SE513963C2 - Ventilations/uppvärmningsenhet - Google Patents

Description

l0 513 905 2 luft kan tas in i lägenheten dragfritt och uppvärmning samtidigt kan genomföras enligt behov. Ett allmänt ändamål med uppfinningen är dessutom att vidareutveckla teknikens ståndpunkt och undanröja däri förekommande brister, såsom svårigheter beroende på utspridd systemkonstruktion, relativt långa kanaler, som förenar olika systemdelar, och variationer i kanallängderna.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en sådan ifrågavarande enhet, som till konstruktionen är integrerad och kompakt så att den upptar så liten nyttig golvyta som möjligt i bostaden.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en sådan ifrågavarande enhet, i vilken de inre tryokförhållandena kan anpassas så att funktionen av enheten är enligt uppställda mål trots inbördes variationer i de olika luftmängderna.

Ett särskilt ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en sådan enhet, där tílluftsmängden kan hållas väsentligen konstant med ett bestämt regleringsläge på tilluftsfläkten trots att utelufts- mängden ökas.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en sådan venti1ations/uppvärmningsenhet, där ljudisoleringen fördel- aktigt kan nå en tillfredsställande nivå så att placeringen av enheten med avseende på ljudisoleringen kan väljas friare än tidi- gare. Ännu ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en sådan ven- tilations/uppvärmningsenhet, till vilken fördelaktigt kan anslutas zonuppvärmning såsom golvuppvärmning, särskilt golvuppvärmning i sanitetsutrymmen.

Ett annat ändamål med uppfinningen är även att åstadkomma en sådan ventilations/uppvärmningsenhet, där hanteringen och avledningen av bildat kondensvatten inte medför extra svårigheter. lO 513 965 3 Ett ändamàl med uppfinningen är dessutom att åstadkomma ett av uppfinningsenliga enheter sammansatt ventilations/uppvärmnings- system för höghus, där enheter enligt uppfinningen används lägen- hetsvis.

För uppnående av ovan angivna och i det följande framgàende mål är uppfinningen huvudsakligen kännetecknad därav, att nämnda ventila- tions/uppvärmningsenhet är integrerad till en kompakt aggregat- enhet, som omfattar nämnda fläktar och luftkanaler mellan dessa, att trycksidan av uteluftsfläkten i nämnda enhet är förenad med sugsidan av tilluftsfläkten, med vilken sugsida dessutom är före- nad en till enheten hörande cirkulationsluftskanal, och att ström- ningsmotstánden i de olika inre luftkanalerna i enheten är så dimensionerade och/eller inställda, att på trycksidan av nämnda uteluftsfläkt och pá sugsidan av tilluftsfläkten, vilka sidor är sammankopplade, råder vid enhetens olika reglerbara funktionstill- stånd ett bestämt väsentligen konstant undertryck så att ström- ningsriktningen på cirkulationsluften trots inbördes variationer i de olika luftmängderna hålls riktad mot enheten.

Enligt uppfinningen àstadkoms en integrerad och till konstruk- tionen kompakt ventilations/uppvärmningsenhet, och av nämnda en- heter kan sammansättas ett ventilations/uppvärmningssystem sär- skilt för höghus, med vilket de ovan berörda olägenheterna som förekommer i förut kända system huvudsakligen kan elimineras.

Enligt uppfinningen kan tilluftsmängden hållas väsentligen kon- stant med ett bestämt regleringsläge pá tílluftsfläkten fastän den luftmängd som tas in utifrån ökas. För uppnàende av detta mål är tryckförlusterna pà cirkulationsluftsvägen och tillluftsvägen i enheten enligt uppfinningen sinsemellan inställda och dimensione- rade på sådant sätt, att förhållandet mellan luftströmmarna genom nämnda vägar utan någon särskild regulator förändras sà, att till- uftsfläkten får en konstant luftmängd med tillräcklig noggrannhet. 513 963 4 Den uppfinningsenliga lösningen möjliggörs till en del av den integrerade konstruktionen av fläktarna och manövreringssystemet för dessa, varvid de olika fläktarnas driftsomràde och samverkan kan bestämmas och därefter hållas enligt inställningarna. Detta är en väsentlig fördel i jämförelse med sådana förut kända lösningar, där tilluftsfläkten är i en separat enhet och tryckförhållandena växlar bostadsvis beroende pà de inbördes avstànden mellan de olika enheterna och dimensioneringen och konstruktionen av luft- vägarna.

