NO174308B - Filtreringsenhet for rensing av luft - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en filtreringsenhet for rensing av tilførselsluft som skal forsyne bygningslokaliteter med ren temperert luft, omfattende ett i et hus innmontert sett av filtre som har form av hule elementer som tilført luft kan strømme gjennom under passasjen mellom innløp og utløp ved adskilte sider av huset.

Filtreringsenheter av den ovennevnte type forekommer i slike ventilasjons- eller luftbehandlingsanlegg som forsyner forskjellige lokaliteter i store og mellomstore bygninger med temperert ren luft, og filtreringsenheten har som oppgave å rense luften som trekkes inn utenfra før denne fordeles til de forskjellige bruksområdene i bygningen. I ventilasjonsanlegg av denne type inngår det dessuten ofte en eller annen form for varmevekslere som er innmontert på et egnet punkt i hovedled-ningen for tilførselsluften, og ofte i nærheten av filtreringsenheten, men dog alltid i en avstand fra denne. Varmevekslere av denne type som nyttiggjør deler av varmeinnholdet i den avløpsluft som trekkes ut fra bygningen etter bruk, innebærer imidlertid høye kostnader og et betydelig plassbehov siden de må plasseres i spesialhus.

Den foreliggende oppfinnelse tar sikte på å eliminere behovet for separate varmevekslere i ventilasjonsanlegg av den ovennevnte type ved at det frembringes en filtreringsenhet som i seg selv innebærer en varmevekslingsfunksjon.

Ifølge oppfinnelsen oppnås dette ved hjelp av en filtreringsenhet som er kjennetegnet ved at det i filterhuset er anordnet hylstre hvori filterelementene kan innmonteres og som har større dimensjoner enn selve filterelementene slik at det mellom hylstrenes innsider og filterelementenes utsider dannes ringformige spalterom hvor den tilførte luft kan strømme igjennom under sin passasje mot det nevnte utløp, og at hver av hylstrene er ved motsatte ender tettende forbundet til hull i to av husets adskilte endevegger som sammen med hylstrene og i det minste et tak og en bunn avgrenser en passasje som er isolert fra tilførselsluften og hvorigjennom luft, f.eks. ut-løpsluft, med en annen temperatur enn tilførselsluften kan strømme i og for oppvarming eller avkjøling av tilførsels-luften ved varmeoverføring via hylstrene.

Andre foretrukne utførelser av filtreringsenheten ifølge oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige krav 2-8.

For å sikre den ønskede varmevekslerfunksjon er det ifølge oppfinnelsen således tilstrekkelig å innmontere i det nødvendige filterhus, hylstre som omslutter de enkelte filterelementer. I praksis er slike hylstre fortrinnsvis fremstilt av sylindriske rør av tynne metallplater som er svært billige å fremstille. Dette betyr at den ønskede varmevekslervirkning kan oppnås til en pris som er mange ganger under kostnadene når det anvendes separate varmevekslerenheter, og at plass-behovet for separate varmevekslerhus er helt eliminert.

Det skal nå henvises til tegningene, hvori:

Fig. 1 viser et skjematisk perspektivriss av en filtreringsenhet ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et lengdesnitt av enheten ifølge fig. 1. Fig. 3 viser et tverrsnitt av enheten ifølge fig. 1. Fig. 4 viser et ekspandert riss som illustrerer hvordan et filterelement er montert til en endevegg i filterhuset. Fig. 5 viser et forstørret skjematisk lengdesnitt av et deksel og viser en alternativ utførelse hvor to filterelementer er montert i hvert hylster. Fig. 6 viser et tilsvarende lengdesnitt og viser en ytterligere alternativ utførelse hvori hylsteret er demonterbart montert i filterhuset.

