NO773822L

NO773822L - HEAT RECYCLING SYSTEM.

Info

Publication number: NO773822L
Application number: NO773822A
Authority: NO
Inventors: Aake Ahlrot; Per-Aake Strandsaeter
Original assignee: Svenska Flaektfabriken Ab
Priority date: 1976-11-09
Filing date: 1977-11-08
Publication date: 1978-05-10
Also published as: SE402486B; NL7712166A; SE7612472L; FI773363A7; DK497777A; FR2370238A1

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår et varmegjenvinningsanlegg ved ventilasjonssystemer med forsert tilførsel og bortledning av henholdsvis innkommende og avgående luft, inneholdende en innretning til indirekte å varmeveksle den avgående luft med den innkommende luft, samt en innretning til automatisk avisning av varmevekslerinnretningen. The present invention relates to a heat recovery system for ventilation systems with forced supply and discharge of incoming and outgoing air, respectively, containing a device for indirectly heat exchanging the outgoing air with the incoming air, as well as a device for automatic de-icing of the heat exchanger device.

Av hensyn til de høye energipriser legger man ved oppfør-else av nye bygninger stor vekt på å gjøre disse tette og varme-isolere dem godt. Der går dermed temmelig liten energi med til oppvarmning av bygningene, og varmeinnholdet i brukt ventila-sjonsluft utgjør en vesentlig andel av den totale energi som be-høves til oppvarmningsformål. For å oppnå en ventilasjon som krever lite energi, men samtidig er effektiv, har der vært ut-viklet ventilasjonssystemer med forsert tilførsel og bortføring av henholdsvis innkommende og avgående luft og med en varme-veksleranordning til gjenvinning av energi fra den avgående luft ved varmeveksling av denne med innkommende luft. Til tross for anvendelsen av en slik gjenvinning av varme fra den avgående luft innebærer ventilasjonen imidlertid alltid et visst energitap, og det er derfor ønskelig å kunne avpasse ventilasjonen etter de i hvert tilfelle eksisterende behov, f.eks. å kunne opprettholde bare små ventilasjonsluftstrømmer, såkalt spareventilasjon, når vedkommende bygning står tom. Due to the high energy prices, when constructing new buildings, great emphasis is placed on making them tight and thermally insulating them well. Relatively little energy is thus used to heat the buildings, and the heat content in used ventilation air constitutes a significant proportion of the total energy required for heating purposes. In order to achieve ventilation that requires little energy, but at the same time is efficient, ventilation systems have been developed with forced supply and removal of incoming and outgoing air, respectively, and with a heat exchanger device for recovering energy from the outgoing air by heat exchange of this with incoming air. Despite the use of such recovery of heat from the outgoing air, however, the ventilation always involves a certain energy loss, and it is therefore desirable to be able to adapt the ventilation to the existing needs in each case, e.g. to be able to maintain only small ventilation air flows, so-called economy ventilation, when the relevant building is empty.

Den avgående luft har ofte et høyt innhold av fuktighetThe outgoing air often has a high moisture content

som ved lave yttertemperaturer og dermed lave temperaturer på innkommende luft er tilbøyelig til å kondensere ut i varmevekslerinnretningen og der t.o.m. danne is. Kraftige isbelegg which at low outside temperatures and thus low temperatures of the incoming air is prone to condense out in the heat exchanger device and there even form ice. Heavy ice coatings

på overflaten av kanalene for avgående luft fører til nedsatt virkningsgrad hos varmevekslerinnretningen og til svekket strømning av avgående luft, noe som medfører energitap og for-ringet ventilasjon. For å unngå de ulemper som knytter seg til slik isdannelse/har det vært foreslått å tørke den avgående luft før den ankommer til varmevekslerinnretninger^så snart der fore-ligger risiko for isdannelse, vanligvis ved yttertemperaturer på 0°C eller like under. Derved mister man imidlertid i mange tilfeller ved lave yttertemperaturer altså når der er størst behov for varmegjenvinning fra avgående luft, en vesentlig del av den energi som kan frigjøres ved utkondensering av vanndamp fra avgående luft. on the surface of the ducts for outgoing air leads to a reduced efficiency of the heat exchanger device and to a weakened flow of outgoing air, which results in energy loss and reduced ventilation. In order to avoid the disadvantages associated with such ice formation, it has been proposed to dry the outgoing air before it arrives at heat exchanger devices as soon as there is a risk of ice formation, usually at outside temperatures of 0°C or just below. In many cases, however, at low outside temperatures, i.e. when there is the greatest need for heat recovery from outgoing air, a significant part of the energy that can be released by condensation of water vapor from outgoing air is thereby lost.