Enligt en fördelaktig utföringsform av uppfinningen kan frysning av en i enheten ingående ventilationsskivvärmeväxlare förhindras utan väsentlig försämring av temperaturverkningsgraden i enheten t.o.m. vid uteluftstemperaturer mellan -20°C och -30°C beroende på tillståndet på frånluften och förhållandet mellan luftvolymström- marna. Tilluftsströmningen kan behärskat strypas och det erfordras inte några invecklade spjällanläggningar för förbiledning och tillstängning.

Genom användning av enheten enligt uppfinningen kan i lägenheten alltid upprätthàllas ett litet undertryck, vilket förhindrar möj- liga fuktskador på konstruktionerna.

I det följande beskrivs uppfinningen i detalj under hänvisning till några i figurerna pà bifogade ritning visade exempel på till- ämpning av uppfinningen. Uppfinningen är dock inte pà något sätt snävt begränsad till detaljerna av dessa exempel.

Fig. l visar schematiskt ett ventilations/uppvärmningssystem i ett höghus sammansatt av ventilations/uppvärmningsenheter enligt upp- finningen.

Fig. 2 visar ett inre och yttre kopplingsschema för en ventila- tions/uppvärmningsenhet enligt uppfinningen. 513 965 Fig. 3 visar ett vertikalt tvärsnitt av en integrerad ventila- tions/uppvärmningsenhet enligt uppfinningen.

Fig. 4 visar ett diagram över tryckniván i en ventilations/- uppvärmningsenhet enligt uppfinningen, där vertikalaxeln anger trycknivån och horisontalaxeln olika ställen i luftströmnings- kanalerna i enheten.

Fig. 1 visar schematiskt ett ventilations/uppvärmningssystem i ett höghus sammansatt av uppfinningsenliga ventilations/uppvärmnings- enheter 10 (i det följande enhet). Varje separat lägenhet på vå- ningarna Kl och K2 har en egen enhet 10. Uteluft leds lägenhetsvis i riktningen av pilen Ain genom ett i allmänhet relativt kort in- loppsrör 22K till en tilluftsstuts 22a (fig. 3) på enheten lO.

Frànluft tas genom fránluftsuttag 16, lämpligen via en spiskåpa, och leds genom en kanal l6K i varje lägenhet till en frånlufts- stuts l6a på enheten 10. Utloppsluft avleds från varje enhet 10 i riktningen av pilen Amm genom en kanal 24 för utloppsluft, som är ansluten till en stuts l6e. Cirkulatíonsluft tas till enheten lO genom en stuts 2la i riktningen av pilarna AK på ett eller flera ställen i lägenheten. Fig. 1 visar dessutom zonuppvärmningsanord- ningar 25 såsom golvuppvärmningsanordningar, som är anslutna i samverkan via enheterna 10, samt ventilationsanläggningar för käl- larutrymmen KU, som omfattar en fránluftsstuts 26a, en frànlufts- kanal 26 och takfläkt 27.

Ventilations/uppvärmningsenheten 10 enligt uppfinningen är inte- grerad i ett kompakt hus (fig. 3), som har vertikala väggar l0a, en undre vägg l0b och en övre vägg lOc samt en botten- och lock- vägg. Den sistnämnda kan öppnas för service. Stutsar l5c,l6a, l6e,2la och 22a för de till enheten 10 dragna luftkanalerna är anslutna till den övre väggen lOc pà enheten 10. Höjden på enheten är betecknad med H, bredden med L och djupet med S. Dessa di- mensioner är typiskt valda inom följande områden: H=lOOO-1400 mm, L=900-1000 mm och S=300-500 mm. Enheten 10 är sålunda kompakt och den kan placeras lägenhetsvis i bostäder i höghus, exempelvis i 513 965 6 utrymmet ovanför WC-tillbehör, där den inte upptar användbar golv- yta.

