NL2016731B1 - Inrichting voor het uitwisselen van energie tussen twee luchtstromen. - Google Patents

Abstract

De uitvinding verschaft een inrichting voor het uitwisselen van energie tussen een een gebouw in stromende luchtstroom en een een gebouw uit stromende luchtstroom, omvattende een behuizing met inwendig een doorstroomkanaal voor de twee luchtstromen en ten minste één recuperator van een eerste type die in het doorstroomkanaal is voorzien. De recuperator van het eerste type omvat eerste stromingskanalen voor de eerste luchtstroom en tweede stromingskanalen voor de tweede luchtstroom. Naburige eerste stromingskanalen en tweede stromingskanalen worden ten minste deels van elkaar gescheiden door een wand die impermeabel is voor vocht, De inrichting omvat verder ten minste één latente recuperator die in serie-opstelling met de recuperator van het eerst type eveneens in het doorstroomkanaal is voorzien. De uitvinding verschaft verder een kozijn en een gebouw voorzien van een inrichting volgens de uitvinding.

Description

Korte aanduiding: Inrichting voor het uitwisselen van energie tussen twee luchtstromen.

Beschrijving

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het uitwisselen van energie tussen een een gebouw in stromende luchtstroom en een een gebouw uit stromende luchtstroom, omvattende een behuizing met inwendig een doorstroomkanaal voor de twee luchtstromen, en ten minste één recuperator van een eerste type die in het doorstroomkanaal is voorzien welke recuperator van het eerste type eerste stromingskanalen voor de eerste luchtstroom en tweede stromingskanalen voor de tweede luchtstroom omvat waarbij naburige eerste stromingskanalen en tweede stromingskanalen ten minste deels van elkaar worden gescheiden door een wand die impermeabel is voor vocht.

Een inrichting volgens de voorgaande alinea wordt omschreven in het Nederlands octrooi NL 2012548. In deze publicatie wordt gewezen op het risico van condensvorming in de recuperatoren waardoor de efficiency van de recuperatoren af kan nemen zeker indien de temperatuur in de recuperatoren onder het vriespunt zakt waardoor zich ijs kan vormen. Om dit risico te reduceren wordt in de genoemde publicatie voorgesteld om de stromingsrichting in de tegenstroomkanalen van de recuperator cyclisch te verwisselen met behulp van een bestuurbare wisselklep. De toepassing van een bestuurbare wisselklep maakt de bekende inrichting complex en onderhoudsgevoeliger. Bovendien is de werking van de inrichting volgens NL 2012548 afhankelijk van de temperatuur en met name de vochtigheid van de lucht die de inrichting in stroomt.

De uitvinding beoogt voor bovengenoemde problematiek een oplossing te bieden en verschaft hiertoe een inrichting volgens de aanhef die tevens is voorzien van ten minste één latente recuperator die in serie-opstelling met de recuperator van het eerste type eveneens in het doorstroomkanaal is voorzien. Onder een latente recuperator dient een recuperator te worden begrepen die is ingericht om zowel warmte als vocht over te dragen. De drijvende kracht achter het overdragen van vocht bij de latente recuperator is een verschil in dampdruk tussen de twee luchtstromen waarbij vocht zal worden overgedragen door de luchtstroom met de hoogste dampdruk oftewel in de praktijk de luchtstroom met de hoogste absolute luchtvochtigheid aan de luchtstroom met de laagste dampdruk oftewel in de praktijk de luchtstroom met de laagste absolute luchtvochtigheid. Het risico van condens- en ijsvorming bestaat met name bij het afkoelen van relatief warme en vochtige lucht in een eerste luchtstroom, waarbij de tweede luchtstroom relatief koude en droge lucht betreft. Door overeenkomstig de uitvinding gebruik te maken van ten minste één recuperator van het eerste type en ten minste één latente recuperator die in serie zijn opgesteld kan het voordeel worden verkregen dat eerst in de latente recuperator aan de relatief warme en vochtige lucht vocht en daarmee ook warmte kan worden onttrokken. Doordat het vocht wordt opgenomen door de andere luchtstroom en die andere luchtstroom toe te voeren aan de ruimte waarvan de relatief warme en vochtige lucht in de inrichting volgens de uitvinding stroomt, kan de luchtvochtigheid in die ruimte op peil worden gehouden. Nadat de luchtvochtigheid van de aanvankelijk relatief warme en vochtige lucht in de latente recuperator tot een bepaald niveau is afgenomen kan worden uitgesloten of althans het risico worden beperkt dat bij (verdere) afkoeling van die lucht in de recuperator van het eerste type condens-, laat staan ijsvorming, optreedt. Het de vakman bekende Mollier diagram kan daarbij als leidraad worden gebruikt om vast te stellen tot welke luchtvochtigheid de relatief warme en vochtige lucht van een luchtstroom moet worden ontvochtigd om, bij een gegeven relatief lage temperatuur van de instromende andere luchtstroom, het risico op condensvorming kan worden uitgesloten dan wel aanmerkelijk kan worden gereduceerd.

Alhoewel de voordelen van de uitvinding bovenstaand zijn toegelicht aan de hand van een voorbeeld waarbij er sprake is van een relatief warme en vochtige luchtstroom en in tegenstroom daarmee een relatief koude en droge luchtstroom en waarbij de latente recuperator aan de zijde van de relatief warme en vochtige luchtstroom is gelegen en de recuperator van het eerste type aan de zijde van de relatief kouden en droge luchtstroom is gelegen, welke opstelling in veel gevallen de voorkeur zal genieten, kan binnen het kader van de uitvinding de opstelling van de latente recuperator en de recuperator van het eerste type ook andersom zijn. In dat geval zal de relatief warme en vochtige luchtstroom eerst in de recuperator van het eerste type afkoelen maar echter niet zo ver dat deze in het gebied komt waar de lucht volledig verzadigd is. In de latente recuperator zal vervolgens verdere afkoeling van de lucht plaats vinden maar zal tevens vocht aan de lucht worden onttrokken zonder dat, ondanks de verder dalende temperatuur, volledige verzadiging van de lucht op zal treden. In zijn algemeenheid zal het de voorkeur genieten om in de praktijk de latente recuperator aan de relatief warme en vochtige zijde van de inrichting te positioneren zodat direct vocht aan dei warme luchtstroom wordt onttrokken en het risico op condensvorming wordt beperkt.

