DE2634449A1

DE2634449A1 - Ventilationssystem

Info

Publication number: DE2634449A1
Application number: DE19762634449
Authority: DE
Inventors: Arthur C W Johnson
Original assignee: Combustion Research Corp
Current assignee: Combustion Research Corp
Priority date: 1975-07-31
Filing date: 1976-07-30
Publication date: 1977-02-10
Also published as: GB1555505A; FR2319855A1; JPS5218052A; CA1055480A; DE2634449C2; US4049404A; FR2319855B3; IT1073408B

Description

DIPLOM-INGENIEUR PATE IiTANWAM

Combustion Research Corporation sooo München so

MAUEHItIHCIIEHSTB.

2516 Leach Road telefon osq-981979

Pontiac, Michigan 48057 telex 522019

30.JuIi 1976

3C5 1176

Ventilationssystem

Die Erfindung betrifft ein Ventilationssystem für temperaturgesteuerte Räume, mit einer durch die Räume geführten Zuluftleitung mit Speisegebläse zur Förderung eines Luftvolumens durch die Speiseleitung und Ventilation der Räume und einer durch die Räume geführten Abluftleitung mit Abluftgebläse zum Absaugen eines Luftvolumens aus den Räumen.

"Ventilationssysteme werden allgemein zur Einhaltung vorgegebener Umweltfaktoren in industriellen, kommerziellen und landwirtschaftlichen Anlagen, beispielsweise in Gießereien, Fertigungsstatten, Metallbearbeitungsanlagen, Werkstätten, Wartungsbetrieben, Warenhäusern, Konferenzsälen, Erholungsanlagen, Tierpflege- und Fütteranlagen und anderen Einrichtungen unterschiedlichster Art eingesetzt. Ventilationssysteme für solche Anlagen müssen überschüssige Wärme abführen, Schmutzstoffe beseitigen und eine gesunde und bequeme Umgebung schaffen. Unglücklicherweise widersprechen die Anforderungen an Sicherheit, Gesundheit und Wirtschaft-

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lichkeit einander, da nach den bisher üblichen Ventilationsverfahren unter beachtlichen Kosten erwärmte oder abgekühlte Luft abgeführt wird. Bei einer Heizanlage enthält die Abluft des Ventilationssystems nicht nur die zur Erhöhung der Zulufttemperatur aufgewandte Energie, sondern auch die zur Erzielung einer erforderlichen Luftfeuchtigkeit durch Wasserverdampfung aufgewandte latente Energie. Im Hinblick auf die große Belastung der Energieversorgungsunternehmen und die laufend steigenden Kraftstoffkosten zur Erwärmung und Kühlung besteht ein großes Bedürfnis zur Wiedergewinnung von Wärmeenergie aus der Abluft bei allen Hochleistungs-Ventilationssystemen.

Eine Möglichkeit zur Rückgewinnung von Wärmeenergie in Ventilationssystemen besteht in der Anwendung eines Wärmetauschers, durch den die Abluft in einer Richtung und die Zuluft in der entgegengesetzten Richtung hindurchgeführt wird. Bekannte Systeme, die nach diesem Prinzip arbeiten, erzeugen eine periodische Umkehrung der Strömungsrichtung. Dies führt zu einer gewissen Menge eingeschlossener Abluft, die während eines jeden Betriebszyklus in den Ventilationsbereich zurückgeführt wird. Ferner entsprechen die mit Strömungsumkehr arbeitenden Systeme nicht dem Standard hinsichtlich der Leitungslage, d.h. hochgelegene Abluftleitung und niedriggelegene Zuluftleitung.

Ein Ventilationssystem ohne Strömungsumkehr ist durch Anwendung eines Rotationswärmetauschers sowie durch Anwendung eines nicht rotierenden Querstrom-Wärmetauschers zu verwirklichen. Die bekannten Wärmetauscher dieser Art sind aus Metallen wie Edelstahl und aus gewissen Keramikstoffen wie Aluminiumoxid und Siliciumkarbid gefertigt. Solche Stoffe sind zwar strukturell einsatzfähig, Jedoch kostspielig und zei-

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gen nur wenig oder kein Speicher- und Abgabevermögen für Feuchtigke it.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Ventilationssystem zu schaffen, das bei möglichst geringen Herstellungskosten eine möglichst große Wärmerückgewinnung ermöglicht und dabei ohne Strömungsumkehr arbeitet. Die Wärmerückgewinnung soll die unmittelbar durch Aufheizung aufgewandte sowie auch die latente Wärmeenergie aus der Abluft umfassen. Dadurch soll kurzzeitig eine Kraftstoffeinsparung möglich sein, Verlustwärme beispielsweise durch Beleuchtung, Motorantriebe und ähnliche Vorrichtungen ausgenutzt werden und eine Strömung durch den Arbeitsbereich in einer Richtung die vorgegebenen Temperaturen in Räumen vom Boden bis zur Decke beibehalten.

