SE545242C2 - Ventilationsaggregat - Google Patents

Abstract

Ventilationsaggregat (1) innefattandeen roterande värmeväxlare (10) anordnad mellan två luftströmningskanaler, varav en tilluftskanal (2A, 2B) och en frånluftskanal (3A, 3B),åtminstone en kondensatoravskiljare (6) för tvåstegselektrofilter med tillhörande högspänningsaggregat, varvid åtminstone en fläkt (4, 5) finns anordnad för att ombesörja tilluft och frånluft och varvid en joniseringssektion med ett joniseringselement (7) finns anordnade för elektrisk uppladdning av partiklar i tilluftsluftkanalen (2A, 2B), vari kondensatoravskiljaren (6) är placerad nedströms om den roterande värmeväxlaren (10) och joniseringselementet (7) i luftströmning sriktningen i tilluftskanalen (2B).

Description

Ventilationsaggregat UPPFINNINGENS TEKNISKA OMRÅDE Föreliggande uppfinning avser en del av ett ventilationsaggregat avsett att genomströmmas av två luftflöden dvs av tilluft, företrädesvis utomhusluft, och frånluft (inneluft) vilka med hjälp av tilluftsfläkt och frånluftsfläkt transporteras genom en värmeväXlare samt ett tvåstegselektrofilter vilket anordnas för att rena inkommande luft (utomhusluft). Anordningen är utformad att kunna förses med en rengöringsutrusning.

TEKNIKENS STÃNDPUNKT Det har skett en stark fokusering under senare år på battre kvalitet på inomhusluften särskilt med hänsyn till luftburna partikelföroreningar i kombination med system med bättre, dvs effektivare användning av energi. Detta har skapat intresse kring luftreningsprodukter som till exempel filter för ventilations system, filter för industriell användning och luftrenare för hem och hushåll.

Kunskapen om hur små inandningsbara (respirabla) partiklar påverkar människan, särskilt partiklar från fossil bränsleförbränning, visar att det finns ett enormt behov av att dessa ska kunna stoppas med hjälp av ventilationsfilter innan de kommer in i inomhusmiljön. Att åstadkomma detta med dagens mekaniska filter för uteluften i ett ventilations system är inte praktiskt och ekonomiskt möjligt på grund av det höga tryckfallet och det höga energibehov som sådana lösningar skulle innebära. I det sammanhanget behövs därför ett filter med hög avskiljningsförmåga, även när det gäller partiklar av nanostorlek, utan att det sker nämnvärt tryckfall över filtret, och att alltsammans sker vid rening av relativt sett höga luftflödeshastigheter. Det är förstås även önskvärt med hög servicevänlighet.

Den normgivna luftflödeshastigheten för ett ventilationsfilter är relativt sett mycket hög och motsvarar cirka 2,4 rn/s. Luftflödeshastighet för ett elektrofilter som uppfyller ovannämnda önskemål ligger inom samma område.

I WO 97/46322 Al beskrivs ett tvåstegselektrofilter med en joniseringssektion som på nedströmssidan sett i luftflödesriktningen genom anordningen följs av en så kallad kondensatoravskilj are. Kondensatoravskilj arenheten består av två bandliknande elektrodelement vilka är flerfaldigt och med ett spaltavstånd "d" mellan respektive elektrodelement upplindade kring en central bobin. En sådan kondensatoravskilj arenhet utgörs närmast av en cylindrisk kropp. Luftströmning genom kondensatoravskiljarenheten sker i aXiell riktning och genom för luftströmningen öppna spalter som bildas mellan närliggande elektrodelement. Kondensatoravskilj arenheten enligt ovan kan med fördel vara utformad av speciellt designat papper i enlighet med vad som beskrivs i WO 03/013734 eller av plast såsom beskrivs i WO 2019/203708 A I WO 2013/ 105885 beskrivs en behandling av cirkulärkondensators kantsektioner vilken möjliggör att ett kondensatoravskilj are av papp med plastskikt över ytan tål tvätt med vatten eller ånga efter kantsektionemas behandling.

En begränsning med kondensatoravskilj arenheten enligt ovan är att avskiljningseffektiviteten hos en kondensatoravskilj arenhet minskar i takt med att dammet fastnar på kondensatoravskiljarenhetens elektrodelement och försämrar dess avskiljaregenskaper. Denna minskning är starkt beroende av bland annat luftströmningshastigheten genom spalten mellan respektive elektrodelement men påverkas dessutom dramatiskt när luftens relativa fuktighet ökar över ca 70 - 80 %. Med andra ord, ju långsammare luftströmningshastigheten är och ju mindre relativa fuktigheten är desto bättre är partikelavskiljningsegenskaperna.

