Zuluftöffnung 10, eine Abluftöffnung 15, eine Außenluftöffnung 20 und eine Altluftöffnung 25 angeordnet sind, die jeweils mit Endflächen 35 des Wärmespeichers 5 zusammenwirken. Die Endflächen 35 sind parallel mit der Welle 30 und eben, und liegen an der Innenseite der Innenflächen des Gehäuses 1 um die Öffnungen 10-25 herum an. Die Zuluftöffnung 10 und die Altluftöffnung 25, bzw. die Abluftöffnung 15 und die Außenluftöffnung 20, sind durch ein Wandteil 27 bzw. 28 getrennt, das durch einen Teil des Gehäuses 1 gebildet sein kann. In der gezeigten Ausführungsform weisen beide Endflächen 35 entlang ihrer oberen und unteren Kanten Dichtungsstreifen 36 auf. In einer ersten in Fig. 1 gezeigten Stellung dichtet der obere Streifen 36 der linken Endfläche 35 gegen die Oberseite des Gehäuses 1 hin ab, und der untere Streifen gegen die Unterkante des Wandteils 28, wobei der obere Streifen 36 der rechten Endfläche 35 gleichzeitig gegen die Oberkante des Wandteils 27 und sein unterer Streifen gegen die Innenseite des Bodens des Gehäuses 1 hin abdichtet.

Der Wärmespeicher kann aus einer Anzahl von Platten 37 (Fig. 4) aufgebaut sein, die mehrere Durchflusskanäle 38 für Luft bilden. Die Durchflusskanäle 38 sind vorzugsweise in der Richtung der Dicke des Wärmespeichers 5 ausgerichtet. Die Platten 37 bilden somit eine große wärmeabsorbierende bzw. wärmeabgebende Oberfläche.

Die Wärmerückgewinnungseinheit kann in einem Belüftungssystem zur Belüftung eines Gebäudes, z. B. eines Wohn- oder Bürogebäudes verwendet werden. Die Luft, die durch die Belüftung Räume im Gebäude verlässt, wird Abluft genannt, und die Luft, die den Räumen zugeführt wird, wird Zuluft genannt.

Aufgrund seiner Drehbewegung nach vorn und hinten besitzt der Wärmespeicher eine Ventilfunktion, die die Öffnungen 10-25 öffnet bzw. schließt, wenn sich der Wärmespeicher 5 aus einer ersten Position für Abluftdurchfluss in eine zweite Position für Zuluftdurchfluss dreht.

Beim Abluftdurchfluss, wenn sich der Wärmespeicher 5 in der ersten Position befindet, fließt Abluft mit Zimmertemperatur durch die Abluftöffnung 15 und in den Innenraum 2 ein, in dem der Wärmespeicher 5 angeordnet ist. Die Zimmertemperatur aufweisende Abluft fließt dann durch den Wärmespeicher 5 in eine Richtung, die im wesentlichen der Richtung seiner Dicke entspricht. Der Wärmespeicher 5 wird dabei durch die durchfließende Abluft erwärmt. Die Abluft fließt dann durch die Altluftöffnung 25 in der Form verbrauchter Luft aus und verlässt danach den Innenraum 2, in dem der Wärmespeicher 5 untergebracht ist. Die verbrauchte Luft, die die Altluftöffnung 25 verlässt, kann dann geeigneter Weise in einen Kanal 82 (Fig. 5) fließen, der die verbrauchte Luft aus dem Gebäude befördert.

Ein Sensor 55 erfasst die Temperatur der verbrauchten Luft, die die Altluftöffnung 25 verlässt Ein Referenzsensor 56, kann beispielsweise in dem zu belüftenden Gebäude angebracht sein, wobei die Referenztemperatur der Zimmertemperatur im Gebäude entsprechen wird. Der erste Sensor 55 und der Referenzsensor 56 sind an eine Steuereinheit 60 angeschlossen. Fällt der Unterschied zwischen der Temperatur, die der erste Sensor 55 erfasst, und der Temperatur, die der zweite Sensor 56 erfasst, auf einen vorbestimmten Wert ab, dann gibt die Steuereinheit 60 ein Signal an einen Schrittmotor 62 ab, der an die Welle 30 angeschlossen ist, wodurch der Motor 62 den Wärmespeicher 5 zur zweiten Position für Zuluftdurchfluss dreht. Anstelle eines Schrittmotors ist auch denkbar, eine andere Stromerzeugungseinrichtung, wie einen hydraulischen oder pneumatischen Zylinder zu verwenden.

