AT512454A2

AT512454A2 - Rezirkulationsanlage

Info

Publication number: AT512454A2
Application number: ATA139/2012A
Authority: AT
Inventors: Tamara Holzer
Original assignee: Tamara Holzer; Lambda Consulting
Priority date: 2011-10-25
Filing date: 2012-02-01
Publication date: 2013-08-15
Also published as: DE102011116835B4; DE102011116835A1; AT512454A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rezirkulationsanlage gemäß Figur /, welche bedarfsabhängig einen Anteil des Außenluftvolumenstroms mit Hilfe eines Bypass Kanals (2) auf eine Position, in Strömungsrichtung der Außenluft gesehen, vor dem Eintritt in einen Tauscher für Wärme bzw. Feuchte (9) zurückführt, um diesen neuerlich zu durchströmen und dadurch das Ausmaß an Wärme bzw. Feuchte in der Zuluft zu erhöhen. Herzstück der Anlage ist eine Venturi Düse (4), welche den Knotenpunkt zwischen dem, die Außenluft ansaugenden Kanalstück, dem seitlich dazu einmündenden Bypass Kanal (2) und dem, der Außenluftseite gegenüberliegenden Anschlußkanal des Tauschers für Wärme bzw. Feuchte (9) bildet Aufgrund der Abzweigung eines Teils der Außenluft nach durchströmen eines die Eigenschaften der Außenluft verändernden Bauteils (Heizung, Kühlung, Befeuchtung, Trocknung, Filterung, Ionisierung usw.) und dessen Rückführung auf eine Position, in Strömungsrichtung der Außenluft gesehen, vor diesen Bauteil, kann die Rezirkulationsanlage für eine Reihe von An- und Abreicherungsprozessen verwendet werden. Dies trifft neben dem Arbeitsmedium Luft auch auf andere Gase und Fluide zu.

Description

Beschreibung der Erfindung:

Die Erfindung betrifft eine Rezirkuiationsanlage, welche bedarfsabhängig einen Anteil des Außenluftvolumensiroms auf eine Position, in Strömungsrichlung da1 AuBenluil gesehen, vor dem Eintritt in einen Täuscher für Wärme bzw. Feuchte zurückführt, um diesen neuerlich zu durchströmen und dadurch das Ausmaß an Wärme bzw. Feuchte in der Zuluft zu erhöhen.

Die Rückgewinnung von Wärme bzw. Feuchte in Lüftungsanlagen kann mit Hilfe von Rekuperatoren (z.B. Plattenwärmetauscher, Rohrbündelwärmetauscher) oder Regeneratoren (z.B. Rotationswärmetauscher mit bzw. ohne hygroskopischer Oberfläche, Plattenregeneratoren) durchgcfiihrt werden Die der Abluft entzogene Wärme bzw. Feuchte wird, je nach Rückgewinnungsgrad (Wärmerückzahl bzw. Feuchterückzahl) des Täuschers in einem mehr oder weniger großen Ausmaß auf die einströmende Auftenluft übertragen. Die Dimensionierung des Wärme bzw. Feuchte Täuschers erfolgt in der Weise, daß für einen definierten Außen- und Raumluftzustand sowie für einen bestimmten Zuluftvolumenstrom ein vom Verbraucher gewünschter bzw. akzeptabel hoher Übertragungsgrad an Wärme bzw. Feuchte auf die einströmende Außenluft erreicht wird. Begrenzt wird das Ausmaß an übertragener Wärme bzw. Feuchte durch wirtschaftliche Überlegungen, welche die Baugröße und damit die Anschaffungskosten des Wärme bzw. Feuchte Täuschers beschränken. Weichen die sich über den Jahresverlauf einstellenden Außenluft bzw. Abluftzuständen vom, in der Auslegung festgelegten Soll Zustand ab, so stellen sich auch Rückwärmezahlen bzw. Rückfeuchiezahlen ein, welche mehr oder minder stark vom Auslegungszustand abweichen. Beständig hohe Rückwärmezahlen bzw. Rückfcuchtezahlen würden sich nur durch eine Überdimensionierung des Wärme bzw. Feuchte Täuschers ereichen lassen, was jedoch aus wirtschaftlichem Gesichtpunkt nicht zu rechtfertigen ist Grundlage für die Bestimmung der Leistungskriterien von Luft/Luft und Luft/Abgas Wärmerückgewinnungsanlagen ist die Europäische Norm EN 308.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Problem der im Jahresverlauf unzureichenden Wärme bzw. Feuchte Übertragung von der Abluft zur Zuluft bei Anlagen zur Wärme bzw. Feuchte Rückgewinnung in Lüftungsanlagen zu verbessern. Dies wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 erreicht. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden gemäß den Unteransprüchen vorgeschlagen.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf ein Ausfühnmgsbeispiel, welches in den nachfolgend angeführten Zeichnungsfiguren schematisch dargestellt ist, weiter erläutert

