PL226265B1 - Urządzenie wentylacyjne z płytowym wymiennikiem ciepła - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest rekuperator grawitacyjny płytowy wykorzystujący ciąg w kominie wentylacyjnym do skierowania wychodzącego z budynku kanałem (2) ciepłego powietrza w dół z przestrzeni (7) między płytami rekuperatora, rozdzielonymi przegrodami (9), ze szczelinami, gdzie oddając ciepło a więc będąc coraz cięższe, opada bardzo wolno i wpada do przestrzeni (12), skąd jest zasysane na zewnątrz przez komin wentylacyjny kanałem (5). Stworzone podciśnienie w budynku, zasysa kanałem (4) zimne zewnętrzne powietrze do przestrzeni (10), dalej przez szczeliny unosi się w górę, jako coraz lżejsze po odebraniu ciepła i wpada do przestrzeni (8) a przez kanał (3) do budynku. Przestrzenie (7 i 8) rozdzielone są blaszaną przegrodą (6),która dodatkowo dogrzewa powietrze w przestrzeni (8). Podobnie dolna przegroda (11) rozdziela przestrzenie (10 i 12) i dogrzewa dodatkowo wpadające zimne powietrze do przestrzeni (10). Cały rekuperator może być częścią ściany zewnętrznej, a więc niewidoczny i niewymagający zasilania elektrycznego.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie wentylacyjne z płytowym wymiennikiem ciepła odzyskujące energię cieplną od zużytego powietrza wypływającego z budynku.

Znane i stosowane na rynku rekuperatory, głównie krzyżowe, potrzebują stałego zasilania energią elektryczną, co stanowi spory koszt. Klasyczna wentylacja grawitacyjna wykorzystuje ciąg kominowy jednocześnie cała energia cieplna wyrzucanego powietrza uchodzi przez komin wentylacyjny.

Celem zgłoszonego rozwiązania jest uniezależnienie się od energii elektrycznej i połączenie zalet obu systemów wentylacyjnych. Urządzenie wentylacyjne z płytowym wymiennikiem ciepła jako rekuperatorem, przy czym wymiennik ciepła jest wymiennikiem przeciwprądowym, który na przeciwległych stronach ma cztery zbiorcze komory powietrzne, po dwie na stronę, z których jedna jest komorą wlotową, a druga komorą wylotową, przy czym te komory są usytuowane obok siebie poprzez oddzielenie przegrodą, według wynalazku charakteryzuje się tym, że metalowe płyty wymiennika są ustawione pionowo, a elementy dystansowe między tymi płytami są utworzone w postaci zespołów z dwoma dwuramiennymi ramami, które są w obszarach naroży płyt oddalone od siebie, co stanowi połączenia przestrzeni utworzonych między płytami ze zbiorczymi komorami powietrznymi, przy czym dla przepływu zużytego powietrza komora wlotowa jest usytuowana na górze wymiennika i jest połączona z kanałem doprowadzającym powietrze z pomieszczeń budynku, a komora wylotowa jest usytuowana na dole wymiennika i jest połączona za pomocą kanału pośredniego z kanałem wentylacyjnym, wyprowadzającym powietrze na zewnątrz budynku, natomiast dla przepływu świeżego powietrza komora wlotowa jest usytuowana na dole wymiennika i jest połączona za pomocą kanału pośredniego, korzystnie poprzez gruntowy wymiennik ciepła, z czerpnią powietrza, a komora wylotowa jest usytuowana na górze wymiennika i jest połączona z kanałem wyprowadzającym powietrze do pomieszczeń budynku, dodatkowo wymiennik ciepła jest wyposażony w grawitacyjny wentylator w postaci zespołu wirników osadzonych na wspólnej osi i umieszczonych oddzielnie wewnątrz kanałów pośrednich oraz ma uchylne klapy.

Korzystnie komora wlotowa zużytego powietrza, jest oddzielona od komory wylotowej świeżego powietrza pionową przegrodą wykonaną z blachy, korzystnie z blachy pofalowanej. Korzystnie komora wlotowa świeżego powietrza, jest oddzielona od komory wylotowej zużytego powietrza pionową przegrodą wykonaną z blachy, korzystnie z blachy pofalowanej. Korzystnie wymiennik ciepła jest dostosowany do zawieszenia na zewnętrznej ścianie budynku albo jest dostosowany do zamontowania jako fragment tej ściany.