Während eines Außenluftdurchflusses fließt Außenluft durch die Außenluftöffnung 20 und in den Innenraum 2 ein, in dem der Wärmespeicher 5 angeordnet ist. Die Außenluft fließt dann durch den Wärmespeicher 5 in eine Richtung, die im wesentlichen der Richtung seiner Dicke entspricht. Die Außenluft wird dabei vom Wärmespeicher 5 erwärmt, der von der Abluft erwärmt wurde. Die Luft fließt dann durch die Zuluftöffnung 10 in der Form von Zuluft ab und verlässt in der Folge den Innenraum 2, in dem der Wärmespeicher 5 angeordnet ist. Die Zuluft, die die Zuluftöffnung 10 verlässt, fließt dann entweder direkt ins Gebäude oder in ein (nicht dargestelltes) Kanalsystem, das die Luft auf verschiedene Räume des Gebäudes verteilt.

Ein zweiter Sensor 57, der bei der Zuluftöffnung 10 untergebracht und an die Steuereinheit 60 angeschlossen ist, erfasst die Temperatur der erwärmten Zuluft. Wenn der Unterschied zwischen der Temperatur, die der zweite Sensor 57 erfasst, und der Temperatur, die der Referenzsensor 56 erfasst, auf einen vorbestimmten Wert ansteigt, gibt die Steuereinheit 60 ein Signal an den Schrittmotor 62 ab, wodurch der Schrittmotor den Wärmespeicher 5 in die erste Position zum Abluftdurchfluss kippt.

Ein Ventilatorteil 65, das zwei Ventilatoren 66, 67 (Fig. 4) umfasst, kann an die Zuluftöffnung 10 und die Altluftöffnung 25 angeschlossen sein, und ein Filterteil 70, das zwei Filter 71, 72 umfasst, kann an die Abluftöffnung 15 und die Außenluftöffnung 20 angeschlossen sein.

Wenn der Wärmespeicher 5 durch den Abluftdurchfluss erwärmt wird, trifft die Abluft mit Zimmertemperatur zuerst auf eine Seite, in Fig. 4 die Unterseite des Wärmespeichers 5. Diese erste Seite des Wärmespeichers 5 hat eine höhere Temperatur als die zweite Seite, wenn der Wärmespeicher 5 in die zweite Position gedreht wird, bevor die zweite Seite des Wärmespeichers 5 dieselbe Temperatur erreichen konnte wie die erste Seite.

Nach dieser ersten Ausführungsform von Fig. 1 fließen Abluft und Zuluft in entgegengesetzten Richtungen durch den Wärmespeicher 5. Und zwar trifft zunächst die Außenluft auf die Seite des Wärmespeichers 5, die die niedrigste Temperatur aufweist. Danach wird die Außenluft entlang ihres Fließwegs durch den Wärmespeicher 5 nach und nach aufgewärmt, was den Gesamtwirkungsgrad der Wärmerückgewinnungseinheit erhöht.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die beiden Wärmerückgewinnungseinheiten nach Fig. 1, die zusammengeschaltet sind, um eine Wärmerückgewinnungsgruppe zu bilden. Die Außenluftöffnungen 20 an jeder Einheit sind durch ein Rohr 31 miteinander gekoppelt, die Abluftöffnungen 15 sind durch ein Rohr 31 (nicht gezeigt) miteinander gekoppelt, die Altluftöffnungen 25 sind durch ein Rohr 32 miteinander gekoppelt, und die Zuluftöffnungen 10 sind durch ein Rohr 32 (nicht gezeigt) miteinander gekoppelt. Das Rohr 31, das an die Außenluftöffnung 20 angeschlossen ist, mündet in einen Außenluftkanal 33, in dem ein Filter 71 angeordnet ist. Das Rohr 31, das an die Abluftöffnungen 15 angeschlossen ist, mündet in einen Abluftkanal 33, in dem ein Filter 72 (nicht gezeigt) angeordnet ist. Das Rohr 32, das an die Altluftöffnungen 25 angeschlossen ist, mündet in einen gemeinsamen Altluftkanal 34, in dem ein Ventilator 66 angeordnet ist. Das Rohr 32, das an die Zuluftöffnungen 10 angeschlossen ist, mündet in einen gemeinsamen Zuluftkanal 34, in dem ein Ventilator 67 (nicht gezeigt) angeordnet ist.

Die Drehbewegungen des Wärmespeichers 5 werden so gesteuert, dass, wenn sich der Wärmespeicher 5 einer der Wärmerückgewinnungseinheiten in der ersten Stellung zum Abluftdurchfluss befindet, sich der Wärmespeicher 5 der zweiten Wärmerückgewinnungseinheit in der zweiten Stellung zum Außenluftdurchfluss befindet und umgekehrt.