Ein Ventilationssystem der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine Matrixanordnung aus Wärme und Feuchtigkeit haltendem Material, die zwei zueinander thermisch isolierte Strömungswege mit jeweils geringem Luftwiderstand und hohem Oberflächen-Volumenverhältnis bildet, und durch eine Einrichtung zur zyklisch abwechselnden Verbindung der Zuluftleitung und der Abluftleitung mit den beiden Strömungswegen, so daß die innerhalb der Räume in dem Luftvolumen vorhandene Energie bei jedem Halbzyklus in den Strömungswegen der Matrixanordnung abwechselnd absorbiert und desorbiert wird, während die Strömungsrichtung durch die Zuluft- und die Abluft leitung gleich bleibt.

Bei einem System nach der Erfindung sind also separate Zuluft- und Abluftleitungen vorgesehen, die über eine

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Ventilsteuerung mit einer ersten und einer zweiten wärmeabsorbierenden Matrize zu verbinden sind. Dadurch wird während eines halben Betriebszyklus Luft aus dem Gebäude durch die eine Matrix abgesaugt, während Zuluft durch die andere Matrix strömt. Während des anderen Halbzyklus wird Abluft durch die zweite Matrix geführt, während die Zuluft durch die erste strömt. Die Abluft- und die Zuluftleitungen haben separate Gebläse_f die in gleichbleibender Strömungsrichtung arbeiten.

Ein Ventilationssystem nach der Erfindung ermöglicht die Rückgewinnung eines hohen prozentualen Anteils der Wärmeenergie aus der Abluft zur Rückführung über die Zuluft. Dabei wird Energie in der einen Matrix gespeichert ₉ während mit der anderen Energie gewonnen wird. Die Ventileinrichtung kann thermostatisch gesteuert sein. Die Matrizen bestehen vorzugsweise aus einem faserigen organischen Material wie z.B. Papier und können eine dehnfähige wabenartige oder zellige Struktur haben. Ferner können sie mit Kunstharz imprägniert sein, um sie dauerhaft und stabil zu machen. Vorzugsweise ist sine gewisse Restflexibilität vorhanden, so daß die Matrizen zur Montage, zur Luftströmungssteuerung und zwecks Reinigung eingestellt werden können.

Di® Erfindung umfaßt fer-nss? den Sinsats _e±nes billigen, einstellbaren Vent'Llm^ohanismus, der swar zyklisch arbeitet, jedoch sine gleichbleibend© S~rönmngsrislrteig d,sr Abluft md äsr Zuluft is. a/sm taeifiiis^ä g-s steuerten Bereist ©m^lieht. A12f@^<§in kam dies

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absorbierenden Matrix und die anderen beiden mit voneinander unabhängig gespeisten Zuluft- und Abluftleitungen verbunden sind. Ferner ist ein Leitblech nach Art eines Flügelrades vorgesehen, das über einen Winkel von 90° vorwärts und rückwärts oder auch schrittweise bewegt werden kann und die Zuluft- und die Abluftleitung zyklisch mit den Matrizen verbindet. Die Strömungsumkehr in jeder Matrix erzeugt einen Temperaturgradienten zwischen den Matrixflächen, die Zykluszeit für die Strömungsumkehr wird kurzgehalten, um einen solchen Gradienten zu begrenzen und die Verwendung einer kleinen Matrix im Sinne größerer Wirtschaftlichkeit zu ermöglichen.