Ovan beskrivna hus för enheten 10 förses invändigt med erforderlig ljudisolering (icke visad), så att den bullernivá som uppstår ge- nom luftströmningar och fläktar 3,5,l8 i enheten 10 kan göras så liten, att enheten kan placeras i lägenheten pá ett ställe som annars är optimalt med tanke på yttre rördragningar till enheten och det utrymme som upptas av enheten. Eftersom kall luft strömmar i enheten enligt uppfinningen huvudsakligen vertikalt uppifrån nedåt medför det inte nämnvärda svårigheter att hantera och avleda det vatten som kondenseras ur dessa luftströmningar.

Enligt fig. l-3 tas uteluft till enheten 10 i riktningen av pilen Am genom ett uteluftsfilter 1. Därifrån leds tilluften genom stutsen 223 till enplattvârmevâxlare 2med korsströmning. Med vär- meväxlaren 2 upptas i tilluften från frànluften Am" den värme- energi som frànluften innehåller. Från ett kanalavsnitt 22b pà utloppssidan av värmeväxlaren 2 går tillluftsströmmen Au,enligt fig. 3 till ett kanalavsnitt 22c på sugsidan av en uteluftsfläkt 3 och därifrån vidare efter tryckhöjning AP, (fig. Å) i fläkten till ett kanalavsnitt 22d på trycksidan. Kanalavsnittet 22d är förenat med ett kanalavsnitt 2le på sugsidan av en tilluftsfläkt 5.

Cirkulationsluftsströmningen AK tas in i enheten 10 genom inlopps- stutsen 2la, varifrån den går till ett avsnitt 2lb av en av verti- kalväggen lOa av huset för enheten 10 begränsad kanal 21. Från ett avsnitt 2lc av kanalen 21 ovanför bottenväggen l0b av huset för enheten 10 går cirkulationsluftsströmnningen vidare genom ett D tilluftsfilter Q och genom en öppning 2ld i mellanväggen lOd till ett kanalavsnitt 2le på sugsidan av tilluftsfläkten 5. Till detta avsnitt kommer även tilluftsströmningen Alu utifrån. Efter tryck- höjningen AP5 (fig. 4) i tilluftsfläkten S går luftstromningen Au* genom ett kanalavsnitt lSa genom ett tilluftsfilter 6 till element 7 för uppvärmning av tilluften, där tilluften uppvärms. En upp- värmd tilluftsströmníng AL går till ett kanalavsnitt l5b och däri- l5 \O Q\ Ufl 51 7 Od från genom stutsarna l5c för utloppsluft på enheten 10 till till- uftsanordningar l5, från vilka utbláses uppvärmd frisk luft 1 de olika rummen i riktningen av pilarna AL.

Med hjälp av tilluftsfläkten 5 inställs mängden av för uppvärmning erforderlig uppvärmd tilluft AL. Mängden väljs enligt storleken och behovet av uppvärmning av bostaden. Mängden av tilluft AL är kon- stant under uppvärmningssäsongen. Den konstanta luftmängden är en förutsättning för lyckad temperaturreglering, eftersom uppkomst av temperaturskillnader i tilluften, svajning i luftströmningarna och eventuella olägenheter med drag förhindras på detta sätt.

Tilluften AL bildas av den av uteluftsfläkten 3 tillförda luften A¿n, som varierar enligt inställningen, och cirkulationsluften AK, som tas via kanalsystemet 21 för cirkulationsluft.

Enligt fig. 2 är en värmekälla ll exempelvis fjärrvärme kopplad till Värmeelementen 7. Värmeöverföringssystemet mellan värmeele- menten 7 och värmekällan ll omfattar pà i och för sig känt sätt en rörledning 23, en pump 19 för cirkulationsvatten och en regulator l9a för tryckskillnaden i värmecirkulationsvattnet. Till rörled- ningen 23 är dessutom anslutna anordningar 8 för reglering av vär- meelementen 7 för tillluften. Dessa regleranordningar erhåller sin regleringsimpuls exempelvis från en temperaturgivare 8a i närheten av anordningarna 16 för fránluft. Värmeelementen 7 kan även kopp- las till en annan värmekälla än fjärrvärme, t.ex. till en värme- central i huset, eller också kan elvärme användas som värmekälla.

