NL8501652A - Ventilatoreenheid. - Google Patents

Description

-1- 24759/CV/tl

Korte Aanduiding: Ventilatoreenheid.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een ventilatoreenheid dat gebruik maakt van warmte terugwinning,in het bijzonder bestemd 5 voor aanbrenging in de buitenwand van een ruimte zodat gebruikte lucht uit de ruimte wordt uitgelaten naar de uitwendige atmosfeer door de buitenwand terwijl verse lucht wordt ingebracht van de buitenzijde en toegevoerd naar de eenheid waarde lucht op geschikte wijze wordt behandeld,dat wil zeggen verwarmd ( gekoeld),gefiltreerd, eventueel bevoch-10 tigd enz.,voordat het in de ruimte wordt binnengeblazen, waarbij de eenheid is voorzien van een uitlaatventilator voor het handhaven van een uit- 1 stromen van lucht uit de ruimte en een inlaatventilator om een binnenstromen van lucht in de ruimte te bewerkstelligen,en verder met het oog j op warmte terugwinning is voorzien van een warmtewisselaar voor het i 15 overbrengen van warmte van de uitstromende uitlaatlucht naar de binnenkomende verse lucht,waarin de desbetreffende luchtstromen langp^o als op zich bekend,afwisselend periodiek door regereratorraassa's stromen.

De meest gebruikelijke wijze van het ventileren van de ruimtes in een groot gebouw is via een centraal ventilatiesysteem ,dat in het huis of 20 bouwwerk is geïnstalleerd en waarin luchtleidingen lopen van de centrale installatie naar de verschillende ruimtes in het gebouw. Het systeem voorziet in het behandelen van lucht evenals in een terugwinnen van warmte, filtreren, verwarmen,koelen en bevochtigen.

De binnenkomende geconditioneerde of verse lucht wordt geleid door 25 het systeem van leidingen naar de verschillende ruimtes of kamers en wordt in de ruimtes door ventilatieopeningen geblazen. De gebruikte lucht wordt uit de ruimte afgezogen door hetzelfde systeem via een afzonderlijk systeem -van leidingen en afgevoerd naar de buitenzijde.

Een andere gebruikelijke methode is het aanbrengen van afzonderlijke 30 ventilatoreenheden in de ruimtes die moeten worden geventileerd. Dit vereist niet de installatie van een systeem van luchtleidingen in het gebouw,en hieraan wordt vaak de voorkeur gegeven in bestaande gebouwen waar de installatie van luchtleidingen moeilijk en duur zal zijn. De beste plaatsing voor de ventilatoreenheid is bij een buitenwand van de ruimte 35 zodat lucht van de buitenzijde in de kamer kan worden aangezogen via een opening in de buitenwand.

«501«52 ί * -2- 24759/CV/tl

Tijdens de winter zal de buitenlucht koud zijn en zal moeten worden verwarmd tot een geschikte kamertemperatuur voordat het in de ruimte wordt binnengeblazen. De gebruikte lucht wordt vaak naar de buitenzijde afgevoerd op kamertemperatuur ,dat wil zeggen zonder eerst te zijn 5 gekoeld.

Het verwarmen van de binnenkomende lucht kan aanzienlijk worden verminderd door warmte terugwinning,waarbij de warmte van de lucht die wordt uitgelaten wordt overgebracht op de binnenkomende koude lucht. Plaatwarmtewisselaars zijn het meest algemeen gebruikt voor dit doel 10 omdat zij constructief en functioneel eenvoudig zijn voor kleine kamer-afmeting ventilatoreenheden van dit type. De binnenkomende lucht wordt in de ruimte geblazen met een grote kracht via een netwerk in de bovenplaat van de eenheid. De binnenkomende lucht mengt zich met de lucht in de ruimte met een roereffeet,zo genaamde agifetie ventilatie.

15 Het nadeel van agitatie ventilatie systemen is dat de bevuilende bestanddelen, die in de binnenlucht worden gevonden,in de kamer worden verspreid en niet naar buiten worden afgevoerd totdat zij er in slagen de nabijheid van de uitlaatventilator van de eenheid te bereiken. Dientengevolge worden aanzienlijke hoeveelheden verse lucht vereist voor dit 20 ventilatie systeem opdat het geschikt werkt,en dit resulteert op zijn beurt in trekverschijnselen,hetgeen een probleem kan zijn voor zich in de ruimte bevindende mensen indien de lucht met verhoudingsgewijs grote kracht wordt rondgeblazen. Aan het plafond bevestigde lichtmonturen kunnen ook een nadelig effect hebben op de richting van de luchtstro-25 ming in de kamer,waardoor trekverschijnselen worden vergroot.

