DE3329557A1

DE3329557A1 - Luft-luft-plattenwaermetauscher (rekuperator)

Info

Publication number: DE3329557A1
Application number: DE19833329557
Authority: DE
Inventors: Hans-Uwe Dipl.-Ing. 8104 Grainau Tiedtke
Original assignee: TIEDTKE HANS UWE DIPL ING
Current assignee: TIEDTKE HANS UWE DIPL ING
Priority date: 1983-08-16
Filing date: 1983-08-16
Publication date: 1984-05-10

Description

Luft-Luft-Plattenwärmetauscher (Rekuperator) Die meisten bekannten Luft-Luft-Plattenwärmetauscher dieser Art sind für den Luftaustausch größerer, da relativ teuer, meist gewerblicher Räume ausgelegt.
Durch die Hohe Dichtheit moderner Fensteranlagen und mehrschichtig isolierte Außennauern findet kaum noch ein natürlicher Luft- und Feuchteaustausch statt.
Durch die veränderte Energiesituation könnte es schon wirtschaftlich sein auch kleinere. Päime, sowohl im gewerblichen, als auch im privaten Bereich mit Wärmetauschern auszustatten. Voraussetzung ist , daß es einen kleinen, technischen einfachen und von jedermann zu installierenden, preisgünstigen Wärmetauscher mit höchstem Wirkungsrad gibt.
Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erzielen, ist es erforderlich die Oberflächen der Tauschflächen so zu formen, dan eine gleichmäßige Verteilung des Fluidstromes über alle Bereiche und eine möglichst starke Verwirbelung der Fluidströme erreicht wird. Von ausschlaggebender Bedeutung ist es die Fluidströme unterschiedlicher Temperatur gegenströmig zu führen,damit an jeder Stelle der Tauschflächen das größte #@ zwischen den benachbarten Fluidströmen erricht wird.
Um einen möglichst enden Kontakt zwischen Fluid iinrl Tauschfläche zu erreichen, wurde eine Reihe von Tauschern mit Noppen, Bäulen, Wellen Stegen rind anderen @nebenheiten ausgerüstet. Diese verursachen Turbulenzen im Fluidstrom und damit einen guten Kontakt zur Tauschoberfläche. Die Grenzschicht des Fluids, die auf jeder Oberfläche liegt, wird dadurch jedoch nur in kleinsten Bereichen unkontrolliert zerstört. Um den Wirkungsgrad zu erhöhen, muß man an diesem Punkt weitere Überlegungen anstellen.
Weiter ist festzustellen, daß im Bereich der Kreuzstromfiihrung des Fluids maximal ein theoretischer Wirkungsgrad von 50 % erreicht werden kann, da im größten Teil des Tauschers abkflhlende Fluide gegen sich erwärmende Fluide kreuzen, also nur am kleinsten Teil der Tauschflächen Fluide mit dem qrnßten dt gegeneinander strömen. Um diesen grundsätzlichen Nachteil zu beseitigen ist es erforderlich einen Wärmetscher zu konstuieren, bei dem der Fluidstrom optimal gegenströmig fließt und die Kreuzstromflächen so gering wie möglich gehalten werden.
Hier soll die Erfindung Abhilfe schaffen: 1. Die Luftströme werden innerhalh des Systems je nach Krferdernis mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten gefahren. Die Raumluft (warmes Fluid) (I) tritt durch eine relativ große Öffnung hinter einer Kurzschlußblende I1, die das Eindringen abgeführter Luft in die Zuluftöffnung verhindert, in die Vorkammer I2 mit geringer Geschwindigkeit ein.
2. Hier trifft die Luft auf flache,rechteckige Wandungen 1.6, die den Geqenstromkanal verschließen und tritt in Öffnungen 1.7 ein mit den Leitblechen 1.2 in den Kreuzstrombereich I3,A5 des Registers. Von der Eintrittsöffnung 1.7 bis zur eigentlichen Tauschfläche 1.4 verdonpelt sich der Querschnitt des Kanals I3 mit der Tauschfläche 1.3 Dadurch halbiert sich die Strömungsgeschwindigkeit vom Eintritt 1.7 bis zum Übergang der eigentlichen Tauschfläche 1.4, so dan die Lauftmoleküle die gespeicherte Energie besser an die Tauschfläche abgeben können. Eine Verwirbelung im Kreuzstrombereich 13 wird durch die Leitbleche hervorgerufen.
3. Im Register (Rekuperator) I4-A4 entstehen in Fluid durch die dachförmig scharf geknickten Tauschbleche 1.4 abwechseld bei der Aufprallfläche Druck und bei der Leefläche Sog. Fig. 5 I4,A4 . Hierdurch wird auf dem größten Teil der Tauschoberfläche 1.4 die Grenzschicht zerstort und ein optimaler Kontakt der Luftmoleküle zur Tauschoberfläche hergestellt. Durch diesen effekt kann das Tauschregister im Verhältnis zu hekannten Tauschern bei gleichem Wirkungsgrad oder gleicher Luftleistung kleiner dimensioniert werden.
4. Aus dem Rekuperator kommend tritt die Luft wieder in den Kreuzstrombereich 15-A3 cin. Die Luft hat sich bis hier schon erheblich abgekilhlt. In diesem Bereich tritt die Außenluft huber die Vorkammer A2 und die Öffnungen 1.7 in den Kreuzstrombereich A3 ein, so daß auch hier das größtmögliche # t der Luftströme vorhanden ist und in diesem Teil noch wirkungsvoll vorhandene Restwärme ausgetauscht wreden kann. In diesem Bereich verengt sih der Luftaustrittsschlitz um ca. 1/3, so daß sich die St römungsgeschwindigkeit entsprechend erhöht.
5. Der Lüfter im Sammler If; fördert die LuFt her den sich verengenden Austrittsschlitz, über ein verstellbares Gitter I7, welches sich im Ruhestand sebsttttq schließt, ins Freie. Die Auswurfgeschwindigkeit wird so bemessen, daß ein Kurzschließen mit der Zuluft verhindert wird. Zur Absicherung bei ungünstigen Windverhältissen kann gegen Kurzschließe von Abluft zur Zuluft eine Kurzschlußblende Al angeordnet werden.
6. Die Außenluft(kaltes Fluid) wird über das Gitter A1 in die Vorkammer A2 gesaugt. In Ruhestellung schließ sich das Gitter automatisch, um ein Auskilhlen des wä rmestauschers zu verhindern. Die weitere Luftbewengung vollziecht sich über die Stationen A3 zu A4 zu A5 zu AG zu A7 analog, wie in den vorhergehenden Ausführungen zu I3, 74, T', r, r7 beschrieben.
7. Um etne Vereisung des Registers im Bereich der Vorkammer A2 und des Lufteitrittsschlitzes 1.7 bei extrem niedrigen Außentemperaturen zu verhindern oder zu beseitigen, kann man eine Beimischklappe I9 anordnen.
Der Lüfter (L) drückt je nach dem Öffnungswinkel der Klappe 19 mehr oder weniqer warme Luft in die Vorkammer A2 und beseitigt dort die Kondenswasser- oder Eisbildung. itier könnte auch ein in die Vorkammer installierte Elektroheizung oder ein Warmwasserregister Abhilte schaffen, was jedoch eine erheblich Verteuerung bedeutet.
8. Durch Anfügung von Zu- bzw. Abluftkanälen an die Sammler A6 bzw. I6 durch die Wandungen B1 bzw.B2 ist es möglich die Zu- bzw. Abluft von der geminsamen Ein-Auslaßöffnung I1-A7 und A1-I7 an jeden beliebigen Ort zu verlegen.
L e e r s e i t e