Korzystnie pierwsza klapa jest zamontowana na kanale pośrednim między gruntowym wymiennikiem ciepła a wirnikiem i jest sterowana termostatem albo elektronicznie, zaś druga klapa jest zamontowana na tym samym kanale pośrednim, ale między wirnikiem a komorą wlotową świeżego powietrza, natomiast trzecia klapa jest zamontowana na zewnętrznej ścianie komory wylotowej świeżego powietrza.

Zaproponowane urządzenie nie tylko odzyskuje energię cieplną z wywiewanego powietrza, ale dodatkowo jako uniezależnione od energii elektrycznej przyczynia się do dalszych energetycznych oszczędności.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wymiennik ciepła według zgłoszonego rozwiązania, fig. 2 przedstawia przykład zgłoszonego urządzenia z wymiennikiem ciepła zamontowanym jako fragment zewnętrznej ściany budynku, z pokazanym przepływem zużytego powietrza, fig. 3 przedstawia ten sam przykład zgłoszonego urządzenia jak na fig. 2, ale z pokazanym przepływem świeżego powietrza i wyposażonego w gruntowy wymiennik ciepła, fig. 4 przedstawia inny przykład zgłoszonego urządzenia z wymiennikiem ciepła zamontowanym na zewnętrznej ścianie budynku, z pokazanym przepływem zużytego powietrza, fig. 5 i fig. 6 przedstawiają w rzutach poziomym i pionowym zgłoszone urządzenie, z pokazanym grawitacyjnym wentylatorem i zespołem klap.

Figura 1 przedstawia urządzenie wentylacyjne z płytowym wymiennikiem ciepła (1) jako rekuperatorem, przy czym wymiennik ciepła jest wymiennikiem przeciwprądowym, który na przeciwległych stronach ma cztery zbiorcze komory powietrzne, po dwie na stronę (7) i (8) oraz (10) i (12), z których jedna jest komorą wlotową, a druga wylotową, przy czym te komory są usytuowane obok siebie poprzez oddzielenie przegrodami (6) i (11), według wynalazku charakteryzuje się tym, że metalowe płyty wymiennika są ustawione pionowo, a elementy dystansowe (9) miedzy tymi płytami są utworzone w postaci zespołów z dwoma dwuramiennymi ramami, które są w obszarach naroży płyt oddalone od

PL 226 265 B1 siebie, co stanowi połączenia przestrzeni utworzonych między płytami ze zbiorczymi komorami powietrznymi, przy czym dla przepływu zużytego powietrza komora wlotowa (7) jest usytuowana na górze wymiennika i jest połączona z kanałem (2) doprowadzającym zużyte powietrze z pomieszczeń budynku, a komora wylotowa (12) jest usytuowana na dole wymiennika i jest połączona za pomocą kanału pośredniego (5) z kanałem wentylacyjnym (13), wyprowadzającym powietrze na zewnątrz budynku, natomiast dla przepływu świeżego powietrza komora wlotowa (10) jest usytuowana na dole wymiennika i jest połączona za pomocą kanału pośredniego (4), korzystnie poprzez gruntowy wymiennik ciepła (14), z czerpnia powietrza (15), co przedstawia fig. 3, a komora wylotowa (8) jest usytuowana na górze wymiennika i jest połączona z kanałem (3) wyprowadzającym powietrze do pomieszczeń budynku, dodatkowo wymiennik ciepła jest wyposażony w grawitacyjny wentylator w postaci zespołu wirników (19, 20) osadzonych na wspólnej osi (18) i umieszczonych oddzielnie wewnątrz kanałów pośrednich (4) i ( 5) oraz ma uchylne klapy (21, 22, 23).

Komora wlotowa zużytego powietrza (7), jest oddzielona od komory wylotowej świeżego powietrza (8) pionową przegrodą (6) wykonaną z blachy, korzystnie z blachy pofalowanej. Komora wlotowa świeżego powietrza (10), jest oddzielona od komory wylotowej zużytego powietrza (12) przegrodą pionową (11) wykonaną z blachy, korzystnie z blachy pofalowanej.

Wymiennik ciepła jest dostosowany do zawieszenia na zewnętrznej ścianie budynku, z możliwością podłączenia do istniejących kanałów wentylacyjnych (17) i kominów (16), co przedstawia fig. 4, albo jest dostosowany do zamontowania jako fragment tej ściany, co przedstawia fig. 2.