Afhankelijk van de toepassing kan het de voorkeur genieten dat de ten minste ene recuperator van het eerste type een sensibele recuperator is. Onder een sensibele recuperator dient een recuperator te worden begrepen die is ingericht om uitsluitend energie in de vorm van warmte tussen de twee luchtstromen te laten uitwisselen. De drijvende kracht achter het overdragen van warmte bij de sensibele recuperator is een verschil in temperatuur tussen de twee luchtstromen waarbij warmte zal worden overgedragen door de luchtstroom met de hoogste temperatuur naar de luchtstroom met de laagste temperatuur waarbij de mate waarin warmte wordt overgedragen evenredig is met het temperatuurverschil.

Met name indien de omgeving waarin de inrichting wordt toegepast een relatief vochtige omgeving betreft kan het alternatief de voorkeur genieten indien de ten minste ene recuperator van het eerste type een hybride recuperator is.

Volgens een mogelijke uitvoeringsvorm omvat de inrichting ten minste één ventilator voor het door het doorstroomkanaal heen doen stromen van een bijbehorende luchtstroom van de twee luchtstromen. Door de ten minste ene ventilator deel uit te laten maken van de inrichting kan de montage van het systeem waar de inrichting volgens de uitvinding deel van uitmaakt worden vereenvoudigd in die zin dat geen aparte montage van de ventilator met toebehoren nodig is.

De efficiency van de inrichting kan met name worden vergroot indien de inrichting voor ieder van de twee luchtstromen een ventilator omvat.

Bij een verdere mogelijke uitvoeringsvorm is de ten minste ene ventilator in het doorstroomkanaal voorzien. Dit biedt het voordeel dat de geluidsoverlast die de ten minste ene ventilator kan veroorzaken, kan worden beperkt, met name indien de ten minste ene ventilator tussen twee in serie opgestelde recuperatoren zoals tussen een sensibele recuperator en een latente recuperator is voorzien, en dat de ventilator vanwege de inbouw tussen twee recuperatoren wordt afgeschermd van de omgeving van de inrichting volgens de uitvinding, zoals dit bijvoorbeeld de buitenlucht zou kunnen betreffen waardoor het risico op uitval van de ten minste ene ventilator afneemt.

Het kan verder voordelig zijn indien de inrichting ten minste twee in serie opgestelde ventilatoren omvat voor het door het doorstroomkanaal heen doen stromen van een bijbehorende luchtstroom van de twee luchtstromen. Door gebruik te maken van ten minste twee in serie opgestelde ventilatoren in plaats van van een enkele, grotere, ventilator wordt bereikt dat de diameter van het doorstroomkanaal niet of althans minder hoeft te worden aangepast/vergroot ten behoeve van het daarin opnemen van een ventilator.

De ten minste twee in serie opgestelde ventilatoren kunnen daarbij efficiënt worden benut indien de ten minste twee in serie opgestelde ventilatoren tussen twee verschillende paren van achtereenvolgende recuperatoren zijn opgesteld en met name indien de inrichting tussen alle paren van achtereenvolgende recuperatoren behorende bij een luchtstroom is voorzien van een ventilator.

De voordelen volgens de uitvinding zijn met name aan de orde indien de recuperator van het eerste type gestapelde platen omvat waarbij ten minste een deel van de platen zijn vervaardigd van een materiaal dat impermeabel is voor vocht, met name waarbij ten minste een deel van de platen golfvormig is geprofileerd. De golfvormig geprofileerde platen kunnen daarbij stromingskanalen binnen de recuperator van het eerste type vormen waarbij bijvoorbeeld in de stapeling om en om geprofileerde platen en vlakke platen zijn voorzien waarbij tussen naburige platen evenwijdige stromingskanalen zijn gevormd.

Een efficiënte uitwisseling van energie kan verder worden verkregen indien de afstand tussen twee naburige vlakke platen is gelegen tussen 2 mm en 20 mm.

Het materiaal dat impermeabel is voor vocht kan in een uitvoeringsvorm een kunststof, zoals polystyreen of polyethyleentereftalaat, betreffen.

De platen die zijn vervaardigd van een materiaal dat impermeabel is voor vocht kunnen een plaatdikte hebben die is gelegen tussen 0,1 mm en 0,5 m.

De voordelen van de uitvinding zijn verder met name aan de orde indien de latente recuperator gestapelde platen omvat die zijn vervaardigd van een materiaal dat permeabel is voor vocht. Het materiaal dat permeabel is voor vocht kan met voordeel papier omvatten en/of een membraan of een open-cellig kunststof betreffen.

Het kan verder voordelig zijn indien de platen die zijn vervaardigd van een materiaal dat permeabel is voor vocht een plaatdikte hebben die is gelegen tussen 0,05 en 0,5 mm.

Betreffende platen kunnen daarbij vlak zijn uitgevoerd en op afstand van elkaar worden gehouden door afstandhouders, bijvoorbeeld uitgevoerd als korte lengtes stripmateriaal of blokjes materiaal waarbij tussen naburige vlakke platen evenwijdige stromingskanalen zijn voorzien. Dan is er sprake van dat de gestapelde platen vlak zijn en daar tussen zijn voorzien van afstandhouders. De stromingskanalen kunnen daarbij laagvormig zijn.

Alternatief kunnen de vlakke platen ook op afstand van elkaar worden gehouden door daar tussen golfvormig geprofileerde platen te voorzien die hetzij van materiaal zijn vervaardigd dat permeabel is voor vocht, hetzij van materiaal dat impermeabel is voor vocht en waarbij tussen naburige platen evenwijdige stromingskanalen zijn voorzien. Golfvormig geprofileerde platen van zijn vervaardigd van een materiaal dat permeabel is voor vocht wordt onder andere door de Tjechische firma Recutech op de markt aangeboden. In het geval impermeabele golfvormig geprofileerde platen worden toegepast kan de latente recuperator beschouwd worden van het hybride type te zijn : lucht in stromingskanalen die via een vlakke permeabele plaat aan elkaar grenzen kunnen vocht en warmte uitwisselen terwijl lucht in stromingskanalen die via een deel van de impermeabele golfvormig geprofileerde platen aan elkaar grenzen uitsluitend warmte kunnen uitwisselen.