Fig. 1 zeigt das Anlagenschema der Rezirkuiationsanlage

Fig. 2 zeigt die Rezilkulationsanlage im Grundriß

Fig. 3 zeigt die Rezirkuiationsanlage in der Seitenansicht

Fig. 4 zeigt die Rezilkulationsanlage im Aufriß

Fig. 5 zeigt die Rezirkuiationsanlage im Kreuzriß

Fig. 6 zeigt das Detail Venturi Düse mit Lochgitter in der Seitenansicht

Fig. 7 zeigt das Detail Venturi Düse mit Lochgitter im Aufriß

Fig. 8 zeigt die Venturi Düse mit Lochgitter im Kreuzriß

Stünde einem Gasteilchen unendlich viel Zeit zur Verfügung, Wärme bzw. Feuchte von der Oberfläche eines Täuschers aufzunehmen bzw. an eine Tauscheroberfläche abzugeben, so würde der Übeitragungsvorgang so lange vor sich gehen, bis sieb auf beiden Seiten, der Quelle und der Senke, ein Gleichgewicht einstetit. Im Grenzfall würde dies jedoch bedeuten, daß entweder die Strömungsgeschwindigkeit des Gases im Tauscher unendlich klein oder die Oberfläche des Täuschers unendlich groß ist

Offensichtlich handelt es sich bei der Unvollständigkeit der Übertragung von Wärme bzw. Feuchte, wie häufig bei Stofftranspartvorgängen, um ein dynamisches Problem. Eine Möglichkeit die Reaktionszeit zwischen der Oberfläche des Wärme bzw. Feuchte Tauschas und der über diesen strömenden Luft zu erhöben, kann durch ein Bypass System erreicht werden, welches sowohl bei regenerativen als auch bei rekuperativen Anlagen zur Wärme bzw. Feuchte Rückgewinnung verwendet wenden kann. Mit Hilfe eines Bypass Kanals soll ein Teil der Außenluft nach (km Durchströmen des Tauschas tun Wärme bzw. Feuchte abgu/weigt und der Außenluft, in Strömungsrichtung der Außenluft gesehen, vor dem Tausdicr für Wärme bzw. Feuchte erneut zugeführt werden.

Der. im Falle einer gewünschten Befeuchtung, bereits mit Feuchte angereicherte Teil der Außenluft wird nach durchströmen eines Feuchtetauschers auf eine Position, in Strömungsrichtung der Außenluft gesehen, vor dem Feuchtetauscher rückgeführt, vermischt sich mit der, aus dem Freien einströmenden Außenluft und durchläuft neuerlich die Feuchterückgewinnung. Ähnliches gilt auch für die Wärmeübertragung. Ein, im Falle einer gewünschten Außenlufterwärmung, bereits vorerwärmter Teüvohunenstrom der Außenluft wird nach Austritt aus dem Wärmetauscher auf eine Position, in Strömungsrichtung der Außenluft gesehen, vor dem Wärmetauscher rückgeführt, vermischt sich mit der, aus dem Freien einströmenden Außenluft und durchläuft neuerlich die Wärmerückgewinnung. Der Vorgang des mehrfachen Durchströmens eines Teiles der Außenluft durch den Wärme bzw. den Feuchte Tauscher stellt gewissermaßen eine virtuelle Vergrößerung der Tauscheroberfläche dar. Da primärseitig (Quelle) das Ausmaß an vorhandener Wärme bzw. Feuchte konstant bleibt, steigt auf der Sekundärseite che Temperatur bzw. die Feuchte in der Zuluft mit zunehmendem Bypass Anteil kaskadenaitig an. Jener Volumenstrom, welcher vom Zuluftventilator transportiert wird, setzt sich somit aus einem Anteil vom Freien einströmender Außenluft und einem Anteil bereits vorkonditionierter und über einem Bypass Kanal rückgeführter Außenfuft zusammen.