Pierwsza klapa (22) jest zamontowana na kanale pośrednim (4) między gruntowym wymiennikiem ciepła a wirnikiem (20) i jest sterowana termostatem albo elektronicznie, co przedstawia fig. 5, zaś druga klapa (23) jest też zamontowana na tym samym kanale pośrednim, ale między wirnikiem (20) a komorą wlotową świeżego powietrza (10), co przedstawia fig. 6. Trzecia klapa (21) jest zamontowana na zewnętrznej ścianie komory wylotowej świeżego powietrza (8), co przedstawia fig. 5.

Powietrza ciepłe zużyte z budynku i zimne z zewnątrz przepływają naprzemiennie między wieloma płytami rozdzielonymi przegrodami (9) i się nie mieszają. Każda przegroda ma dwa otwory szczelinowe i tak ustawione, że jeśli górny jest z lewej strony to dolny musi być z prawej strony. Kolejna przegroda jest ustawiona odwrotnie tj. górna szczelina z prawej strony a dolna z lewej. Ciepłe powietrze z budynku wpadając przez otwór (2) do komory wlotowej zużytego powietrza (7) wpada w szczeliny w co drugiej przegrodzie. Wpadając w szczelinę zużytego powietrza (7) wpada w szczeliny w co drugiej przegrodzie. Wpadając w szczelinę opadł w dół między dwiema zimnymi płytami i oddaje swoje ciepło. Oddając ciepło staje się coraz cięższe, opada naturalnie w dół, przechodzi przez dolne szczeliny po prawej stronie i wpada do komory wylotowej zużytego powietrza (12). Z tej komory już schłodzone zużyte powietrze, przez otwór (5) zasysane jest przez komin (13) na zewnątrz. Wyciągane powietrze przez komin (13) powoduje podciśnienie w budynku, a więc zasysanie zimnego zewnętrznego powietrza przez otwór (4) do komory wlotowej świeżego (10) i przez szczeliny do góry między ciepłymi płytami. Zimie powietrze wpadając między cieple płyty, początkowo jako cięższe rozchodzi się na szerokość całej przegrody. Stopniowo odbiera ciepło od sąsiednich płyt i jako coraz cieplejsze zarazem coraz lżejsze, unosi się do góry. Zasysane podciśnieniem w budynku, wpada do komory świeżego powietrza (8), a następnie przez otwór (3) do wnętrza budynku.

Figura 5 przedstawia dodatkowy powód wchodzenia zimnego powietrza do urządzenia, poprzez wymuszenie przepływu powietrza obracającym się wirnikiem (20), który jest na wspólnej osi (18) z wirnikiem (19) obracającym się pod wpływem przepływu wyrzucanego powietrza do komina (13). Ciąg w kominie może być wzmocniony obrotową nasadą komina. Skrzydła wirnika (19) to są odwrotnie ustawione niż wirnika (20) co dziali jak turbosprężarka w samochodach.

Im więcej płyt i im szersze przegrody tym wolniej przepływa między nimi powietrze i tym skuteczniej oddaje ciepło. Płyty mogą też być z folii, najlepiej aluminiowej rozdzielone w środku małymi krążkami dystansowymi. W rozwiązaniu według wynalazku powietrze między płytami przesuwa się bardzo powoli, w przeciwieństwie do klasycznych rekuperatorów. Pionowa przegroda (11) wykonana z blachy wstępnie dogrzewa zimne wpadające powietrze do komory (10) ponieważ styki się z ciepłym powietrzem w komorze (12). Podobnie przegroda (6) dodatkowo dogrzewa powietrze w komorze (8) ponieważ styka się z powietrzem ciepłym w komorze (7).

Urządzenie jest prawie bezobsługowe, niewymagające zasilania energią elektryczną i możliwe do zautomatyzowania. W wyjątkowych sytuacjach czy też potrzebach, istnieje możliwość uruchamiania dodatkowego napędu elektrycznego na oś (18) wspomaganego np. panelami fotowoltaicznymi.

PL 226 265 B1

W okresach nieobecności mieszkańców w budynku, otwory (2) i (3) mogą być zamykane zasuwami poprzez centralę elektroniczną.