På tegningene er et filterhus, generelt betegnet med henvisningstallet 1, integrert i eller danner en del av en hovedledning 2 for tilførsel av luft utenfra til ulike lokaliteter i en bygning. Tilførselsluften passerer gjennom hoved-ledningen 2 i retningen av pilen A, dvs. fra venstre til høyre på fig. 1 og 2. I den skjematisk illustrerte utførelse omfatter huset 1 to endevegger 3, 4, to sidevegger 5, 6, et toppdeksel 7 og en bunn 8. Den fremre endevegg 3 omfatter et antall åpninger 9 som fungerer som innløp for den inngående luft og hvori det på kjent måte er montert et antall filtre som generelt er betegnet med henvisningstallet 10. Disse filtre, som fortrinnsvis er konstruert slik det er beskrevet i SE-patent 8302657-5, består av hule, i dette tilfelle sylindriske, elementer hvorigjennom tilførselsluften kan strømme i retningen innenfra og utad. Nærmere bestemt så kan filterelementene omfatte en sylindrisk vegg oppbygd av to ulike sjikt, nemlig et ytre finfiltersjikt 11, f.eks. av papir med en finpore-struktur, og et innersjikt 12, f.eks. av stivere papirmateriale som har en grovere porestruktur. Innenfor det grovere filtersjikt 12 kan det være anordnet en bunt av strimler 13 som utøver en forfiltreringsfunksjon. Ved sin fremre ende omfatter den således konstruerte sylinder eller rør en åpning 14 (se fig. 4) hvor luft kan strømme gjennom og inn i det indre av røret. I dets bakre ende er røret imidlertid lukket ved hjelp av en endevegg 15 (se fig. 2). Luft som strømmer gjennom filterrøret tvinges således til å passere gjennom de to filtersjiktene 12, 11 i en retning innenfra og utad. I dets åpne frontende er filterrøret også utstyrt med en flens 16 som kan danne anlegg inntil filterhusets 1 frontende-vegg 3 og på egnet måte anordnes i tett forbindelse mot endeveggen, f.eks. ved hjelp av en tetningsring 16' av gummi. Luft som har passert gjennom det respektive filter strømmer ut av huset gjennom utløpsåpningene 17 i husets bakre endevegg 4.

Ifølge oppfinnelsen er hvert filterelement 10 montert inne i et hylster som har en større dimensjon enn filterelementene slik at det mellom hylstrenes innersider og filterelementenes 10 yttersider defineres et spalterom 19 som den rensede tilførselsluft som forlater filterelementene, kan strømme gjennom under dens passasje mot utløpene 17. Hylstrene 18 avgrenser sammen med veggene 3, 4, 5, 6 og toppdekslet 7 og bunnen 8, en passasje 20 som er isolert fra tilførselsluften og hvorigjennom avløpsluften med en høyere temperatur enn til-førselsluften kan strømme for å foroppvarme tilførselsluften.

I den illustrerte utførelse ledes den varme avløpsluft inn i passasjen 20 gjennom et innløp og strømmer ut gjennom et utløp 22. I denne utførelse har ikke bare det enkelte filterelement 10, men også det enkelte hylster en stort sett sylindrisk form idet hylsteret 18 har en diameter som hensiktsmessig er 1,3-1,7 ganger større enn diameteren til filterelementet 10. Således har det ringformede spalterom 19 som avgrenses mellom hylsteret og filterelementet et tverrsnittsareal som er stort sett lik tverrsnittsarealet til filterelementet, noe som innebærer at luften kan strømme gjennom spalterommet uten at det opptrer noe nevneverdig trykkfall i spalterommet.

Filterelementene og hylstrene kan i praksis ha tilnærmet samme lengde idet filterelementet har en lengde som er mange ganger, f.eks. 5-10 ganger, større enn dets diameter. I praksis kan filterelementene således ha en diameter på 50-200 mm og en lengde på 250-1500 mm. Når filterelementene monteres i hylstrene bør de monteres konsentrisk med det tilhørende hylster. Dette kan oppnås på mange ulike måter. I den illustrerte utførelse anvendes det faste holdere 23 som er montert ved utløpene 17 i den bakre endevegg 4. Holderne 23 kan bestå f.eks. av en plate som har tilnærmet samme diameter som filterelementet og hvor det fra dens periferi rager utad konisk skråstilte radielle fingre som er festet til endeveggen 4. Når filterelementet skal innsettes i dets hylster vil filterets lukkede ende automatisk styres inn i en sentrert posisjon bestemt av de koniske fingre når flensen 16 anbringes og festes inntil frontendeveggen 3. Filterelementets sentrerte stilling kan også oppnås ved hjelp av radielle fremspring anordnet på yttersiden av filterelementets bakre endeparti. Det er også tenkbart å stole utelukkende på den i og for seg kjente spennanordning som er vist på fig. 4 og som omfatter en ring 24 som ved hjelp av et verktøy 25 kan monteres mot et antall tapper 2 6 på endeveggen 3 for således å tvinge filterets flens 16 mot endeveggen 3 til en posisjon hvor filteret holdes fast og konsentrisk i forhold til det tilhørende rørhylster 18.