For å gjøre det mulig å gjenvinne varme mer fullstendig fra avgående luft har det tidligere også.vært foreslått i tilfellet av isdannelse i kanalene for avgående luft i varmevekslerinnretningen å avise disse ved å varme opp den tilførte luft i.en forvarmer før den kommer inn i varmevekslerinnretningen^ og å sette denne forvarmer i og ut av funksjon ved hjelp av en trykk-følsom omkobler som avføler trykket over varmevekslerinnretningen på siden for avgående luft og innkobler forvarmeren når dette trykkfall overstiger en gitt verdi. Blant ulemper ved et slikt styresystem kan nevnes at vedkommende trykkfølsomme omkoblerehar liten presisjon og dessuten er kostbare. Videre krever et slikt styresystem at strømningen av avgående luft normalt er konstant, så det ikke kan benyttes i forbindelse med ventilasjonssystemer som f.eks. muliggjør spareventilasjon^og heller ikke tillater etteromstilling av ventilasjonsluftinntak og -uttak etter skjønn og smak i forskjellige deler av vedkommende bygning, da slike omstillinger innvirker på strømningen av avgående luft. In order to make it possible to recover heat more completely from outgoing air, it has previously also been proposed in the case of ice formation in the channels for outgoing air in the heat exchanger device to de-ice them by heating the supplied air in a pre-heater before it enters the the heat exchanger device^ and to put this preheater on and off by means of a pressure-sensitive switch which senses the pressure above the heat exchanger device on the outgoing air side and switches the preheater on when this pressure drop exceeds a given value. Among the disadvantages of such a control system can be mentioned that the relevant pressure-sensitive switches have little precision and are also expensive. Furthermore, such a control system requires that the flow of outgoing air is normally constant, so it cannot be used in connection with ventilation systems such as e.g. enables energy-saving ventilation^and also does not allow subsequent adjustment of ventilation air intakes and outlets according to discretion and taste in different parts of the relevant building, as such adjustments affect the flow of outgoing air.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er derfor å skaffe et nytt, enkelt og billig, men allikevel pålitelig arrangement hvormed de ovenfor omtalte ulemper i det minste i vesentlig grad blir eliminert. The purpose of the present invention is therefore to provide a new, simple and cheap, but nevertheless reliable arrangement with which the above-mentioned disadvantages are at least largely eliminated.

Med sikte på dette går oppfinnelsen ut på at et anleggWith a view to this, the invention is based on a plant

av den innledningsvis angitte art innbefatter organer som arbeider i avhengighet av temperaturen i den fra varmevekslerinnretningen utgående innkommende luft for å aktivere avisningsinnretningen når denne temperatur underskrider en på forhånd be- of the type indicated at the outset includes devices that work depending on the temperature of the incoming air coming out of the heat exchanger device to activate the de-icing device when this temperature falls below a predetermined