För att hantera partikelrening av relativt stora luftströmmar i en luftströmningskanal används istället mestadels mekaniska så kallade påsfilter. För att minska tryckfallet över påsfiltret utnyttjar man stora filterytor, till exempel med hjälp av V-forrnade filterpåsar. Luftströmmen som passerar genom filtret passerar således filtret med låg hastighet i förhållande till luftströmningshastighet i den luftkanal i vilket påsfiltret är placerat. Därigenom minskar tryckfallet över filtret. Trots sådan uppbyggnad av så kallade påsfilter svarar tryckfallet över mekaniska filter och den energi som krävs för att åstadkomma den forcerade ventilationen för en betydande del av ventilationssystemets driftkostnad. Till detta kommer kostnad för byte och deponering av filter.

Tryckfallet över en cirkulärformad kondensatoravskilj arenhet är normalt mycket mindre än genom ett mekaniskt påsfilter och kan dessutom hållas konstant om en intermittent rengöring av kondensatoravskilj aren kan åstadkommas.

Dagens ventilationssystem är ofta byggda kring en värmeväXlare, till exempel roterande värmeväXlare, motströms- eller korsvärmeväXlare, vilken skyddas från uteluftens föroreningar med ett mekaniskt filter på uppströms sidan dvs innan uteluften passerar värmeväXlaren samt av ett mekaniskt filter som placeras närrnast frånluftens anslutning till ventilationsaggregatet.

Tilluftfiltrets syfte är även att minska utomhuspartikelföroreningar för att skydda människor i inneluftsmilj öer. I och med relativt höga tryckfall i tilluftsfilter blir valet av tilluftsfilter och dess förmåga att hantera de mest hälsovådliga partiklarna en kompromiss mellan ett acceptabelt tryckfall över filtret och filtrets partikelrenings grad. I detta sammanhang bör nämnas att ett mekaniskt filter inte bör ersättas av ett tvåstegselektrofilter placerat i tilluftskanalen uppströms om värmeväXlaren sett från luftströmningsriktningen genom denna, eftersom kondensatoravskilj arens partikelavskiljningsförrnåga sjunker dramatiskt vid högre relativ fuktighet än 80 %, vilket ofta är fallet i uteluften som vanligtvis utgör den inkommande luften.

Dagens ventilationssystem har blivit relativt sofistikerade i och med användning av olika typer av värmeväXlare. Ventilationsaggregatets uppbyggnad och därmed dess ingående komponenter skiljer sig mycket från varandra beroende på utomhusklimatet och önskade parametervärden dvs tilluftens egenskaper såsom partikelhalt, temperatur och relativa fuktighet.

KORT BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN OCH DESS SYFTE Ett syfte med uppfinningen är att förbättra prestandan eller åtminstone erbjuda ett alternativt sätt att rena luft i ett ventilationsaggregat enligt ovan.

Specifikt kan syftet med föreliggande uppfinning beskrivas som att skapa ett ventilationssystem med mycket lågt tryckfall och således med mycket lågt energibehov.

Dessutom kan uppfinningen bidra till ett minimerat behov av service samt system med betydligt bättre egenskaper när det gäller filtrering av den inkommande uteluften, dvs tilluften.

Enligt en första aspekt avser uppfinningen en ventilationsaggregat innefattande - en roterande värmeväXlare anordnad mellan två luftströmningskanaler, varav en tilluftskanal och en frånluftskanal, - åtminstone en kondensatoravskilj are för tvåstegselektrofilter med tillhörandehögspänningsaggregat, varvid åtminstone en fläkt finns anordnad för att ombesörja tilluft och frånluft och varvid elekrodelement i tvåstegselektrofiltret finns anordnade för elektrisk uppladdning av partiklar i tilluftsluftkanalen, vari kondensatoravskilj aren är placerad nedströms om den roterande värmeväxlaren i luftströmningsriktningen i tilluftskanalen.

Grunden för föreliggande uppfinningen ligger i insikten att en så kallad roterande sorptionsvärmeväXlare kan återföra värmen från frånluften till tilluften under kalla årstider, eller sänka tilluftens temperatur under varma årstider samtidigt som tilluftens relativa fuktighet minskar under varma årstiden nedströms om värmeväXlaren sett i luftströmnings riktning genom denna, varvid det skapas goda förutsättningar för partikelrening av den inkommande uteluften, dvs tilluften, med hjälp av kondensatoravskilj are i det torrare luftflödet nedströms om värmeväxlaren.

