DE2930990A1 - Rekuperativer waermetauscher - Google Patents

Description

• Dr. Wolfgang Grün
• Dr.-Ing.Ingo Grün Preußenstraße 31-35 4030 Ratingen 6 - Hösel Rekuperative Wärmetauscher für Luftströme sind in zahlreichen Variationen bekannt. Sie bestehen in der Regel aus parallel angeordneten feststehenden Platten, z.B. aus Glas oder Metall, letztere auch mit profilierten Oberflächen. Die Platten trennen die beiden Luftströme, zwischen denen die Wärme getauscht werden soll. Die Wärmeübertragung erfolgt aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit der Wandungen. Um eine ausreichend große TauscherflAche zu erhalten, werden auch mehrere Platten in Art von Lamellen parallel nebeneinander angeordnet, um die beiden Luftströme abwechselnd durch die Schlitze zwischen den Platten zu führen. Erst durch diese kompakte Bauweise werden wirtschaftlich interessante Wärmetauscher erzielt.
• Die beschriebenen Wärmetauscher sind aufgrund ihrer kompakten Bauweise wohl geeignet, z.B. in Luftkanäle mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt eingebaut zu werden. Sie eignen sich jedoch weniger für den Einbau in schmale Luftschlitze, weil hier ihre wSrmetauschende Oberfläche zu gering würde.
• Ferner haben die genannten Wärmetauscher den Nachteil, daß eine Wärmeleitung auch in Längsrichtung der Platten erfolgt, die ja eine möglichst gute W§rmeleitfähigkelt aufweisen solsen. Diese Längsleitung wirkt der Absicht entgegen, daß sich ein Luftstrom beim Durchströmen des Wärmetauschers stetig abkühlen bzw. erwärmen soll, was ein TemperaturgefAlle in Strömungsrichtung voraussetzt. Je stärker dieses Temperaturgefälle ist, desto größer ist nämlich der Wirkungsgrad des W§rmetauschers.
• Ein weiterer Nachteil der genannten Plattenwärmetauscher ist darin zu sehen, daß die Wärme aus den Luftstrdmen lediglich an deren Grenzschicht zu den Platten hin übertragen wird. Deshalb mus die strömende Luftschicht möglichst dünn sein, also der Wärmetauscher mit möglichst vielen Lamellen ausgestattet Werden, was einen entsprechenden Aufwand bedeutet. Ober man profiliert die Plattenoberflächen derart, daß eine turbulente Luftströmung erzwungen wird, was jedoch den Strömungswider- ~ stand erheblich erhöht und was eine gewisse Mindest-Strömungsgeschwindigkeit voraussetzt, die wiederum den Wirkungsgrad des Wärmetauschers herabsetzt.
• Es stellt sich die Aufgabe, solche Wärmetauscher zu konzipieS ren, die 1. flach gebaut sein können, 2. bei nur zwei Luftschlitzen für die beiden Luftströme bereits einen hohen Wirkungsgrad erreichen 3. eine möglichst beringe Wärmeleitfähigkeit in Strbmungsrichtung aufweisen, bei denen 4. Wärme-nicht nur an der Grentschicht der Luftströme erfolgt, so daß auch bei geringerer Strömungsgeschwindigkeit und laminarer Strömung ein befriedigender Wätmetausch stattfindet und dle sich 5. wirtschaftlich industriell çroduzieren lassen.
• Diese Aufgabe kann durch einen Wärmetauscher gelöst werden, der aus minimal zwei Luftschlitzen besteht, die durch eine schlecht wärmeleitende Trennschicht voneinander getrennt rind, durch die ihrerseits quer zu den Strömungen zahlreiche Stifte geSteckt sind aus gut wärmeleitendem Material.
• Neuartig an der Erfindung ist, daß befolge der-schlecht wSrmeleitenden Trennschicht zwischen den Luftströmen die nachteilige Wärmeleitung in Strömungsrichtung weitgehend unterbunden wird.
• Ferner wird durch die zahlreichen in die beiden Luftströme hineinreichenden wärmeleitenden Stifte ain sehr wirkungstoAler Wärmetausch erzielt mit Wärmeübergang im gesamten Strömungsquerschnitt bei laminarer Strömung. Wirtschaftliche Wirkungsgrade können hierbei bereits erzielt werden bei nur ZWei flachen Luftschlitzen für die beiden Luftströme und insbesondere bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit. Durch günstige Anordnung und Formgebung der Stifte kann der Wirkungsgrad des Wärmetauschers optimiert werden.
• Wird die Trennschicht zwischen den Luftströmen aus einem wassersaugenden Material ausgebildet, so kann zusätzlich zur Wärmeübertragung noch die sich im abkühlenden Luftstrom kondensierende Luftfeuchtigkeit in den anderen Luftstrom übertragen werden, um dort zu verdampfen. Ausser der erwünschten Befeuchtung cles erwärmten Luftstromes wird zusätzliche Entalpie gewonnen.
• Eine ähnliche Wirkung kann erzielt werden, indem die wärmeleitenden Stifte wassersauqend in Art von Dochten ausgeführt werden, so daß Luftfeuchtigkeit aus dem sich abkühlenden Luftstrom auf ihnen kondensiert, zu dem sich erwärmenden Luftstrom hinübertransportiert wird, um dort wieder zu verdampfen.
• Der erfindungsgemässe Wärmetauscher ist aufgrund seiner flachen Bauweise insbesondere für den Einbau in Fassaden, Aussenwänden Dächern usw. von Bauten für dezentrale Wärmerückgewinnung geeignet. Es ist auch möglich, mehr als zwei Luftschlitze in Art von Lamellen nebeneinander anzuordnen mit den vorbeschriebenen Merkmalen, wodurch insgesamt ein größerer Strömungsquerschnitt entsteht.
• Die Wandungen der Luftschlitze gegenüber der Trennschicht können aus schallabsorbierendem Material bestehen. Hierdurch wirkt der Wärmetauscher gleichzeitig schalldämmend, was dem steigenden Bedarf an Raumbelüftung mit Schallschutz entgegen kommt.
• Der erfindungsgemässe Wärmetauscher ist deshalb für eine solche Ausführung besonders geeignet, weil er aus nur zwei Luftschlitzen bestehen kann, so daß in jedem Luftschlitz die Schallabsorption erfolgt.
• Im folgenden wird anhand der Zeichnung (Fig.1) ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
• Der dargestellte rekuperative Wärmetauscher besteht hier aus ZW8i Luftschlitzen für zwei Luftströme, zwischen denen Wärme und ggfs. auch Feuchtigkeit getauscht werden soll. Hierbei kühlt sich der linke Luftstrom 1 ab, während sich der rechte Luftstrom 2 erwärmt. Es gelangt also die Wärme von links nach rechts durch die schlecht wärmeleitende Trennschicht 3 zwischen beiden Luftstrdmen.
• Gut wärmeleitende Stifte 4, die auch gekrümmt oder mit Hohtprofil oder gerippter oder geriffelter Oberfläche ausgebildet sein können, nehmen im sich abkühlenden Luftstrom 1 dessen Wärme im gesamten Strömungsquerschnitt auf und leiten sie quer durch die Trennschicht 3 in den sich erwärmenden Luftstrom 2, um sie dort im gesamten Strömungsquerschnitt wieder abzugeben.
• Durch geeignete Anordnung und Formgebung der Stifte können die Luftströmungen 5 derart an den Stiften vorbeigezwtmgen werden, daß möglichst jedes Luftteilchen unmittelbar mit den Stiften in Berührung kommt und Wärme abgibt bzw. aufnimmt.
• Die an einem Stift 6 dargestellte besondere Forragehung - als eine von vielen möglichen - erzielt eine günstige KonXinatiòn mit großer Stiftoberfläche im Luftstrom und großem Vollquerschnitt des Stiftes für eine gute Wärmeleitung quer durch die Trennschicht.
• An einem weiteren Stift 7 ist gezeigt, daß dieser auch hohl ausgeführt sein kann mit Öffnungen 8 in der Wandung und einer wassersaugenden Füllung 9. Ein derart ausgebildeter Stift bewirkt in Art eines Dochtes eine übertragung sowohl von Wärme als auch von Feuchtigkeit. Es kann auch das Stiftmaterial selbst porös mit Kapillaren ausgeführt sein und die Dochtwirkung erzielen.
• L e e r s e i t e