Een efficiënte uitwisseling van energie kan verder worden verkregen indien de afstand tussen twee naburige vlakke platen is gelegen tussen 2 mm en 20 mm.

Om in te kunnen spelen op de temperatuur en de vochtigheid van de twee luchtstromen kan het zeer voordelig zijn indien de inrichting is voorzien van ten minste één klep die verplaatsbaar is tussen een eerste stand en een tweede stand waarbij in de eerste stand een luchtstroom althans in hoofdzaak door een bij de ten minste ene klep behorende recuperator heen stroomt en een tweede stand waarbij in de tweede stand de luchtstroom door de klep althans in hoofdzaak langs de betreffende recuperator wordt geleid.

Uit constructief oogpunt kan het daarbij met name voordelig zijn indien de recuperator van het eerste type en/of de latente recuperator gestapelde platen omvat waarbij een klep boven of onder de stapeling van een recuperator is voorzien voor het in de tweede stand van de klep respectievelijk boven of onder de betreffende recuperator langs de betreffende recuperator leiden van een luchtstroom.

De inrichting kan nog beter worden afgestemd op de temperatuur en de vochtigheid van de luchtstromen indien deze is voorzien van een aantal kleppen voor het in de tweede stand van de kleppen langs een aantal recuperatoren kunnen leiden van een luchtstroom, en met name indien de inrichting voor iedere recuperator is voorzien van een klep.

In zijn algemeenheid is de inrichting volgens de uitvinding efficiënt inzetbaar indien de recuperatoren van het tegenstroom-type zijn. Daarmee is zeker niet uitgesloten dat de uitvinding ook toepasbaar is met recuperatoren van het kruisstroom- of het meestroom-type.

Praktisch gezien is het in de regel voordelig indien het doorstroomkanaal een doorstromend oppervlak heeft gelegen tussen 50 cm2 en 50 cm2, bij verdere voorkeur tussen 100 cm2 en 300 cm2.

De inrichting is met voordeel toepasbaar in een kozijn. Derhalve heeft de uitvinding ook betrekking op een kozijn voorzien van een inrichting volgens de uitvinding, al dan niet in optionele uitvoeringsvormen zoals bovenstaand omschreven.

De lengterichting van het doorstroomkanaal strekt zich voordeligerwijze evenwijdig aan het vlak van het kozijn uit waardoor een aanmerkelijke lengte beschikbaar kan komen voor het doorstroomkanaal.

In een mogelijke uitvoeringsvorm strekt de lengterichting van het doorstroomkanaal zich in horizontale richting uit, waarbij de behuizing bij voorkeur grenst aan een ligger van het kozijn en bij verder voorkeur aan de ligger is bevestigd.

Alternatief kan de lengterichting van het doorstroomkanaal zich in verticale richting uitstrekken. Daarbij geniet dan de voorkeur dat de behuizing grenst aan een staander van het kozijn en bij verdere voorkeur aan de staander is bevestigd.

Om aan te sluiten op de vormgeving van de staanders en liggers van het kozijn kan het voordelig zijn indien de behuizing in een vlak dwars op de lengterichting van het doorstroomkanaal een rechthoekige doorsnede heeft. De recuperatoren en eventuele andere voorzieningen zoals ventilatoren en kleppen laten zich in de regel op constructief eenvoudige wijze in een dergelijke behuizing opnemen.

De uitvinding heeft verder betrekking op een gebouw voorzien van een kozijn volgens de uitvinding zoals voorgaand aan de orde is gekomen. Onder een gebouw dient een bouwwerk te worden verstaan met ten minste één verblijfsruimte. Voorbeelden van een gebouw zijn bijvoorbeeld een woonhuis, een bedrijfsruimte zoals een kantoor of een fabriek, maar ook een kas waarin gewassen worden geteeld.

In zijn algemeenheid heeft de uitvinding tevens betrekking op een gebouw voorzien van een inrichting volgens de uitvinding zoals voorgaand aan de orde is gekomen waarbij de behuizing is aangebracht in een doorgang in een buitengevel van het gebouw voor het uitwisselen van energie tussen een luchtstroom die via de inrichting het gebouw in stroomt en een luchtstroom die via de inrichting het gebouw uit stroomt.

Met name voor toepassing in bestaande gebouwen kan het zeer voordelig zijn indien de behuizing in een vlak dwars op de lengterichting van het doorstroomkanaal een ronde doorsnede heeft aangezien de doorgang in de gevel dan eenvoudig middels een boring kan worden gemaakt.

Het risico op het ontstaan van condens in één van de recuperatoren van de inrichting, uitgaande van de situatie waarbij er naar wordt gestreefd om warmte in het gebouw te behouden, kan met name worden gereduceerd indien de recuperator die aan het naar de binnenzijde van het gebouw gekeerde uiteinde van het doorstroomkanaal is gelegen een latente recuperator is zodat het vochtpercentage van het gebouw uitstromende lucht direct wordt gereduceerd.

Het risico op het ontstaan van condens in één van de recuperatoren van de inrichting, uitgaande van de situatie waarbij er naar wordt gestreefd om warmte juist buiten een gebouw te houden zoals in een warm klimaat, kan met name worden gereduceerd indien de recuperator die aan het naar de buitenzijde van het gebouw gekeerde uiteinde van het doorstroomkanaal is gelegen een latente recuperator is.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van enkele mogelijke uitvoeringsvormen van de uitvinding onder verwijzing naar de navolgende figuren.