Das Matrixmaterial ist handelsüblich und leicht erhältlich. Es erzeugt einen geringen Druckabfall und hat kleine hydraulische mittlere Durchmesser und lineare Kanäle, die Schmutzansammlungen und Verstopfungen vermeiden. Das Material soll ferner die Absorption großer Mengen fühlbarer und latenter Wärme ermöglichen. Dies erfolgt allgemein durch Verwendung einer Matrix mit einem großen Oberflächen-Volumenverhältnis, die aus einem faserigen organischen Material wie z.B. normalem im Bauwesen verwendetem Papier besteht. In einer vorzugsweisen Ausführungsform ist die Matrix als eine mit Kunstharz beschichtete Papierwabeneinheit ausgebildet, die nicht völlig ausgedehnt ist und eine große Anzahl zueinander paralleler Strömungswege mit kleinem mittlerem hydraulischem Durchmesser mit gemeinsamen Wandungen bildet. Der Einsatz der nicht gedehnten Papierwabenstruktur führt zu beachtlichen Vorteilen hinsichtlich Wärmeübertragung, geringem Druckabfall, Verschmutzungsfreiheit, Flexibilität und Dehnfähigkeit. Die Matrixeinheiten können als Patronen gefertigt sein,

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die zur Lagerung ein kleines Volumen beanspruchen und beim Einsatz durch eine einfache Installationsmaßnahme auf das Betriebsvolumen gedehnt werden können. Eine typische im folgenden beschriebene Installation kann in einer Überdachposition vorgesehen werden, wobei beide Seiten von Matrixkästen mit Zugangsklappen versehen sind, damit die Matrixteile ausgewechselt und/oder mit Sprühmitteln oder durch Spezialwaschung in noch zu beschreibender Weise gereinigt werden können.

Die Erfindung umfaßt ferner eine Matrixpatrone für eine flexible und dehifähige Wabenstruktur, die die allmähliche Dehnung der Matrix ermöglicht, um einen zunehmenden Strömungsbereich und verringerten Druckabfall innerhalb der zu erwartenden Lebensdauer der Matrix zu erzeugen. Diese Anordnung ermöglicht auch ein einfaches Reinigen an Ort und Stelle und eine Ablösung von Schmutzteilchen von der Matrixoberfläche. Allgemein erfolgt dies durch Anwendung einer Patrone in Form einer nicht gedehnten, mit Kunstharz beschichteten Papierwabenmatrix, die in eine Leitung oder einen Kasten eingesetzt werden kann und ferner Einstellelemente zur Einstellung der seitlichen Abmessungen der Matrix quer über den Strömungsweg und zur schnellen und starken Dehnung und Kompression des Matrixmaterials zum Zwecke der Reinigung durch Schlagwirkung aufweist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die Draufsicht auf ein Hochleistungs-Ventilationssystem nach der Erfindung,

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Fig. 1a die Draufsicht auf eine andere Systemanordnung,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Überdacheinrichtung für das System nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Teildarstellung einer zyklisch arbeitenden Ventileinrichtung,

Fig. 4 eine Teildarstellung einer Matrixpatronenanordnung mit Einstell- und Reinigungsmöglichkeit,

Fig. 5 eine graphische Darstellung des Temperaturgradienten und der Energieabsorption und -desorption für typische Matrizen und

Fig. 6 eine graphische Darstellung eines Temperatur-Zeit zyklus für eine Matrix.

In Fig. 1 ist ein Hochleistungs-Ventilationssystem für einen geschlossenen Bereich dargestellt, der ein Gebäude sein möge. Dies kann jedes beliebige Gebäude oder ein anderer eingegrenzter Bereich sein. In den meisten Fällen handelt es sich um eine Industrieanlage wie z.B. eine Gießerei, Fabrik oder einen bestimmten Teil einer Fabrik, beispielsweise einen chemischen Verfahrensbereich. Das Ventilationssystem nach Fig. 1 umfaßt einen festen Verteilerkanal 10, der mit einem motorgetriebenen Speisegebläse 12 verbunden ist, welches saubere Luft mit einer vorbestimmten Volumenmenge pro Zeiteinheit dem Gebäude in einer Höhenlage und einer Position zuführt, die eine günstige und wirtschaftliche Wärmewirkung, also Erwärmung oder Abkühlung, zur Folge hat. Das Ventilationssystem umfaßt ferner eine Abluftleitung 14, die mit einem motorgetriebenen Abluftgebläse 16 verbunden und innerhalb des Gebäudes an einer Stelle und in einer Höhe installiert ist, die ein wirksames Abführen verbrauchter und/oder verschmutzter Luft ermöglicht. Im Falle eines erwärmten Gebäudes mit verschmutzter Luft ist der Abluft*^anal 14 vorzugsweise

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nahe der Raumdecke angeordnet, im praktisch die gesamte verschmutzte und mit Wärme angereicherte Luft aufzunehmen, die aus geringeren Höhen aufgestiegen ist. Diese Luft ist nicht nur mit Wärme angereichert, die von einer primären Wärmequelle geliefert wurde, sondern auch mit solcher Wärme, die/sekundären Wärmequellen wie z.B. Beleuchtung, Schweißmaschinen, Motoren usw. abgegeben wurde. Diese Wärme stellt nicht nur verlorene Energie dar., sondern hat auch eine schädliche Wirkung auf elektrische Anlagen und Leitungen infolge der hohen Umgebungstemperatur und hoher Luftfeuchte, die nahe den Raumdecken erzeugt werden.

