DE29904161U1

DE29904161U1 - Gerät zur Be- und Entlüftung von Räumen mit einem regenerativen Wärmetauscher

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Publication number: DE29904161U1
Application number: DE29904161U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-03-08
Filing date: 1999-03-08
Publication date: 1999-05-20
Anticipated expiration: 2009-03-09

Description

Beschreibung
Gerät zur Be- und entlüftung von Räumen mit einem regenerativen Wärmetauscher

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Be- und entlüftung beheizter Räume mit einem regenerativen Wärmetauscher zur Rückgewinnung der Wärme aus der Abluft, welches vorzugsweise als Grundlüftungsgerät in Außenwände von Gebäuden zur Vermeidung von Feuchtigkeitsschäden (Schimmel) eingesetzt werden kann. Infolge unzureichender Lüftung steigt die Luftfeuchtigkeit in den Räumen durch ständige Verdunstung von Wasser, verursacht durch Pflanzen, Kochdünste, Feuchte aus Bädern und Duschen sowie Baufeuchte stark an. Bei Unterschreiten der Taupunkttemperatur an den Oberflächen von Wänden und Fenstern entsteht dann Tauwassemiederschlag mit gesundheitsgefahrdender Schimmelpilzbildung vor allem in den Raumecken. Dieses Problem entsteht z.B. sehr oft nach einer Fenstersanierung von Altbauwohnungen. Neuartige Fenster schließen äußerst luftdicht und unterbinden früher übliche Fugenundichtigkeiten. Bei gleichgebliebenem Heiz- und Lüftungsverhalten der Bewohner stellen sich hier schnell Probleme ein. Für bewohnte und beheizte Räume ist deshalb aus bauphysikalischen und hygienischen Gründen eine ausreichende Belüftung notwendig, um Feuchteschäden weitgehend vorzubeugen. Hierbei soll das erfindungsgemäße Gerät nur als Grundlüftungsgerät mit einem ca. 0,2-fachen Luftwechsel pro Stunde eingesetzt werden. Je nach Personenzahl und Nutzung der anderen Räume kann auf eine ergänzende Fensterlüftung nicht verzichtet werden.

Primäre Voraussetzung für die Akzeptanz solcher dezentraler Grundlüftungsgeräte sind neben verträglichen Investitionskosten, einem hohen Wirkungsgrad, geringsten Stromkosten, geräuscharmen Betrieb vor allem aber ein problemloser, nachträglicher Installationsaufwand.

Den derzeitigen Stand der Technik kennzeichnet DE 41 04 423 C2. Dort wird ein Lüftungsgerät mit Wärmerückgewinnung für den Einbau in Außenwände beschrieben. Dieses Gerät beinhaltet ein Axialgebläse, dessen Achse senkrecht zur Wand orientiert ist und einen regenerativen Wärmetauscher, bestehend aus drei oder vier Einzelelementen, die vor dem Axialgebläse angeordnet und zur notwendigen Verhinderung der Wärmeableitung von der warmen zur kalten Seite durch definierte Luftspalte thermisch voneinander getrennt sind. Die bei regenerativen Wärmetauschern notwendige periodische Umkehr der Blasrichtung der Luft erfolgt durch periodische Polumschaltung des Gebläsemotors. Eine Möglichkeit, bei Stillstand des Gerätes die Wandöffnung automatisch und wärmegedämmt zu verschließen, wird nicht beschrieben.

Zur nachträglichen Installation in Altbauten ist allerdings ein sehr arbeitsintensiver quadratischer Außenwanddurchbruch von 26 cm &khgr; 26 cm zu erstellen.