Figuur 1 toont in perspectivisch aanzicht een energie-uitwisselinrichting volgens de uitvinding; figuur 2 toont een gebouw waarbij de uitvinding is toegepast; figuren 3a en 3b tonen respectievelijk de energie-uitwisselinrichting volgens figuur 1 in horizontale langsdoorsnede en in vooraanzicht; figuur 4 toont een horizontale langsdoorsnede zoals in figuur 3a van een alternatieve uitvoeringsvorm van een energie-uitwisselinrichting volgens de uitvinding; figuur 5 toont een deel van de lagen van een hybride recuperator zoals die kan worden toegepast bij een energie-uitwisselinrichting volgens de uitvinding; figuur 6 toont een deel van de lagen van een latente recuperator volgens een alternatieve uitvoeringsvorm; figuur 7 toont een deel van een kozijn uitgevoerd met een energie-uitwisselinrichting volgens de uitvinding; figuur 8 toont in perspectivisch aanzicht schematisch de energie-uitwisselinrichting volgens figuur 7 in een eerste gebruikstoestand; figuur 9 toont in perspectivisch aanzicht die energie- uitwisselinrichting in een tweede gebruikstoestand; figuur 10 toont in perspectivisch aanzicht die energie- uitwisselinrichting volgens een derde gebruikstoestand;

Figuur 11 toont in bovenaanzicht de energie-uitwisselinrichting volgens de figuren 8, 9 en 10;

Figuur 12 toont in bovenaanzicht een verdere alternatieve uitvoeringsvorm voor een energie-uitwisselinrichting volgens figuren 8 tot en met 11.

Figuren 1, 3a en 3b tonen een energie-uitwisselinrichting 1 volgens de uitvinding. Inrichting 1 omvat een buisvormige behuizing 2 met een, althans in hoofdzaak, ringvormige dwarsdoorsnede en open uiteinden die worden afgesloten door roosters 50, 51. Het inwendige van behuizing 2 vormt een cirkelvormig althans in hoofdzaak cirkelvormig doorstroomkanaal voor twee luchtstromen 3a, 3b (zie figuur 3a), die in bedrijf in tegenstroom door het doorstroomkanaal stromen. In het doorstroomkanaal zijn twee recuperatoren 4, 5 voorzien die in serie zijn opgesteld. Recuperator 4 is van het latente type en recuperator 5 is van het sensibele type.

Sensibele recuperatoren zijn in zijn algemeenheid ingericht om warmte uit te wisselen tussen de twee luchtstromen 3a, 3b, waarbij de luchtstroom met de hoogste temperatuur zal afkoelen en de luchtstroom met de laagste temperatuur juist zal opwarmen. Latente recuperatoren zijn, anders dan sensibele recuperatoren, ingericht om (ook) vocht uit te kunnen wisselen tussen de twee luchtstromen 3a, 3b. Onvermijdelijk zal daarbij ook in de praktijk warmte worden overgedragen mits er sprake is van een temperatuurverschil.

Figuur 5 toont schetsmatig een deel van een mogelijke uitvoeringsvorm van een latente hybride recuperator 10. De latente recuperator 10 omvat een stapeling van golfvormig geprofileerde platen 11 en vlakke platen 12 die om en om zijn voorzien. In het voorbeeld volgens figuur 5 zijn de geprofileerde platen 11 vervaardigd van een folie-achtig materiaal dat impermeabel is voor vocht, bijvoorbeeld polystyreen of polyethyleentereftalaat. De vlakke platen 12 zijn vervaardigd van een folie-achtig materiaal dat wél permeabel is voor vocht, bijvoorbeeld een membraan of een kunststof, zoals polyethyleen of polystyreen, met een open-cel structuur. De dikte van de platen 12 is bijvoorbeeld 0,2 mm. De golfvorm van de geprofileerde platen betreft in dit voorbeeld een driehoeksvorm. De geprofileerde platen zijn dusdanig gestapeld dat de onderste punten 13a van de driehoeksvorm is gelegen tussen twee naburige bovenste punten 13b van de daaronder gelegen geprofileerde platen 11.

Tussen de vlakke platen 12 en de daaraan grenzende geprofileerde platen 11 zijn stromingskanalen 14a, 14b gevormd. De stromingskanalen hebben in dwarsdoorsnede de vorm van een gelijkbenige driehoek waarvan de punt naar beneden is gericht terwijl de doorstroomkanalen 14b de vorm hebben van een gelijkbenige driehoek waarvan de punt naar boven is gericht. In de verzamelgebieden 15a, 15b van recuperator 4 worden de luchtstromen 3a en 3b dusdanig van elkaar gescheiden dat luchtstroom 3a uitsluitend door stromingskanalen 14a stroomt en luchtstroom 3b uitsluitend door stromingskanalen 14b stroomt. Voor zover doorstroomkanalen 14a, 14b aan elkaar grenzen via de geprofileerde plaat 11 zullen de bijbehorende luchtstromen 3a, 3b warmte (en geen vocht) uitwisselen. Hiervan is er sprake voor zover naburig stromingskanalen 14a, 14b tussen twee naburige vlakke platen 12 zijn gelegen.

Daarnaast zal ook uitwisseling van energie plaatsvinden via de vlakke platen 12 voor zover stromingskanalen 14a, 14b aan elkaar grenzen via een vlakke plaat 12. Via die vlakke plaat 12 zal vocht worden overgedragen door de luchtstroom 3a, 3b in een stromingskanaal 14a, 14b aan een luchtstroom 3b, 3a in een stromingskanaal 14b, 14a met de laagste dampdruk. Daarnaast zal ook via die vlakke plaat 12 warmte worden overgedragen.

Aangezien in de latente recuperator 10 zowel (uitsluitend) warmte wordt overgedragen tussen de luchtstromen 3a, 3b via de geprofileerde, niet-permeabele, platen 11 en via de vlakke, permeabele platen 12, als vocht via de vlakke, permeabele platen 12 kan de latente recuperator 10 worden beschouwd als een hybride recuperator. In een alternatieve uitvoeringsvorm is het ook denkbaar dat de geprofileerde platen 11 zijn vervaardigd van permeabel materiaal. Dan is er nog steeds sprake van een latente recuperator maar niet meer van een hybride recuperator. In een verdere alternatieve uitvoeringsvorm kunnen zowel de geprofileerde platen 11 als de vlakke platen 12 zijn vervaardigd van materiaal dat niet permeabel is voor vocht. In dat geval is er geen sprake van een latente recuperator maar van een sensibele recuperator. In een dergelijke sensibele recuperator wordt geen vocht overgedragen tussen de twee luchtstromen.