stemt første verdi. Herved kan det på enkel måte sikres at avisningsinnretningen bare blir innkoblet når og i den utstrekning der er behov for avisning, og systemet er ufølsomt for variasjoner i strømmene av innkommende og avgående luft, dvs. tillater spareventilasjon og omstilling av ventilasjons-inntak og -uttak i den bygning det er installert i. Den nevnte temperaturverdi blir i hvert særskilt tilfelle valgt slik at avisningsinnretningen trer i funksjon bare når temperaturen av den fra varmevekslerinnretningen utgående innkommende luft er så lav at den tyder på sjenerende isdannelse i varmevekslerinnretningens kanaler for avgående luft. I praksis blir denne temperatur fordelaktig valgt innen området 8 - 12°C og fortrinnsvis innstilt på ca. 10°C. Derved vil fuktigheten i den avgående luft, særlig i den koldere årstid, i stor utstrekning kondensere i kontakt med veggene i varmevekslerinnretningens kanaler for avgående luft og avgi sitt varmeinnhold til den innkommende luft via disse vegger, og der kan foreligge så lave utelufttemperaturer som -12 - -15°C innen temperaturen av den varmevekslede innkommende luft er sunket til den temperatur som er innstilt for aktivering av avisningsinnretningen. voted first value. In this way, it can be ensured in a simple way that the de-icing device is only switched on when and to the extent that de-icing is needed, and the system is insensitive to variations in the flows of incoming and outgoing air, i.e. allows saving ventilation and adjustment of ventilation intakes and outlets in the building it is installed in. The aforementioned temperature value is chosen in each particular case so that the de-icing device comes into operation only when the temperature of the incoming air coming out of the heat exchanger device is so low that it indicates annoying ice formation in the heat exchanger device's outgoing air ducts. In practice, this temperature is advantageously chosen within the range 8 - 12°C and preferably set at approx. 10°C. Thereby, the moisture in the outgoing air, especially in the colder season, will condense to a large extent in contact with the walls of the heat exchanger device's channels for outgoing air and release its heat content to the incoming air via these walls, and there can be outside air temperatures as low as -12 - -15°C before the temperature of the heat-exchanged incoming air has dropped to the temperature set for activation of the de-icing device.

Som avisningsinnretning anvendes med fordel en forvarmer for innkommende luft plassert foran varmevekslerinnretningen og innrettet til å opphetes på elektrisk vei eller f.eks. ved hjelp av varmt vann eller varmluft. For å muliggjøre enkel og pålitelig inn- og utkobling av denne forvarmer innbefatter det nevnte aktiveringsorgan fortrinnsvis en termisk omkobler hvis tempera-turføler omspyles av den fra varmeveksleren utgående innkommende luft, og omkobleren kan da inngå i en manøvreringsstrømkrets til inn- og utkobling av forvarmeren elle^når denne har elektrisk opphetning, direkte i forvarmerens strømforsyningskrets. As a de-icing device, a pre-heater for incoming air placed in front of the heat exchanger device and designed to be heated electrically or e.g. using hot water or hot air. In order to enable simple and reliable switching on and off of this preheater, the said activation device preferably includes a thermal switch whose temperature sensor is flushed by the incoming air coming from the heat exchanger, and the switch can then be included in a maneuvering circuit for switching on and off the preheater or ^when this has electric heating, directly in the preheater's power supply circuit.

For å ta hensyn til slike ekstreme tilfeller hvor effekten av forvarmeren for innkommende luft ikke er tilstrekkelig til alene å avise varmevekslerinnretningen under fortsatt luftinn-strømning, blir der med fordel anordnet organer til å avbryte eller redusere forseringen av den innkommende luft når temperaturen i den fra varmeveksleren utgående innkommende luft underskrider en på forhånd bestemt annen verdi som er lavere enn den nevnte første temperaturverdi. Dermed vil avisningen av varmevekslerinnretningen bli fremmet eller i sin helthet besørget av den forholdsvis varme avgående luft som strømmer gjennom varme vekslerinnretningen på avgangsluftsiden. Den nevnte annen temperatur velges hensiktsmessig slik at den ligger 2 - 5°C under den nevnte første temperatur. Organene til å redusere eller avbryte forseringen av innkommende luft innbefatter hensiktsmessig en termisk omkobler hvis temperaturføler omspyles av den fra varmevekslerinnretningen utgående innkommende luft, In order to take into account such extreme cases where the effect of the preheater for incoming air is not sufficient to alone defrost the heat exchanger device during continued air inflow, devices are advantageously arranged to interrupt or reduce the forcing of the incoming air when the temperature in it from the incoming air leaving the heat exchanger falls below a predetermined other value which is lower than the mentioned first temperature value. Thus, the de-icing of the heat exchanger device will be promoted or entirely provided by the relatively warm outgoing air that flows through the heat exchanger device on the exhaust air side. The said second temperature is suitably chosen so that it lies 2 - 5°C below the said first temperature. The means for reducing or interrupting the forcing of incoming air conveniently include a thermal switch whose temperature sensor is flushed by the incoming air exiting from the heat exchanger device,

og som inngår i strømforsyningskretsen eller i en manøvrerings-strømkrets for en elektrisk drevet innretning som bevirker den forserte strømning av den innkommende luft. and which is included in the power supply circuit or in a maneuvering current circuit for an electrically driven device which causes the forced flow of the incoming air.