Claims (6)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Rekuperativer Wärmetauscher für Luftströme in Gleich-, t Gegen- oder Kreuzstrom, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens zwei ebene oder gekrümmte Luftschlitze durch eine schlecht wärmeleitende Trennschicht voneinander getrennt sind, durch die in Querrichtung der Luftströme gut wärmeleitende Stifte geführt sind, die in die Luftströme auf jeweils beiden Seiten der Trennschicht hineinreichen.
2. -2. Rekuperativer Wärmetauscher nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mehr als zwei Luftschlitze nebeneinander angeordnet sind.
3. 3. Rekuperativer Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die schlecht wärmeleitende Trennschicht wassersaugend ist und einen zusätzlichen Austausch von Luftfeuchtigkeit ermöglicht.
4. 4. Rekuperativer Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die wärmeleitenden Stifte mit gekrümmter Form undXoder Neigung zum Luftstrom und/oder Profilierung ihrer Oberflache und/ oder Hohlprofil und/oder abgeplattetem Querschnitt im Luftstrom ausgebildet sind.
5. 5. Rekuperativer Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 4 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die wärmeleitenden Stifte wassersaugend in Art von DoChten ausgebildet sind, so daß sie einen Austausch von Luftfeuchtigkei ermöglichen.
6. 6. Rekuperativer Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 5 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Wandungen der Luftschlitze jeweils gegenüber der Trennschicht schallabsorbierend ausgeführt sind.