Das Ventilationssystem nach Fig. 1 umfaßt ferner eine erste und eine zweite Wärmeabsorptionsmatrix 18 und 20, die zyklisch zueinander komplementäre Funktionen haben. Dies bedeutet, daß von der einen Matrix Wärmeenergie absorbiert und von der anderen Matrix gleichzeitig desorMert wird. Wenn der Zyklus abläuft, werden die Funktionen der Matrizen 18 und 20 in noch zu "beschreibender Weise umgekehrt. Die zyklischen Verbindungen der Kanäle 10 und 14 mit den Matrizen 18 und 20 werden mit einer Ventilanordnung 22 gesteuert, die ein Gehäuse 24 Mit vier Öffnungen A₃ B₅ C und D -jmfaßt. Das Gehäuse 24 enthält sin großes Flügelrad 26, das auf einer zentralen Achse 28 befestigt ist und über Winke1-bersiche von 90° vcr-wärts wad rückwärts üiittela einer Steuereinheit 30 temmgt ^rmn kasn₃ cie is folgsuden anMnd <Ier Figo 3 nosh "äss^h^ieber, wireU In der dar33-stellten Lage verbindet dss Flügelrad 26 den Terteilsr kanal 10 mit der Matrix 18 mia, den üül^itkanal 14 mit der Matrix 20„ so daS Frischluft äur^fe die Matrix 1£ mittels des Sebläses 12 gagefükrt -ami -rBrbraxmtte La£t du?3h die lat^isc 20 zaittele des Abläses 16 ab»

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gezeigten Stellung, um 90° verdrehten Stellung des Flügelrades 26 ist der Verteilerkanal 10 mit der Matrix 20 verbunden, um Frischluft durch diese Matrix zu führen, während der Abluftkanal 14 mit der Matrix 18 verbunden ist, um verbrauchte Luft durch diese Matrix zu führen.

Das Ventilationssystem nach Fig. 1 enthält eine Vorrichtung zur Behandlung der Abluft vor der Führung durch die jeweilige Matrix, die im jeweiligen Betriebszyklus angeschlossen ist. Diese Vorrichtung umfaßt ein mechanisches Vorfilter 34, das nach Art der Faserfilter ausgebildet ist, wie sie in der Haustechnik für Heizgebläse verwendet werden. Auf das Vorfilter 34 folgt ein Feinfilter zur Entfernung feinerer Feststoffe. Die Abluft wird dann durch einen Leitungsteil geführt, der eine Brenneinheit 38 enthält, die thermostatisch gesteuert wird und dem Gebäude je nach Erfordernis Wärme zuführt. Der Brenner 38 kann mit öl oder Gas gespeist sein und erwärmt die in die Matrix eintretende Abluft. Dies hat den Vorteil der positiven und direkten Abführung luftverschmutzender Verbrennungsprodukte, gleichzeitig wird innerhalb wirtschaftlicher Zeit Wärme zugeführt, die Leitungsverluste ausgleicht. Die sichere und laufende Ventilation erfolgt also zusammen mit einer wirksamen Erwärmung.

In einem typischen Betriebsbeispiel ist der Verteilerkanal 10 ungefähr 4,5 m über dem Boden in einem zu ventilierenden Gebäude angeordnet, während der Abluftkanal 14 in Höhe der Decke vorgesehen ist. Das Speisegebläse 12 und das Abluftgebläse 16 sind dauernd eingeschaltet und bewirken eine laufende Führung von Luft durch das zu ventilierende Gebäude. Die Steuerung 30 ist so eingestellt, daß das Flügelrad 26 laufend

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zwischen der in Fig. 1 und einer dagegen um 90° verdrehten Stellung bewegt wird. Der Zyklus dieser Schwenkbewegung des Flügelrades 16 ist entsprechend dem Temperaturunterschied zwischen der Luft im Gebäude und der Luft außerhalb des Gebäudes variabel. Beispielsweise kann eine maximale Differenz zwischen Innentemperatur und Außentemperatur eine Verweilzeit zwischen aufeinander Agenden Einstellungen von fünf bis zehn Sekunden erfordern, während eine sehr kleine Differenz zwischen Innenteraperatur und Außentemperatur eine solche Zeit von jeweils zehn bis zwanzig Sekunden erfordert, was von der Matrixgröße, dem Luftvolumen und anderen noch zu beschreibenden Faktoren abhängt. Längere Verweilzeiten können die Matrizen übersättigen und den Wirkungsgrad des Systems hinsichtlich der Energierückgewinnung verringern.

