DE202010005387U1

DE202010005387U1 - Einrichtung zur Wiedergewinnung der Wärmeenergie aus der Abluft einer Gebäudelüftungsanlage

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Publication number: DE202010005387U1
Application number: DE202010005387U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-05-06
Filing date: 2010-05-06
Publication date: 2011-10-11
Anticipated expiration: 2020-05-07

Abstract

Einrichtung zur Wiedergewinnung der Wärmeenergie aus der Abluft einer Gebäudelüftungsanlage, enthaltend einen in die Abluftleitungen (2) der Gebäudelüftungsanlage integrierten Wärmetauscher, gekennzeichnet durch – einen Verdampfer (5), der an einen Wärmeträgerkreislauf eines Kollektors für erneuerbare Energie anschließbar ist, – eine den Verdampfer (5) mit dem Wärmetauscher (6) verbindende Wärmetauschervorlaufleitung (6.1) – einen an die Rücklaufleitung (6.2) des Wärmetauschers (6) angeschlossenen Kompressor (7) – einen Brauchwassererwärmer (8) mit einem Kaltwasserzulauf (8.1) und einer Warmwasserleitung (8.2) – einen Kondensator (9), der dem Brauchwassererwärmer (8) zugeordnet ist und einerseits mittels einer Leitung (9.1) an die Druckleitung (7.1) des Kompressors (7) und andererseits über eine Leitung (9.2) an ein – Ventil (10) angeschlossen ist – ein Expansionsventil (11), das einerseits an das Ventil (10) und andererseits an den Verdampfer (5) angeschlossen ist – einen Luftkondensator (13), der in die Zuluftleitung (3) der Gebäudebelüftungsanlage integriert ist und einerseits...

Description

Es ist üblich, bei einer Gebäudelüftungsanlage die Wärmeenergie aus der Abluft mittels eines Wärmetauschers auf die Zuluft zu übertragen. Je effizienter der Wärmetauscher ist, desto weniger Zusatzenergie müssen für die Erwärmung der hygienisch notwendigen Zuluftmenge aufgebracht werden.
Es ist weiterhin üblich, mittels Solarkollektoren, Luftkollektoren und/oder Geothermiekollektoren (Erdkollektoren) rekuperativ gewonnene Wärmeenergie mittels Verdampfern und einer Wärmepumpe zur Erwärmung von Brauchwasser und/oder als Ergänzung der Gebäudebeheizung zu verwenden. Häufig werden Heizsysteme wie Elektroheizkörper, Gasthermen oder aber auch Wärmepumpen mit wasserdurchströmten Lufterhitzern nachgeschaltet. Die Brauchwasserbereitung wird üblicherweise wiederum getrennt mit einem Elektroheizstab oder indirekt aus den externen Wärmeerzeugern bewirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in der Wärmeenergiegewinnung optimierte und hinsichtlich ihrer Montage vereinfachte Einrichtung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit einer Einrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben:
1 zeigt in Form eines Blockschaltbildes die Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Einrichtung;
2 zeigt das Blockschaltbild gemäß 1 mit eingefügten Temperatur-Druck- und Aggregatzuständen.
Ein Gebäude 1, insbesondere Wohngebäude, wird über eine Abluftleitung 2 entlüftet und durch eine Zuluftleitung 3 belüftet. Es ist üblich, die Wärmeenergie aus der Abluft mittels eines Wärmetauschers auf die Zuluft zu übertragen. Je effizienter der Wärmetauscher ist, desto weniger Zusatzenergie muss für die Erwärmung der hygienisch notwendigen Zuluftmenge aufgewandt werden.
Es ist weiterhin üblich, die Abluftleitung 2 unter Zwischenschaltung eines Ventils 4 über eine Zweigleitung 5 mit der Zuluftleitung 3 zu verbinden, um der Zuluft bestimmte Abluftvolumina zuzumischen.
Die erfindungsgemäße Einrichtung dient dazu, die Wärmeenergie der Abluft vollständig oder zumindest nahezu vollständig zurück zu gewinnen, und zwar sowohl in Verbindung mit einem Solarkollektor, Luftkollektor und/oder Erdkollektor, und zwar zur Erwärmung von Brauchwasser als auch zur Temperierung der in das Gebäude 1 eintretenden Zuluft.
Um dieses zu erreichen, enthält die erfindungsgemäße Einrichtung folgende Aggregate:

– Verdampfer 5, der über Vor- und Rücklaufleitungen 5.1 bzw. 5.2 an einen Wärmeträgerkreislauf eines Kollektors für erneuerbare Energie, z. B. Solar-, Luft- und/oder Erd- bzw. Geothermiekollektor anschließbar ist;
– einen Wärmetauscher 6, der in die Abluftleitung 2 in Strömungsrichtung der Abluft vorzugsweise hinter dem Ventil 4 integriert ist und einerseits über eine Vorlaufleitung 6.1 an den Verdampfer 5 und andererseits über eine Rücklaufleitung 6.2 an einen
– Kompressor 7 angeschlossen ist;
– einen Brauchwassererwärmer 8 mit einem Kaltwasserzulauf 8.1 und einer Warmwasserleitung 8.2;
– einen Kondensator 9, der dem Brauchwassererwärmer 8 zum Erwärmen des Kaltwassers zugeordnet ist und einerseits mittels eines Leitungsabschnitts 9.1 an die Kompressordruckleitung 7.1 und andererseits über die Leitung 9.2 an ein
– Ventil 10, vorzugsweise Dreiwegeventil angeschlossen ist;
– ein Expansionsventil 11, das einerseits mittels der Leitung 11.1 an das Ventil 10 und andererseits mittels der Leitung 11.2 an den Verdampfer 5 angeschlossen ist;
– einen Luftkondensator 13, der in die Zuluftleitung 3 integriert ist und einerseits an die Kompressordruckleitung 7.1 und andererseits mittels der Rücklaufleitung 13.1 an das Ventil 10 angeschlossen ist.

Die Regelung des Ventils 10 erfolgt in der Weise, dass

– entweder zur Erwärmung des Brauchwassers in dem Brauchwassererwärmer 8 die Kondensatorauslassleitung 9.2 an die zu dem Expansionsventil 11 führende Leitung 11.1 angeschlossen und die Verbindung zwischen dem Luftkondensator 13 und dem Expansionsventil 11 unterbrochen ist, oder
– nach ausreichender Erwärmung des Brauchwassers in dem Brauchwassererwärmer 8 die Verbindung zwischen den Leitungen 9.2 und 11.1 unterbrochen ist, während eine Verbindung zwischen dem Luftkondensator 13 und dem Expansionsventil 11 hergestellt ist und damit der Luftkondensator 13 in den Wärmeträgerkreislauf eingeschlossen ist.

Es besteht auch die Möglichkeit, das Ventil 10 so einzuregeln, dass der Kompressor 7 sowohl an den Kondensator 9 als auch an den Luftkondensator 13 angeschlossen ist.
In 2 sind zur Veranschaulichung der Temperatur-Druck- und Aggregatzustände des Wärmeträger- bzw. Kühlmittelfluids entsprechende Angaben enthalten, wobei in beispielhafter Weise bestimmte Umgebungs- und Betriebsverhältnisse unterstellt worden sind, nämlich:

– Außentemperatur ungefähr 1°C
– Gebäudeablufttemperatur 21°C
– Gebäudezulufttemperatur 27°C
– Vorlauftemperatur zum Verdampfer 5: 9°C
– Rücklauftemperatur aus dem Verdampfer 5: 5°C
– nach oben: Lufteintrittstemperatur in den Luftkondensator 13 nach Zumischung von Abluft: 5°C.

Temperatur und Druck des Wärmeträgerfluids bzw. des Kältemittels:

– Austrittstempertur aus Verdampfer 5: 8°C bei 4–5 bar
– Eintrittstemperatur in Kompressor 7: 10°C bei 4–5 bar
– Austrittstemperatur aus Kompressor 7: 80°C
– Eintrittstemperatur in Luftkondensator: 40/50°C
– Temperatur und Druck vor Expansionsventil 11: 35°C bei 20 bar
– Temperatur und Druck hinter Expansionsventil 11: ca. 2°C bei 4–5 bar als Sattdampf.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, dass sie im Wesentlichen als eine kompakte Einheit konzipiert ist ie in einfacher Weise montiert bzw. an die vorhandenen Einrichtungen angeschlossen werden kann. So werden beispielsweise für die Abluft und Zuluft und die Wärmeaufbereitung der Luft insgesamt vier Luftanschlüsse benötigt; für den Anschluss des Verdampfers 5 zwei Anschlüsse für den Verdampfer 5, sowie zwei Anschlüsse für den Brauchwassererwärmer 8.

Claims

Einrichtung zur Wiedergewinnung der Wärmeenergie aus der Abluft einer Gebäudelüftungsanlage, enthaltend einen in die Abluftleitungen (2) der Gebäudelüftungsanlage integrierten Wärmetauscher, gekennzeichnet durch – einen Verdampfer (5), der an einen Wärmeträgerkreislauf eines Kollektors für erneuerbare Energie anschließbar ist, – eine den Verdampfer (5) mit dem Wärmetauscher (6) verbindende Wärmetauschervorlaufleitung (6.1) – einen an die Rücklaufleitung (6.2) des Wärmetauschers (6) angeschlossenen Kompressor (7) – einen Brauchwassererwärmer (8) mit einem Kaltwasserzulauf (8.1) und einer Warmwasserleitung (8.2) – einen Kondensator (9), der dem Brauchwassererwärmer (8) zugeordnet ist und einerseits mittels einer Leitung (9.1) an die Druckleitung (7.1) des Kompressors (7) und andererseits über eine Leitung (9.2) an ein – Ventil (10) angeschlossen ist – ein Expansionsventil (11), das einerseits an das Ventil (10) und andererseits an den Verdampfer (5) angeschlossen ist – einen Luftkondensator (13), der in die Zuluftleitung (3) der Gebäudebelüftungsanlage integriert ist und einerseits an die Druckleitung (7.1) des Kompressors (7) und andererseits an das Ventil (8) angeschlossen ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (10) ein Dreiwegeventil ist.