Figura 5 przedstawia sytuację, gdy temperatura zewnętrzna będzie miedzy +2 C a +18 C, to wtedy może być uniesiona klipa (22) poprzez np. termostat. Wtedy zewnętrzne powietrze omija gruntowy wymiennik ciepła pozwalając mu się zregenerować, a wirnik (20) wtłacza powietrze bezpośrednio z zewnątrz wpadające pod uchyloną klipą (22) do otworu (4). W temperaturach miedzy +18 C a +24 C może być uchylana klapa (21, 22) z równoczesnym uchyleniem klapy (23), wtedy ciepłe powietrze zewnętrzne wpadnie bezpośrednio do komory wylotowej świeżego powietrza (8) i dalej przez otwór (3) do wnętrza budynku. W tym czasie wirnik (20) mimo ciągłej pracy będzie zasysał powietrze przez uchyloną klapę (22) i wydmuchiwał przez uchyloną klapę (23). W temperaturach powyżej +24 C można zamknąć klapy (21, 22 i 23) i schładzać powietrze wewnątrz budynku poprzez skierowania do urządzenia powietrza z gruntowego wymiennika ciepła.

Prostota działania urządzenia pozwoli zmniejszyć koszt jego wykonania, a zarazem zwiększyć dostępność użytkownikom. Nieskomplikowana budowa i powtarzalność elementów umożliwi wykonywanie tego urządzenia tylko na skalę przemysłową ale nawet małym przedsiębiorcom.

Claims (5)

1. Urządzenie wentylacyjne z płytowym wymiennikiem ciepła jako rekuperatorem, przy czym wymiennik ciepła jest wymiennikiem przeciwprądowym, który na przeciwległych stronach ma cztery zbiorcze komory powietrzne, po dwie na stronę, z których jedna jest komorą wlotową, a druga komorą wylotową, przy czym te komory są usytuowane obok siebie poprzez oddzielenie przegrodą, znamienne tym, że metalowe płyty wymiennika są ustawione pionowo, a elementy dystansowe między tymi płytami są utworzone w postaci zespołów z dwoma dwuramiennymi ramami (9), które są w obszarach naroży płyt oddalone od siebie, co stanowi połączenia przestrzeni utworzonych między płytami ze zbiorczymi komorami powietrznymi (7, 8, 10, 12), przy czym dla przepływu zużytego powietrza komora wlotowa (7) jest usytuowana na górze wymiennika i jest połączona z kanałem (2) doprowadzającym powietrze z pomieszczeń budynku, a komora wylotowa (12) jest usytuowana na dole wymiennika i jest połączona za pomocą kanału (5) z kanałem wentylacyjnym (13, 16, 17), wyprowadzającym powietrze na zewnątrz budynku, natomiast dla przepływu świeżego powietrza komora wlotowa (10) jest usytuowana na dole wymiennika i jest połączona za pomocą kanału (4), korzystnie poprzez gruntowy wymiennik ciepła (14), z czerpnią powietrza (15), a komora wylotowa (8) jest usytuowana na górze wymiennika i jest połączona z kanałem (3) wyprowadzającym powietrze do pomieszczeń budynku, dodatkowo wymiennik ciepła jest wyposażony w grawitacyjny wentylator w postaci zespołu wirników (19, 20) osadzonych na wspólnej osi (18) i umieszczonych oddzielnie wewnątrz kanałów (4) i (5) oraz ma uchylne klapy (21, 22, 23).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że komora wlotowa zużytego powietrza (7), jest oddzielona od komory wylotowej świeżego powietrza (8) pionową przegrodą (6) wykonaną z blachy, korzystnie z blachy pofalowanej.

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że komora wlotowa świeżego powietrza (10), jest oddzielona od komory wylotowej zużytego powietrza (12) pionową przegrodą (11) wykonaną z blachy, korzystnie z blachy pofalowanej.

4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wymiennik ciepła jest dostosowany do zawieszenia na zewnętrznej ścianie budynku albo jest dostosowany do zamontowania jako fragment tej ściany.

5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że klapa (22) jest zamontowana na kanale (4) między gruntowym wymiennikiem ciepła (14) a wirnikiem (20) i jest sterowana termostatem albo elektronicznie, zaś klapa (23) jest też zamontowana na kanale (4), ale miedzy wirnikiem (20) a komorą wlotową świeżego powietrza (10), natomiast klapa (21) jest zamontowana na zewnętrznej ścianie komory wylotowej świeżego powietrza (8).