Wie der Figur 1 entnommen werden kann, besteht die Rezirkulationsanlage aus den Bauteilen, Bypass Kanal Steuerklappe (1), Bypass Kanal (2), Vcnturi Düsen Steuerklappe (3), Venturi Düse (4), Umgehungskanal Steuerklappe (5) und dem Umgehungskanal (6). Weitere Bauteile, welche für den Betrieb der Rezirkulationsanlage notwendig, jedoch nicht Bestandteil dieser sind, ist der Zuluftventilator (7), der Abluftventilator (8) sowie der Tausch» für Wärme bzw. Feuchte (9). In den Darstellungen (Figuren) wird die Zuluft mit ZuL, die Abluft mit AbL, die Fortluft mit FoL und die Außenluft mit AuL bezeichnet Die Bypass Kanal Steuerklappe l kann manuell oder mittels eines Antriebs verstellt werden und besitzt die Dimension des Bypass Kanals (2). Die Bypass Steuerklappe beeinflusst aufgrund ihrer Stellung das Ausmaß des über den Bypass Kanal (2) strömenden Außenluftvoluroenstroms und wird mit Hilfe eines Formst iicks, in Strömungsrichtung der Außenluft gesehen, nach dem Tauscher für Wärme bzw. Feuchte, am Beginn des einmündenden Bypass Kanals eingebaut Figur l zeigt die Position der Bypass Steuerklappe in Einbaulagc. Der Bypass Kanal 2 dient zur Rückführung eines Teils der Au&enluft auf eine Position, in Strömungsrichtung der Außenluft gesehen, vor dem Tausch» für Wärme bzw. Feuchte. Die Dimension des Bypass Kanals richtet sich nach d» Dimension der Venturi Düse 4 bzw. nach dem über den Bypass Kanal strömenden maximalen Volumenstrom. Figur I zeigt die Position des Bypass Kanals in Einbaulage. Die Venturi Düsen Steuerklappe 3 kann manuell oder mittels eines Antriebs verstellt weiden und besitz! die Dimension des Außenluft Kanals. Die Venturi Düsen Steuerklappe befindet sich, in Strömungsrichtung der Außen!ufl gesehen, am Anfang d» Venturi Düse (4) und ist aufgrund ihr» Stellung maßgebend, ob die Außenluft der Venturi Düse (4) oder dem Umgehungskanal (6) /ngefulirt wird. Figur I zeigt die Position der Venturi Düsen Steuerklappe in Einbaulage. Die Venturi Düse 4 ist ein Bauteil, welch» den statischen Druck eines Gases bzw. Fluids in einen dynamischen Druck umwandclt. Im Unterschied zur klassischen Venturi Düse wie diese in der DIN 19215 bzw. in der ISO 5167 beschrieben wird, besitzt die in der Rezirkulationsanlage verwendete Venturi Düse auf Höhe der, in Strömungsrichtung des Außenliiftvolumenslroms gesehen, normal zur Längsachse cinmündendcn Ansaug Öffnung (Bypass Tor) einen Lochgitter (10), welches sich manschettenarüg über den Bereich der Engstelle der Venturi Düse erstreckt und dazu dient, den über das Bypass Tor einströmenden Luftstrom gleichmäßig und strömungsgünstig auf die im Kembereich der Venturi Düse strömenden Auftenluft zu verteilen. Eine Venturi Düse entsprechend der beschriebenen Bauart ist in den verschiedenen Ansichten in Figur 6, Figur 7 und Figur 8 abgebildet. Die Abgrenzung nach außen »folgt durch eine zylinderförmige Abdeckung (11) sowie zwei, links bzw. rechts und im rechten Winkel zur Abdeckung angcordnctc scheibenförmige Bauteile (12), welche sich zusammen mantelartig über das Lochgitlei (10) erstrecken. Die sonstigen geometrischen Merkmale der in der Rezirkulationsanlage verwendeten Venturidüse, wie die Öffnungswinkei, die Proportionen und die Abmessungen des Einlauf- bzw. Auslauftrichters sowie des Halsteils, entsprechen jenen Vorgaben, wie dieses in der DIN 19215 bzw. in der ISO 5167 angeführt sind. Die Venturi Düse bildet somit einen Knotenpunkt zwischen dem, die Außenluft ansaugenden Kanalstück, dem seitlich dazu cimnundcndcn Bypass Kanal und dem, der Außenluftseite gegenüberliegenden Anschlußkaual des Tauschas für Wärme bzw. Feuchte. Die Dimensionierung und der daraus resultierende Druckabfall der Venturi Düse gibt das Ausmaß der über den Bypass Kanal rückgeführten Außenluftmenge vor. Figur 1 zeigt die Position der Venturi Düse in Einbaulage. Die Umgehungskanal Steuerklappe 5 ist manuell oder mittels eines Antriebs verstellbar und besitzt die Dimension des Umgehungskanals. Die Umgebungskanal Steuerklappe befindet ach in Strömungsrichtung d» Außenluft gesehen, am Anfang des Umgehungskanals (6)und ist aufgrund ihr» Stellung maßgebend, ob die einströmende Außenluft der Venturi Düse (4) oder dem Umgehungskanal (6) zugefuhit wird. Figur 1 zeigt die Position d» Umgehungskanal Steuerklappe in Einbaulage. Der Umgehungskanal 6 dient in Zeiten des Stillstands der Rezirkulationsanlage zur Umgehung d» Venturi Düse (4). Die Dimension des Umgehungskanals richtet sich nach d» Außenluftmenge. Die Anbindung des Umgchungskanals zum Außenluftkanal erfolgt, in Strömungsrichtung der Außenluft gesehen, vor und nach der Venturidüse (4). Die Anbindung selbst kann mit Hilfe von stromungsgünstigen Formslücken »folgen. Figur 1 zeigt die Position des Umgehungskanals in Einbaulage.