Som eksempel vil en foretrukken form for et anlegg ifølge oppfinnelsen bli beskrevet i det følgende under henvisning til tegningen, som viser anlegget i perspektivriss og med visse deler brukket bort for at konstruksjonen skal fremgå tydeligere. As an example, a preferred form of a facility according to the invention will be described in the following with reference to the drawing, which shows the facility in perspective view and with certain parts broken away so that the construction can appear more clearly.

Det viste anlegg innbefatter en kasseformet kapsel 10 som fortrinnsvis er forsynt med avtagbart lokk og/eller sidestykke for å tillate adkomst til de inneholdte komponenter. I kapselens endevegger er der anordnet inn- og utløp 11, 12 for avgående luft samt inn- og utløp 13, 14 for innkommende luft. Kapselen 10 er hensiktsmessig varmeisolert for å kunne anbringes i et uopp-varmet rom og inneholder en varmeveksler 15 som er oppbygget av skiftevis plane og korrugerte blikk, hvorav de sistnevnte er plassert slik at bølgeryggene og -dalene i hvert korrugert blikk løper vinkelrett mot rygger og daler i tilgrensende korrugerte blikk. Herved blir der dannet kryssende kanaler 16 og 17 for henholdsvis innkommende og avgående luft. Fra kapselens endevegger til varmeveksleren strekker der seg horisontale vegg-elementer 18, 19 hvorved den avgående og den innkommende luft blir tvunget til under virkningen av vifter 20, 21 å strømme innbyrdes adskilt gjennom varmeveksleren 15 på den måte som er antydet med stiplede piler. 22 og 23 betegner filtre hvor støv etc. blir filtrert fra den innkommende og den avgående luft foran varmeveksleren. The device shown includes a box-shaped capsule 10 which is preferably provided with a removable lid and/or side piece to allow access to the contained components. In the end walls of the capsule there are inlets and outlets 11, 12 for outgoing air and inlets and outlets 13, 14 for incoming air. The capsule 10 is suitably thermally insulated in order to be placed in an unheated room and contains a heat exchanger 15 which is made up of alternately flat and corrugated sheets, the latter of which are placed so that the wave ridges and valleys in each corrugated sheet run perpendicular to the ridges and valleys in adjacent corrugated sheets. Hereby, intersecting channels 16 and 17 are formed for incoming and outgoing air, respectively. Horizontal wall elements 18, 19 extend from the end walls of the capsule to the heat exchanger, whereby the outgoing and incoming air are forced under the action of fans 20, 21 to flow separately from each other through the heat exchanger 15 in the manner indicated by dashed arrows. 22 and 23 denote filters where dust etc. is filtered from the incoming and outgoing air in front of the heat exchanger.

I varmeveksleren 15 blir den forholdsvis varme avgående luft, som via ikke viste ledninger og luftuttak i en bygning ledes til innløpet 11, varmevekslet med den innkommende luft som via ikke viste friskluftinntak og ledninger strømmer til innløpet 13. In the heat exchanger 15, the relatively warm outgoing air, which is led to the inlet 11 via not shown lines and air outlets in a building, is heat exchanged with the incoming air which flows to the inlet 13 via not shown fresh air intakes and lines.

Den med den innkommende luft varmevekslede avgående luft går bort gjennom utløpet 12 til atmosfæren via ikke viste ledninger, mens den innkommende luft; etter å være varmet opp av den avgående luft The outgoing air, heat-exchanged with the incoming air, goes away through the outlet 12 to the atmosphere via lines not shown, while the incoming air; after being heated by the outgoing air

i varmeveksleren;via ikke viste ledninger og tilførsels-in the heat exchanger; via not shown lines and supply

organer tilføres bygningen. Vann utkondensert fra den avgående luft ved senkningen av dennes temperatur i varmeveksleren passerer nedover i kanalene 17 og ledes ut fra kapselen 10 gjennom et utløp 24. bodies are added to the building. Water condensed from the outgoing air by lowering its temperature in the heat exchanger passes downwards in the channels 17 and is led out of the capsule 10 through an outlet 24.