Bekannt und handelsüblich sind auch dezentrale rekuperative Systeme, bei denen per Kembohrung eine Wandöffiiung hergestellt wird. Auf der Raumseite befindet sich hier ein kleiner Plattenwärmetauscher, der ständig von zwei in Betrieb befindlichen Gebläsen durchströmt wird. Der physikalisch bedingte Wirkungsgrad liegt allerdings bei nur ca. 50-60%. Der Stromverbrauch ist vergleichsweise hoch. In DE 42 16 387 Al und in DE 41 15 710 Al wird eine Vorrichtung zur Richtungsumkehr von Luft in einem Schacht beschrieben. Per Magnetspule wird hier das Gebläse in sehr schnellen Zyklen um max. 90° verschwenkt. In DE 44 31 460 Al wird ein Lüfter mit Sensorsteuerung zur Rauchabfuhrung durch eine Wand ohne Wärmerückgewinnung beschrieben. DE 39 38 542 Al beschreibt ein Verfahren zur Wärmerückgewinnung bei Belüftungsanlagen. Hierbei wechseln zwei Ventilatoren gleichzeitig ihre Drehrichtung in voneinander getrennten Kanälen. DE 295 17 850 Ul beschreibt ein Kompaktgerät zur Abluft- und Zuluftbehandlung mit einem regenerativen Rotationswärmetauscher. Die DE-OS 20 30 766 beschreibt ein rekuperatives System, wobei eine Metallfolie als trennende Schicht zwischen Zu- und Abluft eingesetzt wird. Die DE 195 29 227 Al beschreibt als Wärmespeicher ein Kunststoff-Rohrbündel. Die DE 42 22 987 Al beschreibt eine Anordnung zur Be- und Entlüftung in Außenwänden. Hier werden jedoch zwei getrennte Kanäle benötigt. In G 90 02 208.4 wird ein reines Abluftgerät ohne Wärmerückgewinnung zur Montage über/unter dem Fenster beschrieben. Mehrere parallel nebeneinander angeordnete Ventilatoren befinden sich in einem länglichen Gehäuse. Zur Luftmengensteuerung können einzelne Ventilatoren zu- oder abgeschaltet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lüftungsapparat mit regenerativem Wärmetauscher zu entwickeln, welcher einen geringen nachträglichen Installationsaufwand bei Altbauten ermöglicht. Femer soll der Apparat geringe Schalldurchgangswerte besitzen, gegen Winddruck minimal empfindlich sein und einen geringen Strömungswiderstand besitzen. Bei Gerätestillstand soll das Gerät automatisch dicht und wärmegedämmt verschlossen werden können, um Auskühlverluste zu vermeiden. Weitere Forderungen sind ein hoher thermischer Wirkungsgrad sowie ein sehr geringer Stromverbrauch. Die bei regenerativen Wärmetauschern erforderliche periodische Richtungsumkehr der Gebläse soll durch eine elektromechanische Steuerung möglich werden. Eine Schaltung bzw. Regelung soll mit Zeitschaltuhr, Feuchtesteuerung oder anderen Sensoren nach freier Definition möglich sein.