Claims

Patentansprüche • · · · ·· · · * « • · · · · »*· 1. Die Erfindung betritt eine Rezirkulationsanlage, welche bedaifsabhängig einen Anteii des Außenluftvolumenstioms auf eine Position, in StFömuqgsiichtung der Außenluit gesehen, vor dem Eintritt in einen Tauscher für Wärme bzw. Feuchte (9) zurückführt, um diesen neuerlich zu durchströmen und dadurch das Ausmaß an Wärme bzw. Feuchte in der Zuluft zu erhöhen, dadurch gekennzeichnet, daß der, zum Transport des über einem Bypass Kanal (2) rückgeführte Luftstrom, notwenige Differenzdruck durch eine Venturi Düse (4) eizeugt wird, welche auf Hoher der seitlich cinmündenden Ansaugöffnung (Bypass Tor) ein Lochgitter (10) besitzt, welches sich manschcUenartig über den Bereich der Engsteiie der Venturi Düse (4) erstreckt und dazu dient, den über das Bypass Tor einströmenden Luftstrom gleichmäßig und strömungsgünstig auf die im Kembereich der Venturi Düse (4) strömende Außenluft zu verteilen, wobei die Venturi Düse außerhalb der Betriebszciten der Re/ikulationsanlagc mit Hilfe eines Umgehungskanals (6) umgangen wird und der Öffnungsquerschnitt, in Strömungsrichtung der Außenhift gesehen, sowohl der Venturi Düse (4) als auch des Umgchungskanals (6) mit Hilfe einer jeweils am Anfang der Bauteile positionierten Steuerklappe, der Umgehungskanal Steuerklappe (5) und der Venturi Düsen Steuerklappe (3) freigegeben wird und das Ausmaß des über den Bypass Kanal strömenden Volumenstroms durch eine Bypass Kanal Steuerldappe (1) erfolgt.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Tauscher für Wärme und/oder Feuchte (9) ein regenerativer Täuschers ohne hygroskopischer Oberfläche verwendet wird.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Tauscher für Wärme und/oder Feuchte (9) ein regenerativer Täuschers mit hygroskopischer Oberfläche verwendet wird.
4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Täuscher für Wärme (9) ein rekuperaliver Wärmetauschers verwendet wird.
5. Anlage nach einen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Venturi Düse (4) nach klassischer Bauart, welche im Unterschied zur im Anspruch 1 beschriebenen Bauweise, ohne Lochgitter zur gleichmäßigen Luftstromvcrtcilung, verwendet wird.
6. Anlage nach einen der Ansprüche 1,2,3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle von Luft technische Gase verwendet weiden und an Stelle von Wärme und/oder Feuchte, Stoffe auf Basis der physikalischen oder chemischen Adsorption übertragen werden. Jen»1 Gasstrom, welcher im Falle von Luft als Arbeitsmedium dem Zuluftvolumenstrom entspricht, würde einem Anreicherungsvorgang unterzogen und jener Gasstrom, welcher im Falle von Luft als Arbeitsmedium die Position der Fortluft einnimmt würde einem Abreicherungsvorgang unterzogen werden.
7. Anlage nach einen der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß anstatt zweier Steuerklappen zur Regelung des, der Venturi Düse (4) bzw. dem Venturi Düsen Umgehungskanal (6), /«geführten Volumenstroms eine einzelne Regclungseinheit, welche sowohl die Funktion der Venturi Düsen Steuerklappe (3) als auch der Umgehungskanal Steueikiappe (5), zur Anwendung kommt.
8. Anlage nach einen der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß anstatt der Venturi Düsen Steuerklappe (3) bzw. der Umgehungskanal Steuerklappe (5) zur Regelung des, der Venturi Düse (4) bzw. dem Venturi Düsen Umgehungskanal (6), zugetuhrten Volumenstroms Schieber, Hähne oder Ventile zur Regulierung des Luftvolumenstroms verwendet weiden.
9. Anlage nach einen der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß anstatt der Bypass Kanal Steuerklappe (1) Schieber, Hahne oder Ventile zur Regulierung des über den Bypass Kanal (2) strömenden Luftvolumcnstroms verwendet werden
10. Anlage nach einen der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß der zum Transport des Bypass Volumenstroms notwendig Druckdifferenz anstatt mit Hilfe einer Venturi Düse (4) durch einen im Bypass Kanal (2) eingebauten Stützventilator erfolgt.