Til å forhindre vesentlig isdannelse i varmevekslerens kanaler 17 for avgående luft ved lave utetemperaturer tjener en avisningsinnretning 25 som i det viste utførelseseksempel ut-gjøres av en elektrisk oppvarmet varmekveil som ved behov via ledninger 26, 27 får elektrisk strøm tilført fra en ikke vist strømkilde. Kveilen danner forvarmer til oppvarmning av den innkommende luft innen denne når varmeveksleren. Også viftene 20, 21 har elektrisk drift, og strømforsyningsledninger til viften 20 for innkommende luft er antydet ved 28 og 29. To prevent significant ice formation in the heat exchanger's ducts 17 for outgoing air at low outdoor temperatures, a de-icing device 25 is used, which in the embodiment shown consists of an electrically heated heating coil which, if necessary, is supplied with electric current via lines 26, 27 from a power source not shown. The coil forms a preheater for heating the incoming air before it reaches the heat exchanger. The fans 20, 21 are also electrically operated, and power supply lines to the fan 20 for incoming air are indicated at 28 and 29.

Over luftinntaket til viften for innkommende luft er der plassert temperaturfølere 30, 31 og to termiske omkoblere ellerminimumstermostater som via ledningspar 32 resp. 33 er innkoblet i strømtilførselskretsene for viften 20 resp. forvarmeren 25 for innkommende luft for, når temperaturen av den fra varmeveksleren 15 utgående tilførte luft underskrider visse verdier, Temperature sensors 30, 31 and two thermal switches or minimum thermostats are located above the air intake of the fan for incoming air, which via wire pairs 32 or 33 is connected in the power supply circuits for the fan 20 or the preheater 25 for incoming air for, when the temperature of the air supplied from the heat exchanger 15 falls below certain values,

å slutte strømforsyningskretsen til forvarmeren 25 resp. bryte forsyningskretsen til viften for innkommende luft eller inn-stille denne vifte på et lavere omdreiningstall. Omkobleren 31 velges hensiktsmessig slik at den kobler forvarmeren 25 for innkommende luft inn når den nevnte temperatur av denne luft underskrider ca. 10°C, mens omkobleren 30 hensiktsmessig velges slik at den utkobler viften for innkommende luft eller senker dens omdreiningstall når den nevnte temperatur på den innkommnde luft underskrider ca. 8°C. For å forhindre vibrering av om-koblerne kan man hensiktsmessig gi disse en slik iboende treg-het at de bryter strømmen til forvarmeren for innkommende luft resp. slutter strømmen til viften for innkommende luft først etter en viss tid eller ved en temperatur som med en eller noen få grader overstiger den temperatur hvor de bevirker innkobling av forvarmeren resp. utkobling av viften. Herved blir der i de fleste tilfeller sikret fullstendig avisning av varmeveksleren i løpet av bare én innkoblingssyklus for forvarmeromkob-lerén. eller for såvel forvarmeromkobleren. som omkobleren for viften for innkommende luft. to close the power supply circuit to the preheater 25 or break the supply circuit to the fan for incoming air or set this fan to a lower speed. The switch 31 is suitably selected so that it switches the preheater 25 for incoming air on when the said temperature of this air falls below approx. 10°C, while the switch 30 is suitably selected so that it switches off the fan for incoming air or lowers its speed when the aforementioned temperature of the incoming air falls below approx. 8°C. In order to prevent the switches from vibrating, one can expediently give them such an inherent inertia that they interrupt the flow to the preheater for incoming air or the current to the fan for incoming air only stops after a certain time or at a temperature that by one or a few degrees exceeds the temperature at which they cause the pre-heater to switch on or switching off the fan. Hereby, in most cases, complete de-icing of the heat exchanger is ensured during just one switch-on cycle for the pre-heater compartment coupler. or for both the preheater compartment switch. such as the switch for the incoming air fan.