Auf diese Weise kann die Belüftung beispielsweise für ein Gebäude, im Vergleich zu nur einer Wärmerückgewinnungseinheit verstärkt werden, wodurch eine annähernd kontinuierliche Belüftung des Gebäudes erzielt wird. Jede der Wärmerückgewinnungseinheiten kann mit einem eigenen Schrittmotor 62 ausgerüstet werden, der für die Drehbewegung des jeweiligen Wärmespeichers 5 sorgt. In diesem Fall sollten die Motoren 62 so synchronisiert sein, dass, wenn einer der Wärmespeicher 5 sich in der ersten Stellung befindet, sich der zweite in der zweiten Stellung befinden sollte. Diese Synchronisierung kann mit einer Steuereinrichtung 75 bewerkstelligt werden. Alternativ kann die Wärmerückgewinnungsgruppe mit nur einem Motor ausgerüstet sein, wobei die Drehbewegung des Motors durch einen Getriebe- oder Verbindungsmechanismus (nicht gezeigt) auf jede der Wellen 30 an den Wärmespeichern 5 übertragen wird.

Jede der Wärmerückgewinnungseinheiten kann mit Sensoren 55-57 ausgestattet sein, die die Temperatur wie vorstehend in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben erfassen. Allerdings ist es auch zweckmäßig, dass gemeinsame Sensoren 55-57 und eine einzige Steuereinheit 60 für beide Wärmerückgewinnungseinheiten angeordnet sind, um Steuersignale an die Elektromotoren 62 oder den Elektromotor abzugeben. Die Steuereinheit 60 kann an die Steuereinrichtung angeschlossen sein. Es ist auch möglich, mehr als zwei Wärmerückgewinnungseinheiten miteinander zu koppeln, um eine größere Wärmerückgewinnungsgruppe herzustellen.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Wärmerückgewinnungseinheit nach einer zweiten Ausführungsform. Das Gehäuse 1 enthält in dieser zweiten Ausführungsform zwei Wärmespeicher 5, 5', die jeweils in ihrer eigenen Kammer 40, 45 nebeneinander untergebracht sind. Die Kammern 40, 45 sind durch eine Wand 50 voneinander getrennt. Das Gehäuse 1 besitzt eine Zuluftöffnung 10, eine Abluftöffnung 15, eine Außenluftöffnung 20 und eine Altluftöffnung 25, von denen jede mit den Endflächen 35 des Wärmespeichers 5 bzw. 5' zusammenwirkt. Jede der Öffnungen 10-25 ist mit beiden Kammern 40, 45 verbunden, was bedeutet, dass sich jede Öffnung 10-25 von der ersten Kammer 40 zur zweiten Kammer 45 erstreckt. Die Zuluftöffnung 10 und die Altluftöffnung 25 bzw. die Abluftöffnung 15 und die Außenluftöffnung 20 sind mittels des Wandteils 27 bzw. 28 voneinander getrennt, das als Teil des Gehäuses 1 gebildet sein kann.

Ein Ventilatorteil 65, das zwei Ventilatoren 66, 67 (Fig. 4) umfasst, kann an die Zuluftöffnung 10 und die Altluftöffnung 25 angeschlossen sein, und ein Filterteil 70, das zwei Filter 71, 72 (Fig. 4) umfasst, kann an die Abluftöffnung 15 und die Außenluftöffnung 20 angeschlossen sein.

Genau wie bei der Wärmerückgewinnungsgruppe nach Fig. 2, werden die Drehbewegungen der Wärmespeicher 5, 5' so gesteuert, dass, wenn sich der erste Wärmespeicher 5 in der ersten Stellung zum Abluftdurchfluss befindet, sich der zweite Wärmespeicher 5' in der zweiten Stellung zum Außenluftdurchfluss befindet und umgekehrt. Folglich kann die Belüftung in beispielweise einem Gebäude verstärkt werden, wodurch eine so gut wie kontinuierliche Belüftung des Gebäudes erzielt wird. Jeder der Wärmespeicher 5, 5' kann wie in Fig. 2 mit seinem eigenen Schrittmotor 62, 62' ausgestattet sein, der für die Drehbewegung jedes Wärmespeichers 5, 5' sorgt. Die Motoren 62, 62' sollten in diesem Fall so synchronisiert sein, dass, wenn sich der erste Wärmespeicher 5 in der ersten Stellung befindet, sich der zweite Wärmespeicher 5' in der zweiten Stellung befindet und umgekehrt. Diese Synchronisierung kann durch eine Steuereinheit 60 erfolgen. Alternativ kann die Wärmerückgewinnungseinheit mit nur einem einzigen Motor ausgestattet sein, und die Drehbewegung des Motors wird dann von einem Getriebe- oder Verbindungsmechanismus (nicht gezeigt) auf jede Welle der Wärmespeicher übertragen.