Figuur 6 toont een verdere mogelijke uitvoeringsvorm van een latente recuperator 20. Deze omvat, net als de latente recuperator 10 vlakke, voor vocht permeabele platen 12 die via afstandhouders 21 op elkaar zijn gestapeld. De afstandhouders 21 zijn hier uitgevoerd als korte stripvormige elementen, maar kunnen ook zijn uitgevoerd als blokvormige elementen. De afstandhouders 21 kunnen bijvoorbeeld via verlijming met de vlakke platen 12 zijn verbonden. Tussen de vlakke platen 12 zijn stromingslagen 22a, 22b gevormd waar respectievelijk de luchtstromen 3a en 3b in tegenstroom doorheen worden geleid. Uitwisseling van vocht en warmte vindt plaats via de vlakke platen 12 die twee naburige stromingslagen 22a, 22b van elkaar scheiden.

De recuperatoren die bovenstaand aan de hand van figuren 5 en 6 zijn omschreven dienen slechts als voorbeeld van mogelijke uitvoeringsvormen van recuperatoren zoals hier bij de uitvinding kunnen worden toegepast. De stand van de techniek geeft verdere voorbeelden van mogelijke uitvoeringsvormen van recuperatoren zoals bijvoorbeeld omschreven in het Nederlands octrooi NL 2011454 waarbij de stapeling uitsluitend bestaat uit geprofileerde platen.

Figuur 3a toont het inwendige, oftewel het doorstroomkanaal van behuizing 2 meer in detail. Aan de bovenzijde en aan de onderzijde is behuizing 2 voorzien van twee naar binnen en naar elkaar gerichte ribben 18, 19 waarin inwendige schroefdraden 17 zijn aangebracht voor bevestiging van de roosters 50, 51. De recuperatoren 4, 5 zijn opgenomen tussen de ribben 18, 19 en hebben in bovenaanzicht een hexagonale vorm die wordt bepaald door hexagonale zijden 4-1 tot 4-6 en 5-1 tot 5-6. Aan de zijde waar luchtstroom 3a het doorstroomkanaal instroomt is in het doorstroomkanaal een invoerdoorgang 31 voor luchtstroom 3a en een uitvoerdoorgang 32 voor luchtstroom 3b voorzien. De invoerdoorgang 31 en de uitvoerdoorgang 32 zijn van elkaar gescheiden door middenschot 33. Verder wordt invoerdoorgang 31 begrensd door wand 34 en wordt uitvoerdoorgang 32 begrensd door wand 35. Invoerdoorgang 31 sluit aan op hexagonale zijden 4-1 van de latente warmtewisselaar 4 zodat de volledige luchtstroom 3a die via invoerdoorgang 31 de energie-uitwisselinrichting 1 instroomt door de latent warmtewisselaar 4 zal stromen. In gebied 15a zal de betreffende lucht zich verspreiden over de aan gebied 15a gelegen uiteinden van de doorstroomkanalen 14a. Aan de tegenover gelegen uiteinden stroomt de lucht behorende bij luchtstroom 3a uit de doorstroomkanalen 14a en wordt in gebied 15b afgebroken naar de hexagonale zijde 4-4 die recht tegenover de hexagonale zijde 4-1 is gelegen. Aldaar komt de luchtstroom 3a uit in tussenzone 36 die wordt begrensd door centraal schotlichaam 37, wanden 38 en 39, de hexagonale zijde 4-4 van de latente recuperator 4 en hexagonale zijde 5-1 van recuperator 5 waar de betreffende luchtstroom 3a de sensibele recuperator 5 weer instroomt, meer specifiek in gebied 40a daarvan.

In de tussenruimte 36 is een ventilator 41 opgesteld die is voorzien van een elektromotor 42 en een rotor met ventilatorbladen 43. De bekrachtiging van elektromotor 42 draagt er zorg voor dat de luchtstroom 3a via de latente recuperator 4 wordt aangezogen en vervolgens via de sensibele recuperator 5 uit de energie-uitwisselinrichting 1 wordt geblazen. In gebied 40a van recuperator 5 verspreidt de luchtstroom 3a zich over de doorstroomkanalen 44 van de recuperator 5. Aan de uiteinden van de stromingskanalen 44 stroomt de luchtstroom 3a in verzamelgebied 40b en vervolgens via hexagonale zijde 5-4 in uitvoerdoorgang 45 die grenst aan een laatstgenoemde hexagonale zijde 5-4 en verder door middenschot 46 en wand 47. Vervolgens stroomt de luchtstroom 3a uit de energie-uitwisselinrichting 1 via rooster 51.

Op een vergelijkbare wijze stroomt luchtstroom 3b via achtereenvolgens rooster 51, invoerdoorgang 52, gebied 40b, stromingskanalen 53, gebied 40a, tussenruimte 54, gebied 15b, stromingskanalen 14b, gebied 15a, uitvoerdoorgang 32 en rooster 50 in tegenstroom door het doorstroomkanaal van energie-uitwisselinrichting 1. De stroming van luchtstroom 3b wordt opgewekt door ventilator 55 die is opgesteld in tussenruimte 54.

Figuur 4 toont een alternatieve uitvoeringsvorm 60 voor de energie-uitwisselingsinrichting 1 volgens figuren 1, 3a en 3b waarbij de latente recuperator 4 en de sensibele recuperator 5 ook in serie binnen behuizing 2 zijn opgesteld, echter dichter bij elkaar, namelijk dusdanig dicht bij elkaar dat punten van de respectievelijke hexagonale vormen van de latente recuperator 4 en de sensibele recuperator 5 elkaar ter plaats van verwijzingscijfer 61 raken. Mede daardoor en vanwege de wanden 62, 63 die respectievelijk de dichte hexagonale wanden 4-3 en 5-2 alsmede dichte hexagonale wanden 4-6 en 5-5 met elkaar verbinden, zijn de tussenruimten 64, 65 kleiner dan de tussenruimten 36 en 54. Energie-uitwisselinrichting 60 heeft verder eveneens een tweetal ventilatoren, namelijk ventilatoren 66, 67 die respectievelijk zijn opgesteld in de uitvoerdoorgang 68 en de invoerdoorgang 69, die groter zijn dan respectievelijk uitvoerdoorgang 45 en invoerdoorgang 52.