Om den temperatur som uppmäts med en givare l3a för utloppsluften Amm är lägre än ett pá förhand inställt gränsvärde stänger en styr- och manöveranordning 13 av uteluftsfläkten 3. Om åter tempe- raturen av utloppsluften Amn stiger över ett pà förhand inställt temperaturgränsvärde startas uteluftsfläkten 3 på nytt. Styrnings- och manövreringsanordningen 13 styr både uteluftsfläkten 3 och fránluftsfläkten 18 så att de samverkar på sådant sätt, att ett litet undertryck kan upprätthàllas i lägenheten. Genom detta kan lO l5 515 963 8 eventuella av övertryck förorsakade fuktskador på konstruktioner förhindras.

Det kalla hörnet 2K avplattvârmevâxlaren 2|ned korsströmning i enheten 10 har benägenhet att frysa i köld. Den kalla tilluften Ain kondenserar och avkyler vattnet i frånluften i detta hörn 2K, där vattnet fryser eftersom frånluftsströmningen Amn inte förmår hålla temperaturen i ifrågavarande hörn 2K ovanför nollpunkten. För av- lägsnande av ovan berörda brist är en luftförbiledningskanal 20 ansluten till den efter värmeelementen 7 belägna varmluftskanalen l5b. Forbiledníngskanalen är ansluten till en stuts 20a på kanal- delen l5b och genom förmedling av en reglerings- och stängnings- anordning 20b till det kalla hörnet 2K på värmeväxlaren 2. Enligt fig. 2 styrs reglerings/stängningsanordningen 20b för förbiled- ningskanalen 20 medelst en i samband med tilluftsströmningen Ain anordnad temperaturgivare 20c. Då fara för frysning uppstår leds till det kalla hörnet 2K en varm förgrenad luftströmning AC, som säkrar att värmevaxlaren 2 hålls helt isfri även i den strängaste köld. Frysning i värmeväxlaren 2 kan förhindras genom en relativt liten luftströmning AC, vilket inte nämnvärt försämrar temperatur- verkningsgraden i enheten eller medför plötsliga förändringar i tillufts- och frånluftsströmmarna eller förutsätter invecklade spjällanordningar för fórbiledning och tillstängning.

Enligt fig. 2 styrs funktionen av enheten lO med gemensamma styr- nings- och manövreringsanordningar 13 för frånlufts- och utelufts- fläktarna 18,3. Styrnings- och manövreringsanordningarna styrs av en temperaturgivare l3a placerad i avvsnittet l6c av frànlufts- kanalen. Tilluftsfläkten 5 styrs av en styr- och drivanordning lb.

Styrnings- och manövreringssystemet för enheten l0 är i sin helhet så integrerat och anordnat, att med hjälp av detta vid varje till- fälle kan åstadkommas uppvärmning och ventilation enligt behov utan störande drag, så att tilluftsmängden kan hållas konstant vid varje bestämt inställningsläge på tilluftsfläkten 5, fastän ute- luftsmängden ökas. Varvtalen pà fläktarna 3,S,l8 programmeras med styrnings- och manövreringsanordningarna l3,l¿ så att de lämpligen 513 963 9 kan regleras och inställas stegvis i lämpligt inbördes förhållan- de, varvid vid varje tillfälle kan åstadkommas ändamålsenlig upp- värmning och ventilation lägenhetsvis.

Tryckdiagrammet i fig. 4 åskådliggör funktionen av enheten 10 en- ligt uppfinningen och de för denna väsentliga tryckförhàllandena.