Som antydet med pilene B på fig. 3 tenkes innløpet 21 for varm utløpsluft plassert øverst i huset 1 mens utløpet 22 er anordnet i bunnen av huset, nærmere bestemt i en posisjon diametralt motsatt av innløpet 21.

Det er selvsagt at hvert av hylstrene eller rørene 18 med sine motsatte ender er tett montert til husets endevegger, nærmere bestemt ved åpningene 9 og 17 i endeveggene 3, 4 respektive. Denne tettende sammenføyning kan gjennomføres ved sveising eller ved hjelp av klinkede flenseskjøter. Røret eller hylsteret 18 er hensiktsmessig fremstilt av et tynt gassugjennomtrengelig materiale, såsom tynt metallblikk, med en tykkelse på f.eks. 0,5-1,0 mm. Det er imidlertid også mulig å anvende andre materialer såsom plast, eller også til og med papir eller andre fibermaterialer som ikke nødvendigvis trenger å være fullstendig gass-ugjennomtrengelige. En viss gass- eller luftlekkasje kan således forekomme mellom passasjen 20 og det indre av rørene 18 uten at dette på skadelig måte påvirker kvaliteten til tilførselsluften.

Filtreringsenheten som er beskrevet ovenfor fungerer på den følgende måte. Den tilførte utendørsluft bringes til å passere gjennom filterenheten via de enkelte filterelementer 10, nærmere bestemt ved at luften bringes til å strømme gjennom åpningene 14 og passerer gjennom filtersjiktene 12, 11 i en retning innenfra og ut inn i spalterommene 19 og til slutt ut gjennom utløpene 17 i filterhusets bakre endevegg. Samtidig ledes avløpsluft som er varmere enn den innstrømmende tilførselsluft gjennom passasjen 20 fra innløpet 21 til ut-løpet 22. På denne måte strømmer avløpsluften rundt de forskjellige rør eller hylstre 18 i huset 1 samtidig som at deler av dens varmeinnhold overføres gjennom rørveggene til til-førselsluften som strømmer gjennom det indre av rørene. Følge-, lig utsettes tilførselsluften for en foroppvarming hvis intensitet kan optimaliseres ved egnet regulering av hastig-heten til de to innbyrdes isolerte luftstrømmer, trykkfallet i filterelementene og i passasjen 20, etc.

I den illustrerte utførelse består hylstrene av enkle tynne metallplaterør. Disse rør kan selvsagt modifiseres på mange forskjellige måter for å forbedre varmetransporten til rørenes.indre, f.eks. ved å anordne flenser eller finner, f.eks. langsgående, radielt utadragende flenser. Slike flenser eller finner vil også øke tendensen til turbulens eller virv-ler i strømmen av den passerende avløpsluft for således å ytterligere intensivere varmetransporten. Det kan også tenkes å frembringe en slik turbulent strømning på annen måte, f.eks. ved å montere spesielle plater eller virveldannende elementer i passasjen 20. For å øke turbulensen i avløpsluftstrømmen gjennom passasjen 20 er det også om mulig å dele opp denne passasje ved hjelp av én eller flere perforerte plater eller netting, f.eks. mellom hvert sett av horisontalt ved siden av hverandre anordnete hylstre 18.