Wenn beispielsweise ein Temperaturgradient zwischen Innentemperatur und Außentemperatur von 10° vorliegt, wobei die Innentemperatur die höhere ist, so befindet sich das Flügelrad 26 zunächst in der dargestellten Stellung, wodurch Frischluft von außen her durch die Matrix 18, durch die öffnungen C und A, durch das Speisegebläse 12 und durch den Verteilerkanal 10 in das Innere des Gebäudes geführt wird. Gleichzeitig wird Abluft aus den oberen Bereichen des Gebäudes in den Abluftkanal 14, über die Filter 34 und 36, über den Brenner 38 zur periodischen Zuführung von Wärme entsprechend der Einstellung eines üblichen, zur Anlage gehörenden Thermostaten 33, durch das Abluftgebläse 16, durch die öffnungen B und D und durch die Matrix 20 geführt. Wenn die verbrauchte und mit Energie angereicherte Luft durch die Matrix 20 strömt,

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wird fühlbare Wärme infolge der physikalischen Struktur der Matrix durch deren große Oberfläche und geometrische Anordnung absorbiert. Zusätzlich absorbiert die Matrix 20 latente Wärme in Form von Feuchtigkeit, die durch den normalen Anfeuchtungsprozeß und/oder durch den Betrieb des Brenners 38 in die Luft eingeführt wurde. Die Verbrennungsprodukte enthalten bekanntlich einen beachtlichen Feuchtigkeitsanteil. Am Ende des ersten Halbzyklus nach ca. acht Sekunden schaltet die Steuerung 30 einen Elektromotor oder einen in zwei Richtungen wirksamen Druckluftzylinder (nicht dargestellt) ein, so daß das Flügelrad 26 über einen Winkel von 90° gegen zwei Anschläge 40 geschwenkt wird. Es wird nun Frischluft über die Matrix 20, durch die öffnungen D und A und durch den Verteilerkanal 10 geführt, während erwärmte Luft von dem Abluftkanal 14 durch die Öffnungen B und C sowie durch die Matrix 18 geführt wird. Das Ergebnis ist die Übertragung derjenigen fühlbaren und latenten Wärme von der Matrix 18 auf die Zuluft, die in der Matrix 20 während des vorherigen Halbzyklus gespeichert wurde. Ähnlich wird die nun gekühlte Matrix 18 durch die Luft aus dem Abluftkanal 14 aufgeheizt. Dieser Zyklus setzt sich fort mit dem Ergebnis, daß ein beachtliches Luftvolumen kontinuierlich in gleichbleibender Richtung zu Ventilationszwecken durch das Gebäude geführt werden kann, während gleichzeitig ein extrem hoher Prozentsatz von bis zu 97 % der fühlbaren und latenten Wärmeenergie in der Luft vollständig und laufend zurückgewonnen wird. Diese Rückgewinnung ist besonders bemerkenswert im Hinblick auf die bereits erläuterte Tatsache, daß die gewonnene Wärmeenergie nicht nur Energie aus primären, sondern auch aus sekundären Wärmequellen innerhalb des Gebäudes umfaßt. Ferner hat die kontinuierliche Luftbewegung durch das Gebäude die Wirkung einer

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laufenden Verlagerung mit Wärme angereicherter Luft, die zu der Raumdecke angestiegen ist, indem die Luft auf geringere Höhen geführt wird, wo sie besser genutzt werden kann. Das Ergebnis ist eine wesentliche Einsparung an Kraftstoff- und Wärmekosten, eine größere Bequemlichkeit und Sicherheit im Arbeitsbereich und eine kontinuierliche und gleichmäßige Ventilation des Gebäudes.

Fig. 1a zeigt eine gegenüber Fig. 1 alternative Anordnung. Hierbei speist der Abgaskanal 14 das motorgetriebene Gebläse 16 sowie einen Naßreiniger 32^f, dessen Austrittsöffnung mit der Öffnung B des Gehäuses 24 verbunden ist. Der Naßreiniger 32' wird dort eingesetzt, wo korrodierende Verschmutzungen in der Abluft vorhanden sind.