Während des Abluftdurchflusses, wenn der erste Wärmespeicher 5 in die erste Stellung gebracht ist, fließt Luft mit Zimmertemperatur in Form von Abluft durch die Abluftöffnung 15 und in die Kammer 40 ein, in der der erste Wärmespeicher 5 angeordnet ist. Die Abluft fließt dann durch den Wärmespeicher 5 in eine Richtung, die im wesentlichen der Richtung seiner Dicke entspricht. Der Wärmespeicher 5 wird dabei durch die durchfließende Abluft erwärmt. Die Luft fließt dann durch die Altluftöffnung 25 in der Form verbrauchter Luft aus und verlässt in der Folge die Kammer 40. Die verbrauchte Luft, die die Abluftöffnung 25 verlässt, kann dann geeigneter Weise in einen Kanal 82 (Fig. 5) fließen, der die Luft aus dem Gebäude transportiert.

Wenn der Abluftdurchfluss in der ersten Kammer 40 stattfindet, erfolgt gleichzeitig ein Außenluftdurchfluss in der zweiten Kammer 45, in der der zweite Wärmespeicher 5' in die zweite Stellung zum Außenluftdurchfluss gebracht ist. Während des Außenluftdurchflusses fließt Außenluft durch die Außenluftöffnung 20 und in die zweite Kammer 45 ein. Die Außenluft fließt dann durch den zweiten Wärmespeicher 5' in einer Richtung, die im wesentlichen mit der Richtung seiner Dicke zusammenfällt. Dadurch wird die Außenluft vom zweiten Wärmespeicher 5' erwärmt, der zuvor von Abluft während des Abluftdurchflusses erwärmt wurde. Dann fließt die Luft durch die Zuluftöffnung 10 in Form von Zuluft aus und verlässt in der Folge die zweite Kammer 45. Die Zuluft, die die Zuluftöffnung 10 verlässt, fließt dann entweder direkt in das Gebäude oder in ein Rohrsystem, das die Luft auf die verschiedenen Räume in dem Gebäude verteilt (nicht gezeigt).

Nach dieser Ausführungsform nach Fig. 3 kann eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Wärmerückgewinnungseinheit so aufgebaut sein, dass ein erster Sensor 55 die Temperatur der Außenluft erfasst, die in die Außenluftöffnung 20 fließt. Der erste Sensor 55 ist an eine Steuereinheit 60 angeschlossen und ist kompensiert, was bedeutet, dass er Signale an die Steuereinheit 60 abgibt, die die Basis dafür sind, wie die Wärmerückgewinnungseinheit bei unterschiedlichen Außentemperaturen geregelt werden soll. Ein zweiter Sensor 57, der bei der Zuluftöffnung 10 untergebracht und an die Steuereinheit 60 angeschlossen ist, erfasst die Temperatur der erwärmten Zuluft, die die Zuluftöffnungen 10 der jeweiligen Kammer 40, 45 verlässt. Dieser zweite Sensor 57 ist geregelt, was bedeutet, dass er Signale an die Steuereinheit 60 abgibt, die eine Grundlage dafür sind, wie die Wärmerückgewinnungseinheit im Hinblick auf einen geeignet eingestellten Sollwert geregelt werden soll, der in der Steuereinheit programmiert ist. Liegt die Zulufttemperatur unter dem Sollwert des zweiten Sensors 57, gibt die Steuereinheit 60 ein Signal an den jeweiligen Schrittmotor 62, 62' ab, der an die jeweilige Welle 30, 30' des Wärmespeichers 5, 5' angeschlossen ist, wobei der erste Motor 62 den ersten Wärmespeicher 5 in die zweite Stellung zum Außenluftdurchfluss dreht. Gleichzeitig dreht der zweite Schrittmotor 62' den zweiten Wärmespeicher 5' in die erste Stellung zum Abluftdurchfluss.