Till detta kan tilläggas att en roterande värmeväXlare, liksom en kondensatoravskilj are, såsom till exempel en cirkulärkondensatoravskilj are, kan tvättas med till exempel ånga eller vätska, såsom vatten. Tvättning med vätska är särskilt praktisk om den roterande värmeväXlaren och/eller cirkulärkondensatoravskilj aren placeras horisontellt eller lutande i en luftströmningskanal med möjlighet till avrinning. Det bör nämnas att den roterande värmeväXlaren efter fullbordad rengöring bör blåsas ren innan den åter sätts i bruk, varför en blåsanordning kan anordnas i anslutning till den roterande värmeväxlaren för att torrblåsa de verksamma delama därav.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGEN Iden efterföljande detaljerade beskrivningen med hänvisning till den bifogade ritningen där: Fig. 1 visar ett ventilationsaggregat enligt en specifik utföringsform av uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING I Fig. l visas ett ventilationsaggregat l med en roterande värmeväxlare l0 placerad vertikalt mellan två luftströmningskanaler, varav en tilluftskanal 2 och en frånluftskanal 3, vilka innefattar varsin del 2A respektive 3A uppströms om den roterande värmeväxlaren l0, samt varsin del 2B respektive 3B nedströms om den roterande värmeväXlaren l0. Nedströms om värmeväxlaren l0 i tilluftskanalen 2B sett i luftströmningsriktningen genom denna är en cirkulär kondensatoravskilj are 6 placerad i vinkel i förhållande till luftströmningsriktningen genom tilluftskanalen. Placering av kondensatoravskiljare 6 nedströms om värmeväxlaren lär fördelaktig både eftersom luftfuktigheten i denna luft är lägre än för luften i inloppskanalen 2A uppströms om den roterande värmeväXlaren l0, samt att eventuellt återflöde från utflödet av frånluften som slipper igenom den roterande värmeväXlaren l0 renas från partiklar innan det vidareförrnedlas in till inomhusluften.

Uppströms om kondensatoravskiljare 6 finns en joniseringssektion, vilken kan bestå av ett joniseringselement 7, till exempel i form av en kolfiberborste, med omgivande jordad motelektrod eller jordade motelektroder för att ladda partiklarna i den inkommande luften. I den schematisk visade figuren kan motelektroden utgöra av ventilationstrummans innerväg g vilken alltså kan vara kopplad till jord. J oniseringselementet 7 är kopplat till en högspänningskälla. J oniseringssektionen kan antingen placeras nedströms om än företrädesvis uppströms om den roterande värmeväXlaren l0, men förstås uppströms om kondensatoravskiljaren En tilluftsfläkt 4 och en frånluftsfläkt 5 visas mycket schematisk i Fig. l. Både tilluftsfläkten 4 och frånluftsfläkten 5 kan placeras som antingen som sugande eller blåsande fläktar, det vill säga antingen nedströms eller uppströms om den roterande värmeväXlaren i ventilationsaggregatet. I den visade utföringsformen är tilluftsfläkten 4 sugande och frånluftsfläkten 5 blåsande.

Den roterande värmeväxlare l0 är försedd med en drivmotor som åstadkommer värmeväXlarens rotation vilket är förutsättning för värmeåtergivning och ner det gäller typen sorptionsvärmeväXlare även fuktåtergivning. Drivmotom är lämpligen anordnad i ett värmeväXlarhus ll som omger den roterande värmeväXlaren l I denna ansökan avses med en sorptionsvärmeväxlare en roterande värmeväXlare som är anordnad att åtminstone delvis kunna sänka luftfuktigheten i den inkommande luften och kan till exempel vara av typen HUgo® som tillhandahålls av det tyska företaget Klingenburg Gmbh.

Den cirkulära kondensatoravskilj aren 6 kan vara hopsydd med en cirkulär ram i form av ring med ekrar varvid kondensatoravskilj aren 6 är anordnad att under en reningsprocess kunna rotera kring sin centrumaXel. Mellan kondensatoravskiljarens cirkulära hållare och luftströmningskanalens innerväggar sträcker sig ett plan 12 som tvingar all luft att passera genom kondensatoravskilj aren Ventilationsaggregatet l enligt föreliggande uppfinningen kan förses med såväl en reningsanordning 9 för den roterande värmeväxlaren l0 som en reningsanordning 8 för kondensatoravskilj aren 6. Dessa är i Fig. l eXemplifierade i form av rörformade element vilka är placerat radiellt och över åtminstone halva diametem av kondensatoravskilj aren 6 respektive den roterande värmeväXlare l0 och vilka på respektive undersida är försedda med en mängd öppningar eller en tunn slits, samt är kopplat till en vätskekälla såsom varmvatteneller liknande. Den utkommande vätskan penetrerar därmed spalterna mellan kondensatoravskilj arens 6 bandliknande elektroder och tar med sig på elektrodema utfällda partikelföroreningar. Motsvarande rengöring åstadkoms på den roterande värmeväXlaren l0. Den smutsiga vätskan droppar ner till ett avlopp eller en behållaren som enligt Fig. l är placerad på anordningens botten och leds bort därifrån.