De energie-uitwisselinrichtingen 1, 60 kunnen bijvoorbeeld toepassing vinden in een buitengevel 70 van een gebouw 71 (zie figuur 2). In deze gevel 70 is dan een doorgang, in de vorm van een cilindrische boring voorzien. Rooster 50 strekt zich uit aan de binnenzijde van de gevel 71 terwijl rooster 51 zich uitstrekt aan de buitenzijde van gevel 70. Luchtstroom 3a betreft de lucht die afkomstig is uit het gebouw 71 en via de inrichting 1, 60 het gebouw 71 uitstroomt, terwijl luchtstroom 3b de buitenlucht betreft die via inrichting 1, 60 juist het gebouw binnenstroomt. De luchtstroom 3b warmt tijdens deze passage niet alleen op, maar zal eveneens in de latente recuperator 4 vochtiger worden, waardoor de luchtvochtigheid in het gebouw 71 op peil kan worden gehouden.

Een andere toepassing van een energie-uitwisselinrichting volgens de uitvinding bij een gebouw is die met een kozijn 101 zoals is weergeven in figuur 2 waarbij het kozijn 101 in gevel 70 is voorzien. Het kozijn 101, waarvan het bovenste deel in figuur 7 is weergegeven, omvat twee staanders 102, een bovenste ligger 103 en een niet nader in figuur 7 getoonde onderste ligger. Kozijn 101 is voorzien van een energie-uitwisselinrichting 111.

Energie-uitwisselinrichting 111 omvat een kokervormige behuizing 112 met een rechthoekige dwarsdoorsnede. De tegen over elkaar gelegen uiteinden 113a, 113b, van de behuizing zijn gesloten. In tegen over elkaar gelegen staande langszijden van de behuizing 112 zijn nabij de respectievelijk uiteinden 113a, 113b openingen voorzien die zijn afgedekt door roosters 114a, 115a en 114b, 115b. Het inwendige van de behuizing 112 vormt een doorstroomkanaal voor twee luchtstromen.

In het doorstroomkanaal zijn drie in serie opgestelde recuperatoren 116, 117, 118 die onderling van verschillend type zijn. Binnen het kader van de uitvinding is ten minste één van de recuperatoren 116, 117, 118 van het latente type en is ten minste één van de recuperatoren 116, 117, 118 van het sensibele type. De recuperatoren 116, 117, 118 kunnen van hetzelfde type zijn als de recuperatoren die voorgaand zijn toegelicht aan de hand van de figuren 5 en 6.

Naar elkaar gerichte punten van de hexagonale punten van naburige recuperatoren raken elkaar althans nagenoeg. Vanaf een positie tussen de roosters/openingen 114a, 115a en de naar de openingen 114a, 115a gerichte hexagonale punt van recuperator 116 is de energie-uitwisselinrichting 111 binnen behuizing 112 voorzien van wanden 120, 121 die zich over de volledige hoogte van de behuizing 112 uitstrekken. Op een zelfde wijze zijn aan de tegen over gelegen zijde wanden 122, 123 voorzien. Genoemde wanden 120 - 123 bepalen samen met de recuperatoren 116, 117, 118 twee langs elkaar gelegen tegenstroomkanalen 124, 125. Figuur 8 toont hoe, tijdens normaal gebruik, twee luchtstromen 126 en 127 volgens die tegenstroomkanalen 124, 125 stromen.

De luchtstromen 126, 127 worden opgewekt met behulp van in de figuren 7 tot en met 10 niet weergegeven ventilatoren. In figuur 11 zijn dergelijke ventilatoren 141, 142 wel schematisch weergegeven. Doordat de ventilatoren 141, 142 in de behuizing 112 zijn voorzien en bovendien ventilator 141 in de luchtstroom 126 die het gebouw 71 uitstroomt is voorzien en ventilator 142 aan de van de binnenruimte van gebouw 71 afgekeerde zijde van de recuperatoren 116, 117, 118 is voorzien, is de geluidsoverlast vanwege ventilatoren 141, 142 voor zover aanwezig, beperkt.

De hoogte van de recuperatoren 116, 117, 118 is kleiner dan de hoogte van de behuizing 112, bijvoorbeeld 75% van die hoogte. Boven de recuperatoren zijn parallelle wanden 128a, 128b, 129a, 129b en 130a, 130b voorzien die daartussen een bypasskanaal 131, 132 en 133 (figuur 8) voor luchtstroom 126 bepalen. Aan de, in de stromingsrichting van luchtstroom 126 gezien voorste zijde van de parallelle wanden 128a, 128b, 129a, 129b en 130a, 130b zijn voor de respectievelijke recuperatoren 116, 117 en 118 kleplichamen 134, 135 en 136 voorzien. De kleppen 134, 135, 136 zijn individueel middels niet nader getoonde middelen bedienbaar tussen een omhoog geklapte blokkerende stand (figuur 8) en een neer geklapte niet-blokkerende stand. In de niet-blokkerende stand wordt ruimte geboden voor de luchtstroom 126 om de bij de betreffende klep 134, 135, 136 behorende recuperator 116, 117, 118 te bypassen hetgeen in de praktijk ook zal gebeuren vanwege de relatief hoge stromingsweerstand die de recuperatoren 116, 117, 118 vormen voor de luchtstroom 126. De bediening van de kleppen 134, 135, 136 kan bijvoorbeeld geschieden met kleine elektromotoren die draadloos bedieningssignalen ontvangen van een centraal regelsysteem op basis van meetwaarden van temperatuur en vochtigheid zowel binnen als buiten het gebouw 71. Het volstaat om slechts bypass kleppen te voorzien voor één van de luchtstromen 126, 127 aangezien afwezigheid van één van de twee luchtstromen 126, 127 in een recuperator 116, 117, 118 er al voor zorgt dat in de betreffende recuperator 116, 117, 118 geen of althans relatief weinig energie wordt uitgewisseld. Anderzijds is het ook mogelijk voor ieder van de luchtstromen 126, 127 een klep of een aantal kleppen te voorzien zodat ieder van de luchtstromen 126, 127 één of een aantal recuperatoren kan bypassen. Aldus kan de stromingsweerstand worden verkleind en wordt minder vermogen van de ventilatoren gevraagd.