Selv om filtreringsenheten ifølge oppfinnelsen er beskrevet ovenfor for oppvarming av tilførselsluft som strømmer inn gjennom filtrene 10, er det i og for seg tenkbart å anvende filtreringsenheten også til å avkjøle tilførselsluften. For å oppnå dette kan hylstrene 18 spyles med fortrinnsvis kaldt vann. Dette kan gjennomføres f.eks. for å avkjøle uten-dørsluften som skal leveres i den varme årstid. Avhengig av klimaet hvor filtreringsenheten anvendes kan denne luft ha en temperatur på 25-50°C eller høyere. Ved å avkjøle hylstrene 18, f.eks. ved å helle vann på disse, kan tilførselsluften avkjøles til en temperatur på 20-25°C ved varmeoverføring fra tilførselsluften til avløpsluften i passasjen 20. På denne måte blir filtreringsenheten ifølge oppfinnelsen allsidig anvendbar siden den kan anvendes i den kalde årstid til å forvarme innstrømmende kald tilførselsluft og deretter under den varme årstid - uten noen omfattende modifiseringer av konstruksjonen - for å avkjøle varm eller het tilførselsluft.

Det skal nå henvises til fig. 5 som viser en alternativ utførelse hvor hvert enkelt hylster 18' kan romme to filterelementer 10', 10", nemlig en første filterenhet 10' for filtrering eller fraskilling av faste bestanddeler fra til-førselsluften og en andre filterenhet 10" for fraskilling av gassformige forurensninger fra tilførselsluften. Således kan den første filterenhet .10' være av nøyaktig samme type som det som vises på fig. 1-4, dvs. at den omfatter et ytre finfiltersjikt og et indre grovfiltersjikt som rommer en bunt av strimler. Det andre filterelement 10" er imidlertid modifisert slik at det kan omfatte et middel som egner seg for adsorbsjon og/eller absorbsjon av gassformige forurensninger. I praksis kan dette middel omfatte f.eks. aktiv kull eller det middel som er kommersielt tilgjengelig under handelsnavnet PURAFIL®. Også den andre filterenhet 10" er fortrinnsvis sylindrisk og hul, selv om denne er innrettet til å gjennomstrømmes av til-førselsluften i en retning utenfra og innad. Den nevnte adsor-bent eller absorbent 28 kan deretter anordnes mellom de indre og ytre sylindriske vegger 2 9, 30 som f.eks. består av papir, perforerte metallplater eller liknende, og strekker seg mellom en lukket bunn 31 og en ringformig flens 32 som omfatter en sentral åpning 33. I den utførelse som vises på fig. 5 bringes den tilførte utendørsluft i et første trinn, til å passere gjennom filterenheten 10' i en retning innenfra og utad slik at faste bestanddeler, såsom støv, sot og liknende, fraskilles i filteret før luften strømmer inn i spalterommet 19. Luften som nå er renset for faste bestanddeler, passerer deretter fra spalterommet 19 gjennom filterenheten 10" i en retning utenfra og innad hvoretter den til slutt evakueres gjennom åpningen i flensen 32. Luften tvinges til dette forløp ved hjelp av flensen 32 som ligger tettende an mot filterhusets. bakre endevegg 4. Når luften passerer gjennom sjiktet 28, f.eks. av PURAFIL®, renses den også for gassformige forurensninger, såsom karbonmonoksid fra bilavgasser.

Utførelsen som vises på fig. 5 har dessuten den fordel at gassfiltrene 10' har en lyddempende virkning på strømmen av tilførselsluft som passerer gjennom huset. I enkelte anvend-elser er gassfiltrering av luften unødvendig. I disse til-feller kan filtreringsenheten ifølge fig. 5 fortrinnsvis anvendes ved å erstatte gassfilterne med spesielle lyddempende elementer (ikke vist). I praksis kan disse lyddempende elementer som ikke har noen egentlig gassrensende virkning, bestå av sylindriske flensutstyrte nettingrør hvis yttersider er belagt med et fibrøst eller porøst materiale, såsom skumgummi, med lydabsorberende egenskaper.