Indien het mogelijk zal zijn de hoeveelheid binnenkomende lucht te verminderen zal ook de afmeting van de eenheid kunnen worden verminderd. Anderzijds, kunner* zelfs indien de eenheid van dezelfde afmeting zou zijn, de luchtleidingen kleiner worden gemaakt,hetgeen lawaai zal verminderen 30 en het zal toestaan dat de verschillende onderdelen in de eenheid doelmatiger zullen werken. De plaatwarmtewisselaar zal bijvoorbeeld doelmatiger werken,dat wil zeggen de warmtewisselaar zal in staat zijn om weer warmte vanuit de gebruikte lucht naar de binnenkomende lucht over te brengen.

35 Een algerrie^?$ niilP het gebruik van plaatwarmtewisselaars is dat indien de buitenlucht koud is,bijvoorbeeld een paar graden onder het vriespunt, 85 0 1 S 5 2 -3“ 24759/CV/tl | * 4 ! er rijp zal worden gevormd op de lamellen in de uitlaatluchtstroomleidingen, en deze moeten worden ontdooid ten einde het warmte terugwineffect te handhaven. Dit kan slechts worden gedaan door de eenheid stop te zetten totdat het ijs is gesmolten of door een omleidklep te openen,welke 5 bewerkstelligt,dat de binnenkomende lucht om de plaatwarmtewisselaar heen stroomt. Gedurende dergelijke periodes moet een hulpverwarmingselement zorgen voor de gehele verwarmingswerking,aangezien de plaatwarmtewisselaar niet langer werkzaam zal zijn. Het verwarmingsaggregaat moet daardoor groter in afmeting en capaciteit zijn dan in het ideale 10 geval noodzakelijk zal zijn,aannemende dat de plaatwarmtewisselaar constant in bedrijf zal zijn. Het gesmolten ijs moet ook worden afgevoerd, ‘ j hetgeen betekent dat ontdooien vereisende ventilatoreenheden moeten worden verbonden met een afvoeruitlaat.

Plaatwarmtewisselaars hebben een aanzienlijk lager nuttig effect 15 dan andere bekende warmte terugwinsystemen,bijvoorbeeld draaiende warmtewisselaars,welke een regeneratief warmte terugwinsysteem vormen en welke in tegenstelling met plaatwarmtewisselaars ,ook in staat zijn vocht evenals warmte over te-brengen. Draaiende warmtewisselaars ,die hoofdzakelijk worden gebruikt in grote ventilatorsystemen,zijn van een 20 verhoudingsgewijs£ecomplieeerde constructie en zijn veel te duur om te worden gebruikt in kleine ventilatoreenheden van kamerafmeting.

Een ander type van regeneratief warmte terugwinsysteem is een peridieke warmtewisselaar ,waarin de desbetreffende stromen van lucht afwisselend lopen tussen twee regeneratormassa’s. Bekende periodieke 25 warmteterugwinsystemen zijn echter niet geschikt voor gebruik in kleine ventilatoreenheden,die bestemd zijn voor het ventileren van een enkele kamer of ruimte.

Het is een algemeen oogmerk van de huidige uitvinding aan de nadelen van bekende ventilatorsystemen tegemoet te komen of deze aan-30 zienlijk te verminderen,en in het bijzonder een doelmatige warmte-terugwinning te verkrijgen in een kleine ventilatoreenheid van het hierboven aangegeven type.

Volgens de uitvinding kan dit worden bereikt doordat de warmtewisselaar, welke twee afzonderlijke warmtewisselaar- samenstellen omvat, 35 verbonden is met een schoepopstelling voorzien van instelbare schoepen voor het regelen van zowel de uitstromende als binnenstromende lucht- ίλ Λ i ¢59 t · 24759/CV/tl stromen,waarbij de schoepen zijn aangebracht op een gemeenschappelijke draaibare as,welke is aangepast om periodiek te draaien met een bepaalde draaiingshoek,zodanig dat in een stand de uitlaatlucht wordt geleid door een eerste van de genoemde warmtewisselaarsamenstellen, terwijl de 5 binnekomende luchtstroom gelijktijdig wordt geleid door het andere warmtewisselaarsamenstel,en in een tweede stand de desbetreffende luchtstromen worden geleid door de tegenovergestelde warmtewisselaarsamenstellen, dat wil zeggen de binnenkomende lucht door de andere warmtewisselaar en de uitgaande lucht door de eerste warmtewisselaar met het 10 oog op het waarborgen van een doelmatige warmteterugwinning/warmte-overdracht.