Als Alternative erfasst der erste Sensor 55 die Temperatur der Altluft, die die Altluftöffnungen 25 der jeweiligen Kammer 40, 45 verlässt. Ein Referenzsensor kann beispielsweise in dem zu belüftenden Gebäude untergebracht sein, um die Zimmertemperatur im Gebäude zu erfassen. Der erste Sensor 55 und der Referenzsensor sind an die Steuereinheit 60 angeschlossen. Der zweite Sensor 57 ist bei den Zuluftöffnungen 10 der jeweiligen Kammer 40, 45 untergebracht und an die Steuereinheit 60 angeschlossen, wobei der zweite Sensor 57 die Temperatur der erwärmten Zuluft erfasst. Erreicht der Unterschied zwischen den vom ersten und zweiten Sensor 55 bzw. 57 erfassten Temperaturen und der vom Referenzsensor 56 erfassten Temperatur einen vorbestimmten Wert, gibt die Steuereinheit 60 ein Signal an den ersten und zweiten Schrittmotor 62, 62' ab, wodurch der erste Motor 62 den ersten Wärmespeicher 5 in die zweite Stellung zum Außenluftdurchfluss dreht. Gleichzeitig dreht der zweite Schrittmotor 62' den zweiten Wärmespeicher 5' in die erste Stellung zum Abluftdurchfluss.

Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht einer Wärmerückgewinnungseinheit nach der zweiten Ausführungsform. Der erste Wärmespeicher 5 ist mit mehreren parallelen Linien dargestellt, die sich in der Richtung der Dicke des ersten Wärmespeichers 5 erstrecken. Die parallelen Linien symbolisieren, dass der erste Wärmespeicher 5 aus mehreren Platten 37 aufgebaut ist. Der durchgehende Pfeil zeigt, dass Abluft durch die Wärmerückgewinnungsgruppe fließt. Der erste Wärmespeicher 5 ist in die erste Stellung zum Abluftdurchfluss gebracht, bei der Abluft durch die Abluftöffnung 15 in die erste Kammer 40, den ersten Wärmespeicher 5 und aus der Abluftöffnung 25 in Form von verbrauchter Luft fließt.

Der zweite Wärmespeicher 5' ist von der Wand 50 verdeckt, die die erste und zweite Kammer 40, 45 trennt, die Umrisse des zweiten Wärmespeichers sind somit nur gestrichelt dargestellt. Der zweite Wärmespeicher 5' ist in die zweite Stellung zum Außenluftdurchfluss gebracht, was mit gestrichelten Pfeilen dargestellt ist.

Ein Ventilatorteil 65, das zwei Ventilatoren 66, 67 umfasst, ist an die Zuluftöffnung 10 und die Altluftöffnung 25 angeschlossen, und ein Filterteil 70, das zwei Filter 71, 72 umfasst, ist an die Abluftöffnung 15 und die Außenluftöffnung 20 angeschlossen.

Fig. 5 zeigt ein Anwendungsbeispiel für eine Wärmerückgewinnungseinheit nach der zweiten Ausführungsform. Die Wärmerückgewinnungseinheit kann beispielsweise an einer separaten Stelle in einem Gebäude 79 untergebracht sein. Es ist jedoch auch möglich, die Wärmerückgewinnungseinheit außerhalb des Gebäudes 79 aufzustellen. Abluft F in Form von Innenluft des Gebäudes 79 wird durch einen Abluftkanal 80 in das Filterteil 70 der Wärmerückgewinnungseinheit und dann weiter durch die Abluftöffnung 15 zu einer der beiden Kammern 40 bzw. 45 geleitet, wovon jede einen Wärmespeicher 5. 5' enthält. Die Abluft passiert einen der beiden Wärmespeicher 5 bzw. 5' und fließt durch die Altluftöffnung 25 in Form von Altluft A aus, die durch einen Altluftkanal 82 geleitet wird, um aus dem Gebäude 79 hinausgeführt zu werden. Gleichzeitig wird Außenluft U durch einen Außenluftkanal 84 in das Filterteil 70 der Wärmerückgewinnungseinheit eingeleitet und weiter durch die Außenluftöffnung 20 zur zweiten der beiden Kammern 40 bzw. 45 geleitet. Die Außenluft passiert den zweiten der beiden Wärmespeicher 5 bzw. 5' und fließt durch die Zuluftöffnung 10 in Form von Zuluft T aus, die durch einen Zuluftkanal 86 geleitet wird, um in das Gebäude 79 eingeleitet zu werden.