Fig. 6 viser en annen alternativ utførelse hvor røret eller hylsteret 18 er demonterbart anordnet i filterhuset. Dette kan gjennomføres, f.eks. ved å utstyre røret med en første fast flens 34 på den ene ende og en andre fast flens 35 på den andre ende idet diameteren til den sistnevnte flens er noe mindre enn diameteren til åpningen 9 i endeveggen 3, mens diameteren til flensen 34 er noe større enn åpningsdiameteren. Mellom hver av flensene 34, 35 og den tilhørende endevegg 3 og 4, respektive, er det anordnet en tetningsring 36, 37, f.eks. av gummi. Ved å spenne en fastspenningsring 38 mot flensen 34 presses tetningsringene 36, 37 mot den tilhørende vegg slik at det dannes gasstette forbindelser mellom rørene og endeveggene. Siden hylstrene eller rørene 18 således er demonter-bare, kan de lettvint fjernes fra huset, f.eks. for inspeksjon og/eller utskiftning. I denne sammenheng skal det også påpekes at rørene 18, hva enten disse er fast eller demonterbart anordnet i filterhuset, kan bestå av syrefast platemetall dersom utendørsluften som skal leveres er særlig aggressiv.

Ifølge en spesiell utførelse av oppfinnelsen er det i passasjen 20 mulig å anordne én eller flere dyser hvorigjennom en væske, såsom vann, kan sprøytes på de rørformige hylsenes 18 yttersider. En slik påsprøyting av væske kan anvendes for ulike formål, f.eks. for å øke varmeoverføringseffekten gjennom de rørformige vegger ved at disse holdes rene, eller for å avkjøle tilførselsluften, slik det er beskrevet ovenfor. Den påsprøytede væske kan enten resirkuleres i et lukket rørsystem eller ledes bort gjennom bunnen av huset og ut gjennom til avløpsnettet.

Oppfinnelsen skal selvsagt ikke være begrenset kun til de utførelser som er beskrevet ovenfor og vist på tegningene. Således er det f.eks. mulig å modifisere den geometriske ut-formingen av huset 1 på mange forskjellige måter. For en lav eller flat konstruksjon av huset, er det således mulig å helt utelate sideveggene 5, 6, i hvilket tilfelle utløpsluften strømmer inn i filtreringsenheten på den ene side av rørsettet eller røroppstillingen av rør 18 og strømmer ut på den motsatte side. Videre er den sylindriske formen på filterenhetene og hylsene 18 ikke absolutt nødvendig selv om den er foretrukket i praksis. Således kan både filterenhetene og hylsene ha en tverrsnittsform som er forskjellig fra den sirkulære form, idet de til og med kan tenkes konstruert med forskjellige tverrsnittsformer. Selv om oppfinnelsen er beskrevet, både i det foranstående og i de medfølgende patentkrav, i forbindelse med behandling av luft, så skal det forstås at den oppfinneriske idé også kan anvendes i forbindelse med andre gassformige medier enn luft. Når kald luft trekkes inn fra utsiden og ledes gjennom filterhuset dannes det væskeformig kondensat på yttersiden av de varmeoverførende rør 18, med den ytterligere risiko som derved oppstår for frost eller isdannelse på disse, nemlig når luften er svært kald (f.eks. under -20°C). For å ved behov unngå faren for isdannelse er det mulig f.eks. å anordne varmeelementer på utsiden av rørene, såsom tråder eller kabler, hvormed rørene kan holdes oppvarmet. Slike varmeelementer kan også anordnes på andre måter i passasjen 20, f.eks. på eventuelt forekommende perforerte plater eller luftavbøyende plater.

Det skal også påpekes at luften som passerer gjennom filterrørene eller filterenhetene 10 kan strømme gjennom disse i en retning innenfra og ut såvel som i en retning utenfra og inn, hvilket innebærer at et filterhus ifølge oppfinnelsen kan utstyres med kun én type absorbsjonsfilter 10" som vises på fig. 5, mens man utelater den type partikkelutskillende filtre 10, 10' som anvendes ifølge utførelsen som vises på fig. 1-4 og i utførelsen ifølge fig. 5. Det skal imidlertid under-strekes at utførelsen ifølge fig. 5 er særlig foretrukket siden denne i ett og samme filterhus eller filterenhet kan ut-føre tre samtidige funksjoner, nemlig: partikkelseparasjon, gassrensing og foroppvarming.