Fig. 2 zeigt den überdachteil einer typischen, nach dem System gemäß Fig. 1 arbeitenden Installation. Die Matrix 18 ist in einem aufrecht stehenden Metalll3echgehäuse 18' angeordnet, das Seitenklappen 42 sowie eine regengeschützte seitliche Öffnung hat, durch die zyklisch Luft angesaugt und abgegeben wird, wie es durch einen Doppelpfeil dargestellt ist. Die zweite Matrix ist in einem Metallblechgehäuse 20' angeordnet und hat in ähnlicher V/eise eine regengeschützte Seitenöffnung sowie Zugangsklappen..Die Gehäuse 18' und 20* sind beiderseits eines VsntilgehäuEss 24 angeordnet. Das Abluftgebläse 16 hat ein Metallblschgehäuse, welches eine Turbine 44 iaagibt, die von einem Motor 46 angetrieben wird und laufend Luft mis der Abluftleitung 14 nach Fig_a 1 ansaugt* Es ist zu erkennen, daß die Zuluft leitung IG direkt gegenüber der

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leitung 14 angeordnet ist und in ähnlicher Weise eine Turbine und einen Motorantrieb enthält. Das Leitblech des Flügelrades 26 ist zentral zwischen den vier Gehäusen angeordnet und wird mittels eines in zwei Richtungen wirksamen Druckluftzylinders 46 zyklisch verstellt, der in Fig. 2 gleichfalls dargestellt ist.

In Fig. 3 ist das Flügelrad 26 gezeigt, das auf einer Schwenkachse 28 montiert ist. Eine Zahnstange 50 greift in ein Zahnrad 52 der Schwenkachse 28 ein. Mit Polstern versehene Anschläge 40 sind an den vier Ecken des Gehäuses 24 vorgesehen und unterbrechen die zyklische Bewegung des Flügelrades 26. Ferner bewirken sie eine gewisse Abdichtung. Ein in zwei Richtungen wirksamer Druckluftzylinder 46 ist über Leitungen 54 mit einer Druckluftquelle 56 verbunden. Der Luftdruck in den Leitungen 54 wird durch einen Zeitgeber ^Q gesteuert. Der Zeitgeber 58 arbeitet abhängig von Signalen eines Innen-/ Außenluftthermometers 60 und steuert die Zykluszeit derart, daß mit ansteigendem Temperaturgradienten zwischen Innen- und Außenluft die Umsteuerzyklen der Luftbewegung kürzer werden. Der Zeitgeber 58 kann einen einfachen Taktmechanismus wie z.B. ein drehbares Rad enthalten, das mit jeder vollständigen Umdrehung einen Einzelimpuls erzeugt, wobei die Drehgeschwindigkeit abhängig von der elektronischen Thermostateinheit 60 gesteuert wird. Mit jedem Impuls des Rades des Zeitgebers 58 wird eine bistabile Schaltung, beispielsweise ein Flip-Flop, angesteuert. Sie liefert Betätigungssignale für die Druckluftquelle 56 zur Umsteuerung der Luftdruckzustände in den Leitungen 54. Selbstverständlich können auch andere Möglichkeiten der Steuerung verwirklicht werden.

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Der Druckluftzylinder 46 wird von dem Zeitgeber 58 mit vorbestimmten Signalen für einen vorgegebenen Matrixaufbau und einen geforderten Wirkungsgrad angesteuert. Ein variabler Wirkungsgrad ergibt sich durch Änderung des Zeitbezugssignals beispielsweise bei heißen Tagen und kalten Nach-ten. Ein Gebäude kann auf diese Weise abgekühlt werden, indem der zeitliche Nachtzyklus verlängert wird. Erreicht die Innentemperatur einen annehmbaren Wert, so kann der Zeitbezug, d.h. die Verweilzeit wieder verlängert werden, um die Wärmerückgewinnung den Temperaturanforderungen anzupassen.

Fig. 3 zeigt ferner in graphischer Darstellung die Funktionen der Öffnungen A, B, C und D des Gehäuses 24 während abwechselnder Halbzyklen.