Een geschikte toepassing van de kleppen kan bijvoorbeeld gelegen zijn in de situatie van een koele zomernacht waarbij het binnen warmer is dan buiten. In een dergelijke situatie wil men de verse koele buitenlucht binnen krijgen zonder hier warmte aan toe te voegen waartoe één of een aantal van de kleppen 134, 135, 136 in de niet-blokkerende stand kunnen worden geplaatst. Een andere toepassing kan bijvoorbeeld aan de orde zijn indien het binnen erg vochtig is en men het binnenklimaat droger wil maken. Dan kan het zinvol zijn om een latente warmtewisselaar te bypassen zodat relatief droge lucht het gebouw wordt ingevoerd. Figuur 10 toont bijvoorbeeld de situatie waarbij de recuperatoren 117, 118 worden gebypasst doordat de kleppen 135, 136 in de niet-blokkerende stand zijn gesteld.

Figuur 12 toont schematisch een energie-uitwisselinrichting 151 als alternatief voor energie-uitwisselinrichting 101. De energie-uitwisselinrichting 151 verschilt van energie-uitwisselinrichting 101 doordat voor iedere luchtstroom 126a, 127a en voor iedere recuperator een ventilator 152 tot 157 is voorzien. Verder zijn de luchtstromen 126a, 127a van richting veranderd en zijn recuperatoren 116, 117, 118 op iets grotere afstand van elkaar geplaatst om ruimte te bieden voor ventilatoren 152, 153, 155, 156 en zijn daartussen schotten 158, 159 voorzien. Door per luchtstroom 126a, 126b gebruik te maken van een aantal, in serie opgestelde, ventilatoren 152, 153, 154 en 155, 156, 157 kunnen de individuele ventilatoren relatief klein worden uitgevoerd hetgeen met name vanwege de beperkt beschikbare ruimte binnen behuizing 112 voordelig kan zijn. In verdere alternatieve uitvoeringsvormen kan men er overigens ook voor kiezen om af te zien van ventilatoren 152, 153 en 155, 156 of om juist af te zien van ventilatoren 154 en 157 die buiten de behuizing 112, aan de buitenzijde van de gevel 70 zijn voorzien.

Energie-uitwisselinrichtingen volgens de uitvinding kunnen ook nog andere manieren worden toegepast dan bovenstaand toegelicht. Zo is het bijvoorbeeld ook denkbaar om energie-uitwisselinrichtingen volgens de uitvinding toe te passen in kassen, waar het beheersen van het vochtpercentage in de kassen van groot belang is of bij centrale ventilatiesystemen zoals die bij gebouwen, zoals woningen en kantoren, worden toegepast. Alhoewel de uitvinding bovenstaand is toegelicht aan de hand van luchtstromen die in tegenstroom stromen, is het ook mogelijk de uitvinding toe te passen bij luchtstromen die in gelijkstroom of in kruisstroom stromen. Verder is het ook mogelijk de uitvinding toe te passen met recuperatoren zonder een hexagonale vorm, bijvoorbeeld met een rechthoekige vorm. Het is ook mogelijk de uitvinding toe te passen met recuperatoren die anders zijn uitgevoerd dan recuperatoren die gestapelde platen omvatten zoals in bovenstaande uitvoeringsvoorbeelden. Zo is het bijvoorbeeld ook mogelijk om de uitvinding toe te passen bij recuperatoren met een aantal evenwijdige buizen, zoals ronde buizen, die op elkaar zijn gestapeld. Éen van de luchtstromen stroomt daarbij door de buizen terwijl de andere luchtstroom tussen de buizen stroomt. De wand van de buizen is bij een sensibele recuperator vervaardigd van een voor vocht impermeabel materiaal en bij een latente recuperator van een voor vocht permeabel materiaal. Bij een hybride recuperator kan een deel van de buizen een wand hebben van voor vocht permeabel materiaal en het andere deel van de buizen van de betreffende recuperator een wand hebben voor vocht impermeabel materiaal.

Claims (42)

1. Inrichting voor het uitwisselen van energie tussen een een gebouw in stromende luchtstroom en een een gebouw uit stromende luchtstroom, omvattende een behuizing met inwendig een doorstroomkanaal voor de twee luchtstromen, en ten minste één recuperator van een eerste type die in het doorstroomkanaal is voorzien welke recuperator van het eerste type eerste stromingskanalen voor de eerste luchtstroom en tweede stromingskanalen voor de tweede luchtstroom omvat waarbij naburige eerste stromingskanalen en tweede stromingskanalen ten minste deels van elkaar worden gescheiden door een wand die impermeabel is voor vocht, gekenmerkt door ten minste één latente recuperator die in serie-opstelling met de recuperator van het eerste type eveneens in het doorstroomkanaal is voorzien.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ten minste ene recuperator van het eerste type een sensibele recuperator is.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ten minste ene recuperator van het eerste type een hybride recuperator is.

4. Inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de inrichting ten minste één ventilator omvat voor het door het doorstroomkanaal heen doen stromen van een bijbehorende luchtstroom van de twee luchtstromen.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de inrichting voor ieder van de twee luchtstromen een ventilator omvat.

6. Inrichting volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat de ten minste ene ventilator in het doorstroomkanaal is voorzien.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de ten minste ene ventilator tussen twee in serie opgestelde recuperatoren is voorzien.

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de ten minste ene ventilator tussen een sensibele recuperator en een latente recuperator is voorzien.

9. Inrichting volgens één van de conclusies 4 tot en met 8, met het kenmerk, dat de inrichting ten minste twee in serie opgestelde ventilatoren omvat voor het door het doorstroomkanaal heen doen stromen van een bijbehorende luchtstroom van de twee luchtstromen.

10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de ten minste twee in serie opgestelde ventilatoren tussen twee verschillende paren van achtereenvolgende recuperatoren zijn opgesteld.

11. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de inrichting tussen alle paren van achtereenvolgende recuperatoren behorende bij een luchtstroom is voorzien van een ventilator.

12. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de recuperator van het eerste type gestapelde platen omvat waarbij ten minste een deel van de platen zijn vervaardigd van een materiaal dat impermeabel is voor vocht.