De schoepopstelling waarmede de twee warmtewisselaarsamenstellen zijn verbonden maakt regeneratieve warmteterugwinning mogelijk met periodieke wisseling van de luchtstromen tussen twee gelijke regenerator-15 massa's. Het warmteterugwinsysteem is daardoor zowel eenvoudig en bijzonder doelmatig. Bovendien zal de eenheid functioneren onverschillig hoe laag de buitenluchttemperatuur is en het is in feite bij de laagste buitentemperatuur dat de voordelen van de warmteterugwinning het grootste zijn.

20 Een ventilatoreenheid gebaseerd op warmteterugwinning in overeen stemming met de uitvinding heeft een eenvoudige constructie. De eenheid staat het toe dat lucht wordt geblazen in de ruimte door verplaatsings-ventilatie, waarbij de lucht de ruimte binnentreedtdoor een groot rooster in het voorpaneel van de eenheid bij zeer lage snelheid.De binnenkomende 25 lucht beweegt langzaam in de ruimte en zal rondom mensen of andere warmte opwekkende bronnen in de kamer omhoog bewegen,en de lucht,welke daarbij wordt verplaatst zal omhoog stijgen naar het plafond,waar de uitlaatventilatieopening is gelegen.

Ventilatie van de ruimte met de ventilator van de uitvinding is 30 aanzienlijk beter dan met agitatoreenheden ,en daardoor worden aanzienlijk kleinere luchthoeveelheden vereist. En ander belangrijk voordeel is dat aangezien binnenkomende lucht rechtstreeks wordt toegevoerd naar de personen in de kamer zonder te worden gemengd met de warme lucht bij het plafond van de kamer het koeleffect van de buitenlucht zal worden 35 verbeterd. Daardoor kan in de zomer veel van het koeleffect worden verkregen door middel van de buitenlucht,en er zal minder behoefte zijn aan Ö 0 V i o 0 £ « « -5- een extra koeleenheid. Aangezien verplaatsingsventilatie effectiever is dan andere corresponderende ventilatie werkwijzen kan de hoeveelheid binnenkomende lucht worden verminderd zonder de doelmatigheid van de eenheid merkbaar te verminderen. De ventilatoreenheid van de uitvinding, 5 voorzien van de schoep geregelde warmtewisselaar,kan daardoor overeenkomstig kleiner in afmeting worden gemaakt,hetgeen de ruimte vereisten j vermindert en de mogelijkheden om de eenheid binnen de ruimte op te j stellen vergroot. De prijs van de eenheid zal ook lager zijn dan voor bekende eenheden met overeenkomstige capaciteit. De inrichting behoeft j 10 niet te worden vabonden met een aftapuitlaat en vereist verder minder vermogen voor het verwarmen,zodat de electrische installatie overeenkomstig kan worden verminderd.

De uitvinding omvat dus een schoepopstelling verbonden met de warm-tewisselaarsamenstellen welke is aangepast om gelijktijdig twee afzonder-15 lijke luchtstromen te regelen ,waarbij bewerkstelligd wordt dat beide luchtstromen gelijktijdig hun stromingsrichting wijzigen.

Het schoepsamenstel omté; een huis dat een draaibaar opgestelde as bevat,welke twee axiaal verplaatste paren flappen of schoepen draagt, waarbij de twee schoepen in ieder paar een scherpe hoek ten opzichte van 20 elkaar vormen. Een van de schoepen in ieder paar kan zijn opgesteld in ! hetzelfde vlak als de tegengesteld gerichte schoep in het tweede paar.

De as is aangepast om periodiek te draaien over een draaiingshoek overeenkomend met de hoek gevormd door de schoepen in ieder paar. De binnenkomende en uitstromende luchtstromen stromen gelijktijdig door het 25 huis in twee afzonderlijke kamers, en een paar schoepen wijzigt de stroomrichting voor de binnenkomende lucht en het andere paar vajzigt de stroomrichting van de uitgaande lucht.