Det beskrevne arrangement er billig og dessuten meget pålitelig, idet det fungerer sikkert uavhengig av variasjoner i strømningen i avgående luft og av variasjoner i denne lufts fuktighetsinnhold, så det kan sikres at forvarmning av innkommende luft i det vesentlige bare skjer når kraftig isdannelse i varmevekslerens kanaler for avgående luft gjør det nødvendig. The described arrangement is cheap and, moreover, very reliable, as it works reliably regardless of variations in the flow of outgoing air and of variations in the moisture content of this air, so it can be ensured that preheating of incoming air essentially only occurs when severe ice formation occurs in the heat exchanger's channels for outgoing air makes it necessary.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til det utførelseseksempel som er beskrevet ovenfor og vist på tegningen, idet utførelsen kan modifiseres på vilkårlig måte innen rammen av oppfinnelses-tanken slik den er angitt i patentkravene. Såvel kan de nevnte omkoblere inngå i manøvreringsstrømkretser til inn- og utkobling av avisningsinnretningen resp. til inn- og utkobling av viften The invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawing, as the embodiment can be modified in any way within the framework of the inventive concept as stated in the patent claims. The aforementioned switches can also be included in maneuvering current circuits for switching on and off the de-icing device or for switching the fan on and off

for innkommende luft. eller til endring av dennes omdreiningstall. Videre kan den omkobler som er tilknyttet avisningsinnretningen, være samordnet med et fortrinnsvis innstillbart tids-bestemmende organ eller en maksimumstermostat som bevirker eller tillater innkobling av viften for innkommende luft eller høyning av dennes omdreiningstall først etter at der er forløpet en viss tid fra utkoblingen av viften for innkommende luft eller senkningen av dennes omdreiningstal^ resp. etter at den varmevekslede innkommende luft har nådd en viss temperatur som over-skrider den nevnte annen temperatur. Sluttelig kan man ifølge en alternativ utførelsesform for oppfinnelsen la forskjellige seksjoner av varmeveksleren være forsynt med hver sin avisningsinnretning og la disse være aktiverbare hver for seg ved hjelp av tilhørende aktiveringsorganer som arbeider i avhengighet av temperaturen i den innkommende luft som går ut fra de respektive seksjoner. for incoming air. or to change its speed. Furthermore, the switch connected to the de-icing device can be coordinated with a preferably adjustable time-determining device or a maximum thermostat which causes or allows the fan to be switched on for incoming air or its speed to be increased only after a certain time has elapsed from the fan being switched off for incoming air or the lowering of its rotational speed^ resp. after the heat-exchanged incoming air has reached a certain temperature that exceeds the mentioned other temperature. Finally, according to an alternative embodiment of the invention, different sections of the heat exchanger can each be provided with their own de-icing device and let these be activated separately by means of associated activation means that work in dependence on the temperature of the incoming air coming out of the respective sections .

Claims

1. Heat recovery plant for ventilation systems with forced supply and removal of incoming and outgoing air respectively, including a device (15) for indirectly heat exchanging the outgoing air with the incoming air, and a device 25 for automatic deicing of the heat exchanger device, characterized by means 131, 33) which works in dependence on the temperature of the air supplied from the heat exchanger device (15) to activate the de-icing device (25) when this temperature falls below a predetermined first value.

2. Installation as specified in claim 1, characterized in that activation means (31, 33) include a thermal switch whose temperature sensor (31) is flushed by the air supplied from the heat exchanger device (15), and which is included in the power supply circuit (26, 27 , 33) for an electrically heated preheater (25) for incoming air arranged in front of the heat exchanger device.

3. Installation as stated in claim 1, characterized in that the activation means (31, 33) include a thermal switch whose temperature sensor (31) is flushed by the air supplied from the heat exchanger device, and which forms part of a maneuvering power circuit for an electric maneuverable preheater for incoming air arranged in front of the heat exchanger device.

4.. Installation as stated in claim 1, 2 or 3, characterized by means (30, 32) to interrupt or reduce the forcing of incoming air when the temperature of the air supplied from the heat exchanger device (15) falls below a predetermined other value which is lower than the mentioned first temperature value.

5. Installation as stated in claim 4, characterized in that said organs (30, 32) for interrupting or reducing the forcing of incoming air include a thermal switch whose temperature sensor (30) is flushed by the air supplied from the heat exchanger device (15) , and which is included in the power supply circuit (28, 29, 32) or a maneuvering current circuit for an electrically driven device (20) which causes a forced flow of incoming air.