Fig. 6 zeigt eine Wärmerückgewinnungseinheit nach Fig. 4, bei der sich sowohl der erste als auch der zweite Wärmespeicher 5, 5' in einer dritten Stellung befinden, in der keine der Öffnungen 10-25 im Gehäuse 1 der Wärmerückgewinnungseinheit mittels der Endflächen 35 der Wärmespeicher 5, 5' verschlossen sind. Andererseits sind aber sowohl die Außenluftöffnungen 20 als auch Altluftöffnungen 25 mittels Ventilblättern 90 verschlossen, die Außenluft daran hindern, von der Außenluftöffnung 20 und der Abluftöffnung 25 zur Zuluftöffnung 10 zu fließen. In der dritten Stellung kann Abluft aus der Abluftöffnung 15 zur Zuluftöffnung 10 fließen, ohne die Wärmespeicher 5, 5' zu passieren, wodurch ein interner Luftkreislauf in beispielsweise einem Gebäude erzielt werden kann. Dies dritte Stellung kann beispielsweise während eines Stromausfalls oder während Abschaltungen während der Nacht oder an Wochenenden eingenommen werden, wenn die Schrittmotoren, die für die Drehbewegung der Wärmespeicher 5, 5' sorgen, so ausgelegt werden können, dass sie während Abschaltungen die Wärmespeicher 5, 5' automatisch in die dritte Stellung drehen.

Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht einer Wärmerückgewinnungseinheit nach einer dritten Ausführungsform. Der erste Wärmespeicher 5 ist hier in die zweite Stellung zum Außenluftdurchfluss gekippt. Gleichzeitig ist der zweite Wärmespeicher 5' in die erste Stellung zum Abluftdurchfluss gekippt. Jeder der Wärmespeicher 5, 5' ist durch eine Trennwand 95 unterteilt, die sich in der Richtung der Dicke der Wärmespeicher 5, 5' erstreckt, wobei diese Trennwand 95 mit Ventilblättern 96 zusammenwirkt, die mit der Drehbewegung des dazugehörigen Wärmespeichers 5, 5' synchronisiert ist. Diese Synchronisierung kann beispielsweise mittels eines (nicht gezeigten) Verbindungssystems bewerkstelligt werden. Die Trennwand 95 und die Ventilblätter 96 können zusammenwirken, um die Verluste bei der Wärmerückgewinnung, wenn sich die Wärmespeicher 5, 5' aus der ersten in die zweite Stellung und umgekehrt drehen, zu minimieren. Eine weitere Aufgabe der Trennwand 95 and der Ventilblätter 96 wird im Zusammenhang mit Fig. 8 erklärt.

Fig. 8 zeigt eine Wärmerückgewinnungseinheit nach Fig. 7, bei der sich sowohl der erste als auch der zweite Wärmespeicher 5, 5' in einer dritten Stellung befindet, in der keine der Öffnungen 10-25 des Gehäuses 1 der Wärmerückgewinnungseinheit mittels der Endflächen 35 der Wärmespeicher 5, 5' geschlossen sind. Durch die Trennwand 95 und die Ventilblätter 96 sind jedoch zwei, voneinander getrennte, im wesentlichen luftdichte Räume auf jeder Seite der Trennwand 95 und der Ventilblätter 96 gebildet.

Folglich kann Abluft durch die Abluftöffnung 15 fließen und durch die Zuluftöffnung 10 ausfließen, wodurch eine Luftrückführfunktion in Form eines internen Luftkreislaufs beispielsweise in einem Gebäude erreicht werden kann. Wie im Zusammenhang mit Fig. 6 beschrieben, kann die dritte Stellung beispielsweise während Stromausfällen eingenommen werden.

In Sommermonaten, wenn die Außenlufttemperatur relativ hoch ist, können die Speicher 5, 5' in der Wärmerückgewinnungseinheit über lange Zeit entweder in der ersten oder zweiten Stellung verharren. Eine in die Steuereinheit 60 eingebaute Zeitfunktion kann dann in regelmäßigen Zeitabständen die Drehfunktion "ausüben", beispielsweise eine Drehung oder ein Kippen pro Tag, wodurch die beweglichen Teile der Wärmerückgewinnungseinheit in Bewegung versetzt werden, um sie daran zu hindern, sich festzusetzen.

Ein Vorteil der Wärmerückgewinnungseinheit nach einer Ausführungsform der Erfindung ist, dass sie in einem großen Abstand von einer Außenwand in einem Gebäude Einsatz finden kann, da die Luft in den an die Wärmerückgewinnungseinheit angeschlossenen Kanälen 80-86 die ganze Zeit in dieselbe Richtung fließt.