In Fig. 4 ist eine Matrixpatrone 18a dargestellt, die zwischen einander gegenüberliegenden Wandungen 62 und 64 eines Gehäuses 18· (Fig. 2) angeordnet ist. Die Matrix umfaßt einen Teil eines gedehnten Papierwabenmaterials, welches handelsüblich ist. Es handelt sich um ein faseriges, organisches Material aus pflanz-lichen Produkten, das in Blattform gepreßt, geschnitten und in der dehnfähigen, balgenartigen Struktur verleimt ist, so daß sich eine dehnfähige Wabenstruktur ergibt. Die Matrix 18a kann ferner mit einem Phenolharz oder einem anderen Kunstharz beschichtet sein, um sie dauerhaft, stabil und fest zu machen, damit sie auch die Reinigung durch Dampf oder Besprühen aushält. Ein solches Matrixmaterial hat die hohe spezifische Wärme von 0,35, die geometrischen Eigenschaften paralleler Strömungswege, einen geringen Druckabfall, eine geringe Verschmutzungsfähigkeit, hohe Wärmeübertragung, kleine hydraulische Durchmesser und eine gute Leitfähigkeit, so daß es in der dar-

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gestellten Anlage zum Austausch großer Mengen latenter und fühlbarer Wärme in abwechselnden Halbzyklen in beschriebener Weise genutzt werden kann. Unter einer Beschichtung soll der Zusammenhang zwischen Papier und Kunstharz verstanden werden, wobei sich natürlich auch ein gewisser Grad an Imprägnierung ergibt. In der Praxis sind Verhältnisse zwischen Kunststoff und Papier von 4 bis 20 % zufriedenstellend.

Die Matrixpatrone 18a wird in starren und selbsttragenden Anordnungen hergestellt, die leicht durch die Seitenklappen nach Fig. 2 installiert und ausgewechselt werden können. Ein Beispiel einer Patrone umfaßt an den beiden Enden Versteifungsplatten 56 und 58 aus Holz, Kunststoff oder anderem geeignetem Material, die in Ebenen angeordnet sind, welche parallel zur Strömungsachse liegen, wie es in Fig. 4 durch den Pfeil gezeigt ist. Die Platte 66 ist an der Wand 62 des Matrixgehäuses befestigt, während die Platte 68 auf Führungsschienen 70 und 72 verschiebbar ist, die den Abstand zwischen den Wänden 62 und 64 des Gehäuses überbrücken. Die Platte 68 ist mit einer länglichen Schraube 74 verbunden, die durch ein dreiseitiges Kanalelement 76.verläuft, dessen Abschnitte 78 quer zum Strömungsweg liegen und als Führungen für die Außenflächen der Patrone 18a dienen.

Beim Betrieb wird die Patrone 18a nach Fig. 4 in einem halb gedehnten Zustand installiert, wie er in Fig. 4 gezeigt ist. Die dehnfähige Papierwabenpatrone 18a ist also nur auf ca. 300 % ihrer vollständig zusammengedrückten Gestalt quer zum Strömungsweg gedehnt. Das Kanalelement 76 erstreckt sich vollständig zwischen den beiden Wänden des Luftströmungsgehäuses, die normal zur Papierebene in Fig. 4 liegen, wodurch jegliche

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außerhalb &33 Z-:atrl3sas.t3 wird. Wenn die Matrix durch Feststoffe verstopft oder verschmutzt wird, kann die Schraube 74 gedreht werden, um das Matrixmaterial etwas mehr auszudehnen, so daß ein größerer Strömungsquerschnitt und ein verringerter Druckabfall über die zu erwartende Lebensdauer der Patrone 18a entsteht.

Zusätzlich srmöglici£ die Nutzung des flexiblen und dehnfähigen Papierwabenmaterials in Patronenform nach Fig. 4 eine gelegentliche Reinigung der Patrone 18a durch Schlagwirkung,wie sis z.B. bei Teppichen oder Deeken durchgeführt wird. Die Mutter auf der Schraube 74 kann gelockert werden, und die Patrone 1-Sa kann dann stark zusammengedrückt und wieder gedehnt werden, um Staub oder andere Peststoffe von dem Matrixmaterial abzulösen. Dieser Reinigungsvorgang kann periodisch wiederholt werden_? wodurch die Lebensdauer des Matrixmaterials wesentlich verlängert wird,, Es ist zu erkennen, daß ein sicher Vorgang bei starren Matrixstoffen wie ZoB. Metall und Keramik absolut unmöglich ist. Zusätzlich ermöglicht das relativ "billige faserige organische Matrixmaterial eine periodische Erneuerung, wobei die wirtschaftlichen Torteile äsr Energierückgewinnung beibehalten wsrden.