De schoepen zijn opgesteld naar de richting van luchtstroming, en daardoor wordt slechts een kleine draaiingshoek van de as vereist 30 voor het wijzigen van de stromingsrichtingen. In het geval van iedere luchtstroom zal een schoep van het paar openen om de doortcoht van lucht toe te staan terwijl de andere gelijktijdig sluit ,en hetzelfde verschijnsel treed gelijktijdig op in de andere luchtstroom. De schoepopstelling heeft twee aansluitingszijden,een gericht naar de warmtewisselaars en een 35 naar binnen gericht in de ruimte waarin de desbetreffende uitlaatventilator en inlaatventilator zijn aangebracht.

8501652 • ) -6- 24759/CV/tl

Aan de zijde gericht naar de waarmtewisselaars zullen de luchtstromen uitstroomopeingen verwisselen indien de schoepenas draait, terwijl de luchtstroom aan de andere zijde,welke is gericht naar de uit-laatventilator en inlaatventilator ,altijd dezelfde uitstroomopening zullen 5 hebben. De uitlaatlucht zal dus altijd stromen in het schoepenhuis door dezelfde stromingsopening maar zal zijn stromingsopening wijzigen bij de uitlaat van het schoepenhuis.De binnenkomende lucht wijzigt zijn stromingsopening binnen het schoepenhuis maar heeft altijd dezelfde stromingsopening bij de uitlaat van het schoepenhuis. Op deze wijze 10 wijzigen de luchtstromen periodiek indien de schoepenas wordt gedraaid, en de inrichting werkt dus als een periodiek regeneratieve warmtetsrugwin-eenheid.

De uitvinding zal hieronder nader worden uiteengezet met verwijzing naar de bijgaande tekeningen waarin een mogelijke uitvoeringsvorm van 15 de constructie volgens de uitvinding is weergegeven.

Fig. 1 toont de opstelling vaide inrichting onder een venster bij een buitenmuur van de ruimte of kamer,gezien van binnen de ruimte of kamer.

Fig. 2 toont de eenheid van het uitwendige van de buitenwand,een regenkap weergevend welke de uitlaat en inlaatopening afdekt en dus 20 voorkomt,dat water de eenheid binnentreedt.

Fig. 3- 5 tonen de eenheid in perspectief met opeenvolgende buitenste afdekonderdelen verwijderd om de inwendige organen/elementen van de eenheid te tonen.

Fig. 6 toont de eenheid in verticale doorsnede op een grotere 25 schaal ten einde de in fig.5 afgebeelcfe onderdelen en het in fig.4 weergegeven filter te tonen,in aanvulling op de leidingopeningen voor de luchtstromen door de buitenwand.

Fig. 7 is een dwarsdoorsnede volgens de lijn 7- 7 in fig.6.

Fig.8- 11 tonen de schoepopstelling of delen daarvan in perspec-30 tief.

De ventilatoreenheid 1 heeft de vorm van een parallelopipidum huis en is aangebracht in een buitenwand 2 onder venster 3. Juist onder het plafond 4 is een klep 5 voor het terugwinnen van de gebruikte lucht A uit de ruimte is kamer. De uitlaatlucht A wordt toegevoerd aan de een-35 heid 1 vanaf de klep 5 via een leiding 6. De inlaat van de eenheid is aangeduid met het verwijzingscijfer 7.

8501

<' . I

-7- 24759/CV/tl

De uitlaatlucht A wordt naar buiten geblazen door de buitenwand 2 terwijl binnenkomende lucht B wordt aangezogen van de buitenatmosfeer in de eenheid 1 en vervolgens wordt geblazen in de ruimte via een blaasorgaan 8 van een op* zich bekende uitvoeringsvorm.

5 De uitlaatopening naar de buitenzijde en i de inlaatopening voor lucht van de buitenzijde zijn afgedekt door een kap 9,welke is gevormd om te voorkoijnan dat water in de ©nheid binnendringt.

De eenheid heeft een bedieningspaneel 10 op de voorwand en een verwijderbare inspectiekap 11.. Op op zich bekende wijze is een uitlaat-10 ventilator 12 aangebracht voor het af voeren van de lucht uit de ruimte evenals een inlaatventilator 13 om een stroom van verse lucht naar de ruimte te bewerkstelligen. Een geschikte filter 14 filtert de verse lucht B op op zich bekende wijze.