I en ej visad utföringsform är ventilationsaggregatet l placerat i vertikal riktning, istället för som i Fig. l i horisontell riktning. I ett vertikalt orienterat ventilationsaggregat l är företrädesvis tilluftskanalen 2 riktad uppåt och frånluftskanalen 3 nedåt, vilket är fördelaktigt ur fuktsynpunkt eftersom tvättvätska kan rinna rakt ned genom kondensatoravskilj arens spalter och ut från ventilationsaggregatet l.

Den i Fig. l visade reningsutrustningen 8 respektive reningsanordningen 9 kan naturligtvis utformas på olika sätt. De kan till exempel innefatta ett kort munstycket anordnat att förflyttas radiellt i takt med kondensatoravskilj arens respektive den roterande värmeväXlarens rotation, varvid ett centrerat och starkare vätskeflöde kan uppnås.

Ventilationsaggregatet l är utformat så att behovet av mekaniska filter på till- och frånluftsidan är väsentligen minskat eller till och med tillintetgj ort.

Det som visas i Fig. l och utgör innovationen utgör en del av ett komplett ventilationsaggregat. Naturligtvis, finns även högspänningsaggregat anordnat för tillhandahålla joniseringselements 7 spänning samt anslutning av kondensatoravskiljarens 6 respektive elektrodelement till motsatta poler. Andra delar av ag gregatet som inte visas i Fig. l är till exempel eventuella kylaggregat eller värmeaggregat, befuktningsaggregat, spjäll, luftkanaler och så vidare.

För ändamålet passar en roterande sorptionsvärmeväXlare bäst, då en sådan minskar tilluftens relativa fuktighet även under varma delar av året eller i varmt klimat och därmed skapar förutsättningar för kondensatoravskilj arens driftförutsättningar året om. Det bör noteras att cirkulära kondensatoravskilj are dramatiskt tappar partikelavskiljningsförrnåga vid större relativa fuktighet än 80 % vilket gör dem i princip obrukbara i traditionella ventilationsaggregat i de flesta delar av världen eftersom den relativa fuktigheten ofta ligger över 80 %.

Iden i Fig. l visade utförandeformen är den roterande värmeväXlaren l0 placerad vertikalt och kondensatoravskilj are placerad lutande.

Det är naturligtvis inget som hindrar att både värmeväXlaren och kondensatoravskilj aren anordnas horisontellt eller vertikalt. En åtminstone nära vertikalt orientering av både värmeväXlaren och kondensatoravskilj aren är fördelaktig med hänsyn till att reningsvätskan från distributionsmunstycket då kan rinna ner av sig sj älv, vilket förenklarrengöringsproces sen av värmeväXlaren respektive kondensatoravskilj aren. Den roterande värmeväXlare 10 är företrädesvis placerad i en vinkel av mellan 0 och 25 grader i förhållande till vertikalplanet.

I och med det mycket låga och konstanta tryckfallet över filtret kan två efter varandra cirkulerande kondensatoravskilj are inklusive lämpliga joniseringssektioner anordnas i luftflöde efter varandra. Sj älva tvättproces sen kan aven ordnas med hjälp av typ sprinklers eller motsvarande.

Den i Fig. l visade joniseringselektroden 7 i form av en kolfiberborste kan naturligt ersättas med annan redan tidigare kand joniseringskammare till exempel försedd med så kallade koronatrådar. Uppladdningen av partiklarna i tilluften kan ske aven uppströms om den roterande värmeväXlaren l I och med att traditionella mekaniska filter i enlighet med uppfinningen ersatts av partikelsamlare i form av kondensatoravskilj are 6 skapas ett ventilations system med i princip konstant tryckfall, vilket minskar problem med läckage mellan till- och frånluftssidan som annars kan uppkomma i roterande värmeväxlare till följd av olika och/eller varierande tryckfall i till- respektive frånluftssidan. Därmed utökas teoretisk användning av roterande värmeväXlare. I och med att systemet byggs kring en inbyggd rengöringsanordning minskas dramatiskt servicebehov, deponeringskostnad för mekaniska filter och naturligtvis miljöpåverkan.