Ein weiterer Vorteil der Wärmerückgewinnungseinheit ist, dass, wenn die Drehwelle 30 der Wärmespeicher 5, 5' horizontal angeordnet ist, Abluft im wesentlichen nach oben durch die Wärmespeicher 5, 5' fließt. Das heißt, dass Wasser, das an den wärmeabsorbierenden Flächen des Wärmespeichers 5, 5' kondensiert, dort bleibt, und in der zweiten Stellung des Speichers von der Außenluft aufgenommen wird, die durch den Wärmespeicher 5, 5' fließt. Folglich ist keine Tauwasserrohrleitung für die Wärmerückgewinnungseinheit erforderlich. Der Wirkungsgrad der Wärmerückgewinnungseinheit wird auf diese Weise auch noch weiter erhöht, da latente Wärme rückgewonnen wird, die von Anfang an im Wasserdampf enthalten ist.

Noch ein weiterer Vorteil der Wärmerückgewinnungseinheit nach einer Ausführungsform der Erfindung ist, dass der Wärmespeicher 5, 5' leicht zu reinigen ist, weil die Durchflussrichtung der Luft durch den Wärmespeicher 5, 5' im wesentlichen in der Richtung seiner Dicke auftritt, die beträchtlich kleiner ist als seine Länge und Breite, so dass die Durchflusskanäle kurz sind und sich leicht reinigen lassen, beispielsweise, indem sie mit Wasser durchspült werden.

Noch ein weiterer Vorteil der Wärmerückgewinnungseinheit nach der vorliegenden Erfindung ist, dass die Geräuschveränderung während des Wechsels vom Außenluftdurchfluss zum Innenluftdurchfluss und umgekehrt sehr gering ist. Nach einer Ausführungsform der Erfindung fließt Luft die ganze Zeit in derselben Richtung durch die Öffnungen 10-25 im Gehäuse 1 und in den Kanälen 80-86, die daran angeschlossen sind, was bedeutet, dass die Geräuschveränderung gering ist, da kein großes Luftvolumen die Fließrichtung ändern muss.

Noch ein weiterer Vorteil der Wärmerückgewinnungseinheit nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, dass der Druckabfall am Wärmespeicher 5, 5' gering ist, da der Weg der Luft durch den Wärmespeicher 5, 5' relativ kurz ist. Das bedeutet, dass eine niedrigere Ventilatorkapazität erforderlich ist, um den Luftstrom zu erzeugen, und dies bedeutet auch einen geringeren Geräuschpegel.

Vorstehend wurde beschrieben, wie Wärme von der Wärmerückgewinnungseinheit nach den Ausführungsformen der Erfindung rückgewonnen werden kann. Es ist mit der Wärmerückgewinnungseinheit nach den Ausführungsformen der Erfindung auch möglich, Warmluft beispielsweise aus einem Gebäude auszuschließen, in dem die Innentemperatur niedriger sein sollte als die Außentemperatur. Die Wärmerückgewinnungseinheit arbeitet dann anders herum, wodurch warme Außenluft ihre Wärme an den Wärmespeicher 5 bzw., 5' abgibt, der vom Abluftdurchfluss gekühlt wurde. Somit wird Außenluft abgekühlt und fließt in Form von kühler Zuluft in die Räume des Gebäudes.


Anspruch[de]

1. Wärmerückgewinnungseinheit mit einem Gehäuse (1), welches mindestens einen Regenerativwärmespeicher (5) umschließt, wobei das Gehäuse (1) eine Zuluftöffnung (10), eine Abluftöffnung (15), eine Außenluftöffnung (20) und eine Altluftöffnung (25) aufweist, und wobei die Abluft und Zuluft abwechselnd den Wärmespeicher (5) passieren, wobei der Wärmespeicher (5) mittels einer Drehbewegung eine Ventilfunktion hat, die die Öffnungen (10-25) öffnet bzw. schließt, wenn sich der Wärmespeicher (5) aus einer ersten Position zum Abluftdurchfluss in eine zweite Position zum Außenluftdurchfluss dreht, und wobei der Wärmespeicher (5) in einer Richtung, die im wesentlichen parallel mit einer Welle (30) ist, Endflächen (35) aufweist, die der Ventilfunktion halber in der ersten Position ein erstes Paar der Öffnungen (10-25) bedecken, während gleichzeitig ein zweites Paar der Öffnungen (10-25) geöffnet ist, und in der zweiten Position das zweite Paar der Öffnungen (10-25) bedecken, während gleichzeitig das erste Paar der Öffnungen (10-25) geöffnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (30) den Wärmespeicher (5) in dem Gehäuse (1) so trägt, dass die Drehbewegung des Wärmespeichers (5) als eine um die Welle (30) vorwärts- und rückwärtskippende Bewegung stattfindet.

2. Wärmerückgewinnungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher (5) eine Länge, Breite und Dicke hat, von denen die Dicke deutlich geringer ist als die Länge, wobei die Luft den Wärmespeicher (5) in der Richtung seiner Dicke passiert.

3. Wärmerückgewinnungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Welle (30) im wesentlichen senkrecht zur Richtung der Dicke, geeigneter Weise auch senkrecht zur Längsrichtung erstreckt.

4. Wärmerückgewinnungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Paar von Öffnungen (10-25) von der Außenluftöffnung (20) und der Zuluftöffnung (10), und das zweite Paar der Öffnungen von der Abluftöffnung (15) und der Altluftöffnung (25) gebildet wird.

5. Wärmerückgewinnungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endflächen (35) des Wärmespeichers (5) im wesentlichen eben sind, und dass das Gehäuse (1) Enden aufweist, in denen die Öffnungen (10-25) positioniert sind, welche Enden im wesentlichen eben sind.

6. Wärmerückgewinnungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endflächen (35) Dichtungsstreifen (36) aufweisen, die mit den Enden des Gehäuses (1) zusammenwirken.

7. Wärmerückgewinnungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Wärmespeicher (5) in einer dritten Position befinden kann, in der die Abluft von der Abluftöffnung (15) zur Zuluftöffnung (10) fließen kann, wobei Ventilklappen (90) einen Luftfluss durch die Außenluftöffnung (20) und die Altluftöffnung (25) verhindern.

8. Wärmerückgewinnungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abluftfluss und der Außenluftfluss so angeordnet sind, dass sie in entgegengesetzten Richtungen durch den Wärmespeicher (5) fließen.

9. Wärmerückgewinnungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher (5) durch eine Trennwand (95) geteilt ist, die sich in der Richtung der Dicke des Wärmespeichers (5) erstreckt, wobei diese Trennwand mit Ventilklappen (96) zusammenwirkt, die mit der Drehbewegung des Wärmespeichers (5) derart synchronisiert sind, dass, wenn der Wärmespeicher in einer dritten Position ist, sich zwei gesonderte, im wesentlichen luftdichte Räume auf jeder Seite der Trennwand (95) und der Ventilklappen (96) bilden.

10. Wärmerückgewinnungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Sensor (55) an der Altluftöffnung (25) angeordnet ist, um die Temperatur der Altluft zu erfassen, dass ein zweiter Sensor (57) an der Zuluftöffnung (10) angeordnet ist, um die Temperatur der Zuluft zu erfassen, und dass ein Referenzsensor (56) in dem Luftvolumen, das ventiliert werden soll, angeordnet ist, um die Temperatur dieses Luftvolumens zu erfassen, wobei der erste und zweite Sensor (55, 57) und der Referenzsensor (56) jeweils an eine Steuereinheit (60) angeschlossen sind, die die Drehbewegung des Wärmespeichers (5) basierend auf der Temperatur steuert, die jeder der Sensoren (55-57) erfasst.

11. Wärmerückgewinnungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Wärmespeicher (5) zwei beträgt, dass diese jeweils in ihrer eigenen Kammer (40, 45) innerhalb des Gehäuses untergebracht sind, dass die Kammern (40, 45) durch eine Wand (50) voneinander getrennt sind, dass jede der Öffnungen (10-25) mit beiden Kammern verbunden ist, und dass die Drehbewegung der Wärmespeicher (5, 5') so gesteuert ist, dass, wenn der erste Wärmespeicher (5) in der ersten Position ist, der zweite Wärmespeicher (5') in der zweiten Position ist, und umgekehrt.

12. Wärmerückgewinnungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gebläseteil (65), das zwei Gebläse (66, 67) umfasst, an die Zuluftöffnung (10) und die Altluftöffnung (25) angeschlossen ist, und dass ein Filterteil (70), das zwei Filter (71, 72) enthält, an die Abluftöffnung (15) und die Außenluftöffnung (20) angeschlossen ist.

13. Wärmerückgewinnungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Wärmerückgewinnungseinheiten nach Anspruch 1 miteinander so gekoppelt sind, dass die Öffnungen (10-25) der jeweiligen Wärmerückgewinnungseinheit miteinander verbunden sind, und dass die Drehbewegungen der Wärmespeicher (5) so gesteuert sind, dass, wenn der zumindest eine Wärmespeicher (5) in einer der Wärmerückgewinnungseinheiten in der ersten Position ist, der zumindest eine Wärmespeicher (5) in der zweiten Wärmerückgewinnungseinheit in der zweiten Position ist, und umgekehrt.







IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com