Die Erfindung eignet sieh besonders für verfahrens-

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Fig. 5 zeigt auf der linken Seite den Temperaturgradienten an einer Matrix für Winter- und Sommerbedingungen. In jedem Falle wird die Innenfläche der Matrix auf eine Innentemperatur von ca. 21° C gebracht. Auf der rechten Seite zeigt Fig. 5 die Energieabsorption und die Energiedesorption derselben Matrix.

Fig. 6 zeigt den Zusammenhang zwischen Innen- und Außentemperatur für ein Ventilationssystem nach der Erfindung mit Halbzyklen einer Dauer von acht Sekunden.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand spezieller Ausführungsbeispiele beschrieben, die die zuvor erläuterten Eigenschaften und Vorteileaufweisen. Diese "Ausführungsformen können in dem Fachmann geläufiger Weise abgewandelt und weitergebildet werden. Sie sollen den Grundgedanken der Erfindung in keiner Weise einschränken.

Beispielsweise können die Einrichtungen nach Fig. 1 und 1a leicht für Ganzjahresbetrieb eingestellt werden, indem eine zusätzliche Kühlspirale für die Zuluftleitung vorgesehen wird, um während der warmen Jahreszeit die Luft vorzubehandeln. Eine solche Kühlspirale kann mit bisher üblichen oder auch Solarenergiesystemen gespeist werden. Die Matrizen ermöglichen eine Rückgewinnung der Wärmeenergie aus der Abluft, die in diesem Falle durch die Kühlung repräsentiert wird.

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Claims

Patentansprüche

1.)Ventilationssystem für temperaturgesteuerte Räume, mit einer durch die Räume geführten Zuluftleitung mit Speisegebläse zur Förderungen eines Luftvolumens durch die Speiseleitung und Ventilation der Räume und einer durch die Räume geführten Abluftleitung mit Abluftgeblase zum Absaugen eines Luftvolumens aus den Räumen, gekennzeichnet durch eine Matrixanordnung (18, 20) aus Wärme und Feuchtigkeit haltendem Material, die zwei zueinander thermisch isolierte Strömungswege mit jeweils geringem Luftwiderstand und hohem Oberflächen-Volumenverhältnis bildet, und durch eine Einrichtung (22) zur zyklisch abwechselnden Verbindung der Zuluftleitung (10) und der Abluftleitung (14) mit den beiden Strömungswegen, so daß die innerhalb der Räume in dem Luftvolumen vorhandene Energie bei jedem Halbzyklus in den Strömungswegen der Matrixanordnung (18, 20) abwechselnd absorbiert und desorbiert wird, während die Strömungsrichtung durch die Zuluft- und die Abluftleitung (10, 14) gleich bleibt.

2. Ventilationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Strömungsweg ein elastisch dehnfähiges Volumen aus faserigem organischem Material aufweist, das eine Vielzahl zueinander paralleler Kanäle bildet.

3. Ventilationssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das faserige organische Material Papier ist.

4. Ventilationssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Papier mit einem Kunstharz beschichtet ist.

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5. Ventilationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Matrix (18, 20) eine Vorrichtung (72, 74) zur variablen Dehnung ihres dehnfähigen Volumens und zur Regulierung des Strömungsvolumens aufweist.

6. Ventilationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Matrizen (18, 20) in Form gedehnter Papierwabenpatronen vorgesehen sind.

7. Ventilationssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abluftleitung (14) ein Brenner (38) angeordnet ist.

8. Matrixpatrone zur Verwendung in einem Ventilationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein wärmeabsorbierendes, organisches faseriges Material in dehnfähiger Wabenstruktur, die eine Vielzahl zueinander paralleler Strömungswege bildet.

9. Matrixpatrone nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich zu den Strömungswegen Versteifungselemente (66, 68) vorgesehen sind.

10. Matrixpatrone nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Veränderung des Dehnungsgrades des Wabenmaterials.(18a).

11. Matrixpatrone nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Dehnung ein Kanalelement (76) an einer seitlichen Grenzfläche der Matrix-

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patrone aufweist, weiches das Wabenmaterial (18a) teleskopartig verschiebbar aufnimmt, und daß ein Element (74) zur variablen Dehnung des Viabenmaterials (18a) in dem Kanalelement (76) vorgesehen ist.

12. Matrixpatrone nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Wabenmaterial (1Sa) mit einem Kunstharz beschichtet ist.

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