I det i Fig. l visade exemplet ersätter en intermittent tvätt av roterande värmeväxlare åtminstone delvis behovet av ett frånluftsfilter och tilluftsfilter som i traditionella system har för uppgift att skydda värmeväXlarens funktion. Såväl denna funktion som uppgiften att skydda inomhusmilj öer från utomhusföroreningar har blivit ersatt av kondensatoravskilj are placerad nedströms om en roterande värmeväXlare, eventuellt utrustad med intermittent rengöring.

Roterande värmeväxlare kan en diameter på upp till 3 meter. En rimlig storlek på cirkulärkondensatoravskilj are kan vara l,2-l.4 meteri diameter. I större ventilationsanläggningar kan naturligtvis flera cirkulära kondensatoravskilj are anordnas bredvid varandra i luftströmningskanalen Iden i Fig. l visade utförandeformen förutsättes interrnittent rengöring av roterande värmeväXlare. Naturligtvis kan ett mekaniskt filter eller ett cirkulärt tvåstegselektrofilter försedd med reningsanläggning används på frånluftssidan om så skulle önskas. Det är också tänkbart att komplettera ventilationsaggregatet l med ett tilluftsfilter, företrädesvis ett filter av lägre filtreringsklass än vad som är brukligt när ingen kondensatoravskilj are finns anordnad.

Claims (12)

1.l. Ventilationsaggregat (l) innefattande - en roterande värmeväXlare (10) anordnad mellan två luftströmningskanaler, varav en tilluftskanal (ZA, 2B) och en frånluftskanal (3A, 3B), - åtminstone en kondensatoravskilj are (6) för tvåstegselektrofilter med tillhörande högspänningsaggregat, varvid åtminstone en fläkt (4, 5) finns anordnad för att ombesörja tilluft och frånluft och varvid en joniseringssektion med joniseringselement (7) finns anordnad för elektrisk uppladdning av partiklar i tilluftsluftkanalen (ZA, 2B), kännetecknat av att kondensatoravskilj aren (6) är placerad nedströms om både den roterande värmeväXlaren (10) och joniseringselementet (7) i luftströmningsriktningen i tilluftskanalen (2B).

2. Ventilationsaggregat enligt patentkrav l, vari den roterande värmeväxlare (l0) är av typen sorptionsvärmeväxlare.

3. Ventilationsaggregat enligt patentkrav l, vari kondensatoravskiljaren (6) är av typen cirkulärkondensatoravskilj are.

4. Ventilationsaggregat enligt något av patentkraven 1-3, vari kondensatoravskiljaren (6) är tvättbar och är beständig mot vatten och vattenånga.

5. Ventilationsaggregat enligt något av patentkraven l-4, vari en rengöringsutrustning (8) för att rengöra kondensatoravskilj aren (6) finns anordnad.

6. Ventilationsaggregat enligt patentkrav 5, vari kondensatoravskilj aren (6) har ett väsentligen cirkulärt tvärsnitt och är anordnad att rotera kring sin axel, varvid rengöringsutrustningen (8) innefattar ett tvättmunstycke anordnat att löpa radiellt längs kondensatoravskiljaren (6).

7. Ventilationsaggregat enligt något av de föregående patentkraven, vari den roterande värmeväXlaren (l0) är försedd med en rengöringsanordning (9) för intermittent rengöring.

8. Ventilationsaggregat enligt något av de föregående patentkraven, vari kondensatoravskilj aren (6) är placerad i en vinkel av mellan l5 och 75 grader i förhållande till luftströmningsriktningen genom tilluftskanalen (2B).

9. Ventilationsaggregat enligt något av de föregående patentkraven, vari en ytterligare kondensatoravskiljare och joniseringssektion finns anordnade även i ventilationsaggregatets frånluftskanal (3A, 3B).

10. Ventilationsaggregat enligt något av de föregående patentkraven, vari den roterande vårrnevåxlare (10) är placerad i en vinkel av mellan 0 och 25 grader i förhållande till vertikalplanet.

11.ll. Ventilationsaggregat enligt något av de föregående patentkraven, vari tilluftskanalen (2) och frånluftskanalen (3) löper horisontellt.

12.l2. Ventilationsaggregat enligt något av patentkraven l-9, vari tilluftskanalen (2) och frånluftskanalen (3) löper vertikalt.