Das erfindungsgemäße Gerät (Fig. 1-5) besteht aus einem Wandeinbauteil (5 ) mit Wärmespeicher (2) und einem raumseitigen Aufsatzgehäuse (6) mit Ventilator (1) und Steuerung (7). In die per Kernbohrung erstellte Wandöffnung wird ein Kunstoffmantelrohr (8 ) montiert, in welches ein zweites Kunststoffrohr (9 ) mit integriertem Wärmespeicher (2 ) eingeschoben werden kann. Der äußere Fassadenabschluß kann z.B. mit handelsüblichen Lüftungsgittem oder Hauben (10) ausgeführt sein. Vorteilhaft wird vorgeschlagen, den Wärmespeicher (2 ) aus mehreren runden Teilspeichern (4 ) aus geprägter Aluminiumfolie mit definierter Fläche und Masse auszuführen. Zur Vergrößerung der Oberfläche und zwecks Abstandshaltung zur glatten Folie wird die Aluminiumfolie teilweise längsgeprägt und zusammen mit einer ungeprägten glatten Folie zum gewünschten Durchmesser aufgewickelt, so daß axiale Strömungskanäle entstehen. Ohne Abstand voneinander werden die Teilspeicher auf eine Kunststoffachse (12 ) aufgesteckt. Die bereits beschriebene unerwünschte Wärmeableitung im Wärmespeicher von der warmen zur kalten Seite, welche bei einer durchgehenden, nicht geteilten Speichermasse auftreten würde, wird erfindungsgemäß ausdrücklich nicht durch Luftspalte erreicht. Vorteilhaft wird vorgeschlagen, die Teilspeicher direkt und ohne Zwischenräume aufeinander anzuordnen, so daß sich die einzelnen Teilspeicher nur über die Stoßkanten der Well- und Glattfolie punktuell berühren, wodurch eine nur minimale, zu vernachlässigende Wärmeleitung im Speicher erreicht wird. Vorteilhaft ist hierbei weiterhin, daß sich durch die ungleichmäßigen Wickellagen der Teilspeicher eine turbulente Luftströmung einstellt, welche den Wärmeübergang sehr positiv beeinflußt. Als mögliche Variante (Fig. 6-8) zum Rundspeicher ist auch eine quaderförmige Speichermasse (20) vorstellbar, welche allerdings nur bei anderer Gehäuseform im Neubaubereich sinnvoll eingesetzt werden kann. Hier besteht der Speicher aus mehreren übereinander geschichteten Lagen ohne Zwischenraum, wobei jede Lage aus abwechselnder Well- und Glattfolie besteht und im Wechsel quer und längs aufeinander geschichtet wird. Bei der vorstellbaren Variante befindet sich der quaderförmige Wärmetauscherblock (20 ) in einem rechteckigen, senkrechten Strömungskanal (22 ) in Z-Form, bei dem eine quadratische Ventilatoreinheit (23 ) im Bereich der unteren 90°- Umlenkung (19 ) abwechselnd von einer Steuerung (21 ) angetrieben in die Luftströmung bewegt wird. In diesem Fall wären dann vier gleichartige Ventilatoren in zwei entgegengesetzt blasenden Ebenen, je zwei gleichartig ausblasend nebeneinander und übereinander angeordnet, von denen abwechselnd und zeitgesteuert immer zwei in einer Ebene im Strömungskanal (22 ) sitzen und von einem beweglichen Ventilatorrahmen auf- und abwärts, bzw. in und aus dem Strömungskanal (22 ) hinaus befördert werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Gerät mit Rundspeicher (Fig. 1-5) wird raumseitig ein Aufsatzgehäuse (6 ), welches die Ventilatoren (1 ) und die Steuerung (7 ) beinhaltet, vor die Wandöffnung montiert. Die beiden handelsüblichen Axialventilatoren in Niedervolt-Gleichstromtechnik (1) sind nebeneinander, aber mit entgegengesetzter Blasrichtung in einem beweglichen Rahmen (3 ) montiert. Dieser Rahmen (3 ) wird schlittenähnlich zeitgesteuert abwechselnd vor die Außenwandöffhung mit Wärmespeicher positioniert. Auf diese Weise wird der Wärmespeicher, der gleichzeitig Wärmetauscher ist, abwechselnd einmal von warmer, feuchter Raumluft (Speicherladung) und anschließend nach einer definierten Zeit von z.B. 1-2 Minuten von kühler und trockenerer Außenluft durchströmt (Speicherentladung). Die zuvor in der Raumluft enthaltene Wärme wird hierbei zwischengespeichert und mit einem für Regeneratoren üblich hohen Wirkungsgrad auf die zu erwärmende Frischluft übertragen. Überschüssige Feuchtigkeit wird zu einem hohen Anteil einfach abgeführt und die Raumluft so auf einem behaglichen Wert gehalten. Vorteilhaft ist hierbei, daß die Gebläse abwechselnd immer nur in eine Richtung fördern und zwischendurch keine Richtungsumkehr stattfindet. Hierdurch wird die Lebensdauer der Ventilatoren deutlich erhöht. Ein Intervallschalter ermöglicht über eine Relaissteuerung den erforderlichen Rechts-Linksbetrieb eines Wechselstrom-Syschronmotors (24 ), dessen Welle mit einem Ritzel verbunden ist, welches wiederum über eine Zahnstange den Ventilatorschlitten positioniert. Sobald der Abluftventilator (13) eine definierte Zeit warme Raumluft durch den Speicher (2 ) gefördert und diesen so erwärmt hat, fährt der Antrieb den Ventilatorschlitten nun in die andere Endstellung gegen eine Schaltereinheit (18 ), die zum einen den Motor ausschaltet, zum anderen jetzt den Zuluftventilator (14 ) in Betrieb setzt. Während der Schlittenbewegung stehen die Ventilatoren still. Hat der Zuluftventilator den Speicher nach definierter Zeit thermisch entladen, schaltet der Motor wieder um und fahrt den Ventilatorschlitten (3 ) zur erneuten Speicherladung in die andere Endposition und die zweite Schaltereinheit wird betätigt. Der Abluftventilator wird nun eingeschaltet, der Motor schaltet sich ab, eine erneute Speicherladung startet usw. Wird das Gerät abgeschaltet, fahrt der Ventilatorrahmen (3 ) sofort in die nichtauskragende Position (17 ) und eine hinter dem Ventilatorrahmen befindliche Verschlußplatte (11) wird mit Hilfe eines zweiten Synchronmotores (15 ) ebenfalls per Ritzel und Zahnstange vor die Öffnung gefahren und anschließend durch Mikroschalter (16) endabgeschaltet. Bei Inbetriebnahme öffnet der Verschluß automatisch, fahrt in die Position Auf und schaltet den Antriebsmotor über Mikroschalter wieder ab. Die Ventilatoren gehen dann wieder in Betrieb.