Vertikalaxeln i diagrammet avser trycket och horisontalaxeln från vänster räknat inloppskanalsystemet, aggregatet och utloppskanal- systemet. Den heldragna linjen utmärker trycknivåerna på tilluften och cirkulationsluften på olika ställen av kanalsystemet och ag- gregatet. Den streckade linjen visar på liknande sätt motsvarande trycknivàer på utloppsluften. Den punktstreckade linjen betecknar trycknivåerna hos förbiströmningen AC i smältkanalen 20 till värme- växlaren 2. Det väsentliga i konstruktionen av enheten 10 enligt uppfinningen och i funktionen som förverkligas med denna är att bestämma förhållandet mellan tryckförlusterna på cirkulations- luftsvägen och tilluftsvägen på sådant sätt, att förhållandet mel- lan nämnda luftströmmar utan någon särskild regulator förändras på sådant sätt, att tilluftsfläkten 5 med tillräcklig noggrannhet får en konstant luftmängd. Detta åskådliggörs i fig. 4 av området VPA med konstant tryck, som råder på sugsidan av tilluftsfläkten 5 i kanalavsnittet 2le, med vilket kanalen pà trycksidan av utelufts- fläkten 3 är förenad. I fig. 6 anger AP3 den tryckskillnad som uteluftsfläkten åstadkommer och AP5 den tryckskillnad som tillufts- fläkten 5 åstadkommer.

Den tryckskillnad som frånluftsfläkten 18 åstadkommer är i fig. 4 betecknad med APw. Styrningen av frånluftsfläkten 18 sker med enheten 13 på ovan beskrivet sätt sammankopplad med styrningen av uteluftsfläkten 3. Fläktarna 3 och 5 kan regleras så, att de har olika regleringslägen, vilka åskådliggörs med avseende på ute- luftsfläkten av punkterna a2,a3 och ab (trycknivåerna i kanal- avsnittet 22c) och med avseende på tilluftsfläkten 5 av punkterna b2,b3 och bh (trycknivåerna i kanalavsnittet 15a) och med avseende på tilluften av punkterna c2,c3 och ca (trycknivåerna i kanal- 515 965 1o avsnittet l5b). Såsom framgår av fig. 4 hålls trycket i området VPA väsentligen konstant trots ändring av nämnda funktionspunkter och, vilket även är viktigt, under nollnivàn. Därigenom ráder på sugsidan av tilluftsfläkten 5 hela tiden ett undertryck, vars storlek är väsentligen konstant, varigenom säkras att riktningen av strömningen AK av cirkulationsluft i systemet hela tiden hålls i riktning mot enheten 10 och kastas inte om i motsatt riktning.

Uppfinningens olika detaljer kan variera och avvika fràn de ovan enbart som exempel angivna inom ramen för den i vidstàende patent- krav definierade uppfinningstanken.

Claims (10)

10 15 20 25 30 11 513 963 PATENTKRÄV

1. Ventilations/uppvärmningsenhet (l0), särskilt en lagenhetsvis för bostäder i ett höghus avsedd enhet, vilken omfattar ett eller flera värmeelement (7), till vilka värmeenergi leds från en yttre värmekälla (ll), och vilken enhet (10) omfattar en uteluftsfläkt (3), en frånluftsfläkt (18) och en tilluftsfläkt (5), varvid tilluft utblåses med hjälp av den sistnämnda genom tilluftsstutsar (15) via värmeelementen (7) i enheten, kännetecknad av att nämnda ventilations/uppvärmningsenhet (10) är integrerad till en kompakt aggregatenhet, som omfattar nämnda fläktar (3,5,l8) och luftkanaler mellan dessa, att trycksidan (22d) av uteluftsfläkten i nämnda enhet (10) är förenad med sugsidan (2le) av tilluftsfläkten (5), med vilken sugsidan dessutom är förenad en till enheten (10) hörande cirkulationsluftskanal (2la-2lc), och att strömningsmotstånden i de olika inre luftkanalerna i enheten (10) är så dimensionerade och/eller inställda, att på trycksidan av nämnda uteluftsfläkt (3) och på sugsidan av tilluftsfläkten (5), vilka sidor är sammankopplade, råder vid enhetens (10) olika reglerbara funktionstillstånd ett bestämt väsentligen konstant undertryck (VPA) så att strömningsriktningen (AK) på cirkulationsluften trots inbördes variationer i de olika luftmängderna hålls riktad mot enheten (10).