13. Inrichting volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat het materiaal dat impermeabel is voor vocht een kunststof betreft.

14. Inrichting volgens conclusie 12 of 13, met het kenmerk, dat de platen die zijn vervaardigd van een materiaal dat impermeabel is voor vocht een plaatdikte heeft gelegen tussen 0,1 mm en 0,5 mm.

15. Inrichting volgens conclusie 12, 13 of 14, met het kenmerk, dat ten minste een deel van de platen golfvormig is geprofileerd.

16. Inrichting volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat in de stapeling om en om geprofileerde platen en vlakke platen zijn voorzien waarbij tussen naburige platen, bij voorkeur evenwijdige, stromingskanalen zijn gevormd.

17. Inrichting volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de afstand tussen twee naburige vlakke platen is gelegen tussen 2 mm en 20 mm.

18. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de latente recuperator gestapelde platen omvat die zijn vervaardigd van een materiaal dat permeabel is voor vocht.

19. Inrichting volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat het materiaal dat permeabel is voor vocht papier omvat en/of een membraan of een open-cellig kunststof betreft.

20. Inrichting volgens conclusie 18 of 19, met het kenmerk, dat de platen die zijn vervaardigd van een materiaal dat permeabel is voor vocht een plaatdikte heeft die is gelegen tussen 0,05 en 0,5 mm.

21. Inrichting volgens conclusie 18, 19, 20, met het kenmerk, dat de gestapelde platen vlak zijn en daar tussen zijn voorzien van afstandhouders waarbij tussen naburige vlakke platen evenwijdige stromingskanalen zijn voorzien.

22. Inrichting volgens conclusie 21, met het kenmerk, dat de afstand tussen twee naburige vlakke platen is gelegen tussen 2 mm en 20 mm.

23. Inrichting volgens conclusie 18, 19 of 20, met het kenmerk, dat in de stapeling om en om vlakke platen die zijn vervaardigd van een materiaal dat permeabel is voor vocht en golfvormig geprofileerde platen die die eveneens zijn vervaardigd van een materiaal dat permeabel is voor vocht, zijn voorzien waarbij tussen naburige platen, bij voorkeur evenwijdige, stromingskanalen zijn voorzien.

24. Inrichting volgens conclusie 18, 19 of 20, met het kenmerk, dat in de stapeling om en om vlakke platen die zijn vervaardigd van een materiaal dat permeabel is voor vocht en golfvormig geprofileerde platen die die zijn vervaardigd van een materiaal dat impermeabel is voor vocht, zijn voorzien waarbij tussen naburige platen, bij voorkeur evenwijdige, stromingskanalen zijn voorzien.

25. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van ten minste één klep die verplaatsbaar is tussen een eerste stand en een tweede stand waarbij in de eerste stand een luchtstroom althans in hoofdzaak door een bij de ten minste ene klep behorende recuperator heen stroomt en een tweede stand waarbij in de tweede stand de luchtstroom door de klep althans in hoofdzaak langs de betreffende recuperator wordt geleid.

26. Inrichting volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de recuperator van het eerste type en/of de latente recuperator gestapelde platen omvat waarbij een klep boven of onder de stapeling van een recuperator is voorzien voor het in de tweede stand van de klep respectievelijk boven of onder de betreffende recuperator langs de betreffende recuperator leiden van een luchtstroom.

27. Inrichting volgens conclusie 17 of 18, met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van een aantal kleppen voor het in de tweede stand van de kleppen langs een aantal recuperatoren kunnen leiden van een luchtstroom.

28. Inrichting volgens conclusie 27, met het kenmerk, dat de inrichting voor iedere recuperator is voorzien van een klep.

29. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de recuperatoren van het tegenstroom-type zijn.

30. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het doorstroomkanaal een doorstromend oppervlak heeft gelegen tussen 50 cm2 en 500 cm2, bij verdere voorkeur tussen 100 cm2 en 300 cm2..

31. Kozijn voorzien van een inrichting volgens één van de voorgaande conclusies.

32. Kozijn volgens conclusie 31, met het kenmerk, dat het doorstroomkanaal een lengterichting heeft die zich evenwijdig aan het vlak van het kozijn uitstrekt.

33. Kozijn volgens conclusie 32, met het kenmerk, dat de lengterichting van het doorstroomkanaal zich in horizontale richting uitstrekt.

34. Kozijn volgens conclusie 33, met het kenmerk, dat de behuizing grenst aan een ligger van het kozijn en bij voorkeur aan de ligger is bevestigd.

35. Kozijn volgens conclusie 32, met het kenmerk, dat de lengterichting van het doorstroomkanaal zich in verticale richting uitstrekt.

36. Kozijn volgens conclusie 35, met het kenmerk, dat de behuizing grenst aan een staander van het kozijn en bij voorkeur aan de staander is bevestigd.

37. Kozijn volgens één van de conclusies 31 tot en met 36, met het kenmerk, dat de behuizing in een vlak dwars op de lengterichting van het doorstroomkanaal een rechthoekige doorsnede heeft.

38. Gebouw voorzien van een kozijn volgens één van de conclusies 31 tot en met 37.

39. Gebouw voorzien van een inrichting volgens één van de conclusies 1 tot en met 30 waarbij de behuizing is aangebracht in een doorgang in een buitengevel van het gebouw voor het uitwisselen van energie tussen een luchtstroom die via de inrichting het gebouw in stroomt en een luchtstroom die via de inrichting het gebouw uit stroomt.

40. Gebouw volgens conclusie 39, met het kenmerk, dat de behuizing in een vlak dwars op de lengterichting van het doorstroomkanaal een ronde doorsnede heeft.

41. Gebouw volgens één van de conclusie 38 tot en met 40, met het kenmerk, dat de recuperator die aan het naar de binnenzijde van het gebouw gekeerde uiteinde van het doorstroomkanaal is gelegen een latente recuperator is.

42. Gebouw volgens één van de conclusie 38 tot en met 40, met het kenmerk, dat de recuperator die aan het naar de buitenzijde van het gebouw gekeerde uiteinde van het doorstroomkanaal is gelegen een latente recuperator is.