Selv om oppfinnelsen er beskrevet ovenfor i forbindelse med en filtreringsenhet som er tiltenkt for store og mellomstore bygninger og omfatter et stort antall filtre med til-hørende hylstre, er det i praksis mulig å anvende en filtreringsenhet med ett enkelt filter og ett enkelt hylster som omslutter filteret, uten å avvike fra den oppfinneriske idé. Filtreri-ngsenheter med kun ett filter kan anvendes f.eks. i privatboliger eller andre enheter hvor det er lavt luftfor-bruk.

Claims (8)

1. Filtreringsenhet for rensing av tilførselsluft som skal forsyne bygningslokaliteter med ren temperert luft, omfattende ett i et hus (1) innmontert sett av filtre som har form av hule elementer (10) som tilført luft kan strømme gjennom under passasjen mellom innløp (9) og utløp (17) ved adskilte sider av huset, karakterisert ved at det i filterhuset er anordnet hylstre (18) hvori filterelementene (10) er innmontert og som har større dimensjoner enn selve filterelementene slik at det mellom hylstrenes (18) innsider og filterelementenes (10) utsider dannes ringformige spalterom (19) hvor den tilførte luft kan strømme igjennom under sin passasje mot det nevnte utløp (17), og at hver av hylstrene (18) er ved motsatte ender tettende forbundet til hull (9,17) i to av husets adskilte endevegger (3,4) som sammen med hylstrene og i det minste et tak (7) og en bunn (8) avgrenser en passasje (20) som er isolert fra tilførselsluften og hvorigjennom luft, f.eks. utløpsluft, med en annen temperatur enn tilførselsluften kan strømme i og for oppvarming eller av-kjøling av tilførselsluften ved varmeoverføring via hylstrene (18) .

2. Filtreringsenhet i samsvar med krav 1, karakterisert ved at såvel det enkelte filterelement (10) som de enkelte hylster (18) oppviser sylindrisk form, idet hylsteret har en diameter som 1,3-1,7 ganger større enn filterelementets (10) diameter for å gi den nevnte ringformige spalte (19) et tverrsnittsareal som i hovedsak er like stort som filterelementets (19) tverrsnittsflate.

3. Filtreringsenhet i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at det enkelte hylster (18) er demonterbart anordnet i huset (1) slik at dette fullstendig kan fjernes fra huset, f.eks. for inspeksjonsformål.

4. Filtreringsenhet i samsvar med krav 2 eller 3, karakterisert ved at i montert tilstand opp-rettholder filterelementet (10) en konsentrisk stilling i forhold til hylsteret (18).

5. Filtreringsenhet i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at den nevnte passasje (20) foruten av det nevnte tak (7), bunnen (8) og endeveggene (3,4) er avgrenset av to adskilte sidevegger (5,6) som strekker seg i en vinkel mot endeveggene (3,4) slik at det dannes et sekssidig hus som oppviser innløp (21) og utløp (22) for varmluften.

6. Filtreringsenhet i samsvar med krav 5, karakterisert ved at nevnte innløp og utløp (21,22) er plassert diametralt motsatt av hverandre, med det ene oventil og det andre nedentil på huset (1).

7. Filtreringsenhet i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at det enkelte hylster (18) er fremstilt av et tynt gassugjennomtrengelig materiale, f.eks. av en tynnplate.

8. Filtreringsenhet i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at det enkelte hylster (18) er innrettet til å oppta to filterelementer (10',10"), nemlig et første filterelement (10') som er innført ved hylsens ene ende for filtrering av faste bestanddeler hvor tilførselsluften passerer igjennom i retning innenfra og ut i spalterommet (19) og et andre filterelement (10") som er innført ved hylsens motsatte ende for fjerning av gassformige forurensninger fra tilførselsluften hvor tilførselsluften fra det nevnte spalterom passerer igjennom i retning utenfra og inn for til slutt å evakueres via filterelementets åpning (33) .