Claims

PatentansprUche 1. Als bauliche Einheit ausgebildeter Luft-Luft-Gegenstrom-Wärmetauscher (Rekuperator), als Kompaktgerät dimensioniert für direkten Einbau zwischen Räume unterschiedlicher Temperatur, z. B. in Außenwände von Gebäuden, insbesondere für Raumluftaustausch ohne zusätzliche Zu- und Abluftkanäle, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenluft (A) und die Raumluft (I) abwechselnd qeqenläufig, Fig.1 im Bereich A4, I4 durch mehrere parallel zueinander angeordnete flache Kanäle, gebildet aus scharfkantig geknickten, sechseckigen Metallflächen, Fig. 3, Fig.4 und im Kreuzstrom im Bereich der Ein- und Austrittsöffnungen A3, I1, AS, I3 durch die der tVrmeaustausch erfolgt.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Tauschflächen Fig. 3, Fig. 4 des Tauschregisters (A3, A4, A5,iI3, I4, I5) in einem sechsseitigen quaderförmigen Block mit den Seiten B1 bis B6 integriert sind, die gleichzeitig die Vorkammern fÜr die Zuluft A2, I2 und die Abluftsammler A6, I6 mit den mechanischen Lüftern enthalten.

3. Wärmetauscher nach den vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Abluftöffnungen sowohl raumseitig I1 und A7 im quaderformen Block nebeneinander angeornet sind, als auch die Zu- und Abluftöffnungen außenseitig Al, und I7 Im quaderförmigen Block nebeneinander angeordnet sind.

4. Wärmetauscher nach den vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnungen 1.7 zu I3 und die Austrittsöffnungen 1.8 zu I5, der Raumluft d Tauschreaisters raumseitig angeordnet sind die Eintrittsöffnungen 1.7 zu A3 und die Austrittsöffnungen 1.R zu A5 der Außenluft des Tauschregisters außenseitig angeordnet sind.

@. Wärmetauscher nach den vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand und die Stabilität zwischen den Tauschflächen 1.4 durch Metallstreifen (3) hergestellt wird. h. Wärmetauscher nach den vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die Ablufteintrittsöffnung 1.7 des Wärmetauschers kleiner oder gleich groß bemessen ist, als die Abluftaustrittsöffnung 1.8 7. Wärmetauscher nach den vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die Zulufteintrittsöffnung des Wärmetauschers Fig. 4 1.7 kleiner oder gleich groß bemessen ist, als die Zuluftaustrittsöffnung Fig. 4 1.8 .

8. Wärmetauscher nach den vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Abdichtung S1 der Kanäle A3-A4-A5, I3-I4-I5 des Tauschregisters aus geschlossenporigem Kunstoff-Schaumstoffmaterial besteht, in welches die Randzonen Fig.2, 1.5 beim Zusammenbau leicht eingedrückt werden und daß dieses Material gleichzeitig die seitliche Begrenzung der Kanäle ist.