2. Enhet enligt patentkravet l, kännetecknad av att tryckförlusterna på cirkulationsluftskanalen och tilluftkanalen inne i enheten är sinsemellan så inställda genom dimensionering av nämnda kanaler, att förhållandet mellan luftströmmarna genom kanalerna, utan särskild reglering, förändras så att tilluftsfläkten (5) får en väsentligen konstant luftmängd med vart och ett regleringsläge. 10 20 25 30 12 fe

3. Enhet enlisgl špaågtaravet l eller 2, kännetecknad av att enheten (10) omfattar en i en frànluftskanal (16) anordnad värmeväxlare (2), företrädesvis en plattvärmeväxlare (2) med korsströmning, via vilken den värmeenergi, som frànluften (AQ i enheten innehåller, överförs från frànluften till tilluften (Am) i enheten 10.

4. Enhet enligt patentkravet 3, kännetecknad av att ett kallt hörn (2K) av nämnda värmeväxlare (2) är försett med ett frysskyddssystem, som omfattar en från en strömningskanal (15b) med övertryck för uppvärmd tilluft (AL) dragen förbiledningskanal (20), genom vilken i enheten (10) uppvärmd luft i form av en förbiströmning (AC) leds till det kalla hörnet (2K) av värmeväxlaren (2).

5. Enhet enligt patentkravet 4, kännetecknad av att nämnda förbiströmning (AC) regleras med hjälp av en spjällanordning (20b,20c) för reglering och/eller stängning, som får sin styrimpuls företrädesvis fràn temperaturgivare (20c) placerad i en uteluftskanal.

6. Enhet enligt nàgot av patentkraven 1-5, kännetecknad av att ett hus för enheten (10) har väsentligen formen av ett rätvinkligt prisma och att huset har en vågrät övre vägg (10c) på vilken anordnats olika luftstutsar (l5c,16a,l6e,2la,22a) på denna.

7. Enhet enligt patentkravet 6, kännetecknad av att enheten har lodräta väggar (l0a) och vågräta väggar (l0b,lOc), och att höjden (H) pà enheten (10) är vald inom området H = 1000 - 1400 mm, bredden L på enheten är vald inom området L - 900 ~ 1000 10 15 20 25 30 13 513 9633 mm, och djupet (S) på enheten är valt inom området S = 300 - 500 mm.

8. Enhet enligt något av patentkraven 6 eller 7, kännetecknad av att ett avsnitt (l6b) av frànluftskanalen och ett avsnitt (2lb) av cirkulationsluftskanalen ligger ovanför varandra i övre delen av enheten (10) i omedelbar närhet av dess ena lodräta vägg (lOa), att ett avsnitt (21c) av cirkulationsluftskanalen med ett cirkulationsluftsfilter (4) ligger ovanför en undre vägg (lOb) av enheten, att vid den andra lodräta väggen (l0a) av enheten (10) ligger nedifràn räknat en utloppsände av cirkulationsluftskanalen (2lc), tilluftsfläkten (5) och värmeelement (7), och att värmeväxlaren (2) ligger bredvid nämnda värmeelement (7), och att ovanför värmeväxlaren är anordnad en frànluftsstuts (l6a) och en tilluftsstuts (22a), och under värmeväxlaren (2) ligger frànluftsfläkten (18) och ett kanalavsnitt (l6c) på dess sugsida och det avsnitt (22b) av tilluftskanalen som är förenat med ett kanalavsnitt (22c) på sugsidan av uteluftsfläken (3).

9. Enhet enligt något av patentkraven 1-8, kännetecknad av att aggregaten i enheten (10) är placerade i ett hus, som invändigt är försett med ljudisolering.

10. Enhet enligt något av patentkraven 1-9, kännetecknad av att ett ventilations/uppvärmningssystem för en bostad i ett höghus har sammansatts av nämnda enheter (10) genom att varje lägenhet har försetts med en egen ventilations/uppvärmnings- enhet (10), till vilken är ansluten en för varje lägenhet särskild tilluftskanal (22K) och till vilken enhet (10) frånluften lämpligen tas åtminstone delvis via en spiskåpa (16) i köket (fig 1).