Claims

5 Schutzansprüche

1. Apparat zur zwangsweisen Be- und entlüftung von Räumen unter Benutzung eines elektrischen Gebläses und eines regenerativen Wärmetauschers, welcher in einer Außenwand angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der erforderlichen Umkehr der Förderrichtung sich Ventilatoren in einem elektromechanisch bewegten Rahmen befinden, welcher die Ventilatoren mit definierter Blasrichtung abwechselnd und zeitgesteuert von einer Aktivierungseinheit vor einen regenerativen Wärmetauscher bzw. in den Strömungskanal eines regenerativen Wärmetauschers befördern.

2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ventilatoren nebeneinander, aber mit entgegengesetzter Blasrichtung in dem beweglichen Rahmen angeordnet sind und wechselweise von einer Aktivierungseinheit im Links/Rechtsbetrieb vor einen regenerativen Wärmetauscher befördert werden.

3. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vier Ventilatoren , je zwei übereinander in zwei Ebenen , aber mit entgegengesetzter Blasrichtung in einem quadratischen beweglichen Rahmen angeordnet sind und wechselweise von einer Aktivierungseinheit vor einen regenerativen Wärmetauscher bzw. in den Strömungskanal eines regenerativen Wärmetauschers befördert werden.

4. Apparat nach Anspruch 1 und nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderförmige regenerative Wärmespeicher aus mehreren Teilspeichem aus gewickelter gewellter und glatter Aluminiumfolie mit wabenförmiger Struktur besteht, wobei die Teilspeicher ohne Zwischenräume direkt aufeinander montiert sind und sich nur punktuell über die Well- und Glattfolie berühren, wodurch einerseits die unerwünschte Wärmeableitung vermieden, andererseits eine turbulente Durchströmung durch den Wärmespeicher mit verbesserten Wärmeübergangswerten unterstützt wird.

5. Apparat nach Anspruch 1 und nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher in einer Variante auch quaderförmig gestaltet sein kann, wobei der Speicher aus mehreren Lagen, abwechselnd längs- und quer übereinandergeschichteter Aluminiumfolien besteht. Zur Erlangung einer großen Oberfläche und zur Abstandswahrung untereinander sind die Aluminiumfolien abwechselnd gewellt und glatt ausgeführt. Durch die wechselnde Lagenschichtung wird einerseits eine erhöhte Packungssteifigkeit, andererseits eine turbulente Strömung erreicht. Wiederum sind die einzelnen Lagen als Teilspeicher ohne Abstand voneinander geschichtet und stehen nur auf ihren Kontaktflächen der Well- und der Glattfolie direkt aufeinander, wodurch die unerwünschte thermische Wärmeableitung minimiert wird.

6. Apparat nach Anspruch 1 und nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abschalten der Stromzufuhr eine hinter dem beweglichen Ventilatorrahmen befindliche isolierte Verschlußplatte automatisch über die Aktivierungseinheit in Betrieb gesetzt wird, welche die Wandöffnung dicht und wärmegedämmt verschließt und bei Inbetriebnahme entgegengesetzt die Öffnung wieder freigibt. In den Endstellungen Auf und Zu betätigt die bewegliche Platte jeweils einen Mikroschalter, welcher den zugehörigen Antriebsmotor ausschaltet.