De eenheid 1 is ook op een op zich bekende wijze voorzien van een 15 warmtewisselaar 15,welke warmte overbrengt van de uitstromende lucht A naar de binnenkomende lucht B. Voor aanvullende verwarming van de binnenkomende lucht is een verwarmingselement 16 aangebracht bij de uitlaat 13 van de verse lucht ventilator. De warmtewisselaar 15 bestaat uit twee warmtewisselaarssecties of samenstellen 15’ en 15 " welke in afzonderlijke 20 compartimenten zijn opgesteld door middel van een scheidingswand 17, en binnekomende lucht B en uitlaatlucht A stromen door de warmtewisselaar.

De luchtstromen bewegen door de buitenwand 2 via leidingen 18,19.

Om een doelmatige warmteterugwinning te waarborgen door middel van de warmtewisselaar 15 (15’,15”) is een schoepopstelling aangebracht met 25 instelbare schoepen voor zowel de uitlaatstroom als voor de stroom van binnenkomende lucht. De schoepopstelling omvat een huis 20 waarin een as 21 draaibaar is aangebracht, en de as draagt twee axiaal verplaatste paren van schoepen 22,23 en 24,25. Het huis 20 is verdeeld in twee kamers 26,27 . Het paar schoepen 22,23 beweegt binnen de kamer 26 en het paar 30 schoepen 24,25 binnen de kamer 27. De as 21 kan worden gedraaid zodanig dat de schoep 23 de bij 23’ weergegeven stand inneemt,terwijl de schoep 22 de door de schoep 23 vrijgegeven stand zal innemen. Aangezien alle schoepen 22 - 25 de draaiing van de gemeenschappelijke as 21 volgen zal de schoep 24 op overeenkomstige wijze de stand weergegeven bij 24’ 35 innemen en zal de schoep 25 de door de schoep 24 vrijgegeven plaats innemen. Dit is afgebeeld in fig.9. De as 21 heeft daartoe een beweging 8·*» Λ C '» * SΛ ί ? Λ ' ' 4 9 -8- 24759/CV/tl uitgevoerd met een draaiingshoek overeenkomend met de hoek tussen de twee schoepen in ieder paar 22,23 en 24,25.

Deze draaiing van de as 21 is aangepast om periodiek plaats te vinden zodanig dat gedurende een periode de uitlaatlucht A het huis 5 binnentreedtin een vlak 28 en uit het huis uittreedt in een vlak 29, terwijl tegelijkertijd de binnenkomende lucht B het huis binnentreedt in een vlak 30 en uit het huis uittreedtin een vlak 32. Gedurende de daaropvolgende periode treedtde uitlaatlucht A' het huis binnen in een vlak 32 en treedtuit via een vlak 33,terwijl tegelijkertijd de 10 binnenkomende lucht B' het huis binnentreedtin een vlak 34 en uittreedt in een vlak 31.

De draaiing van de as 21 bewerkstelligt dat de uitlaatlucht gedurende een periode beweegt door het warmtewisselaarsamenstel 15" terwijl de binnenkomend elucht B gelijktijdig beweegt door het warmtewisselaar-15 samenstel 15'. Gedurende de volgende periode beweegt de uitlaatlucht A' door de warmtewisselaar 15' terwijl de binnenkomende lucht beweegt door de warmtewisselaar 15".

Een periodieke uitwisseling van de luchtstromen door twee gelijke regeneratieve massa fs wordt dus verkregen door de draaihg van de as 21. 20 De ventilatoreenheid van de uitvinding functioneert dus niet slechts als een luchtconditioneer/ventilatoreenheid maar ook als een periodieke regeneratieve warmteterugwineenheid.

. · β f» * * f* • u Z* '

Claims (3)

1. Een ventilatoreenheid welke gebruik maakt van warmteterugwinning·, bij voorkeur voor installatie in een buitenwand van een te ventileren ruimte zodanig dat uitlaatlucht wordt uitgelaten naar de buitenzijde door genoemde wand terwijl binnenkomende verse lucht wordt aangezogen 5 van de buitenzijde en toegevoerd aan de ventilatoreenheid waar het op geschikte wijze wordt geconditioneerd,dat wil zeggen verwarmd (gekoeld), gefilterd, eventueel bevochtigd,enz. voor in de ruimte te worden geblazen, waarin de eenheid is voorzien van een uitlaatventilator (12) om een uitstromen van lucht uit de ruimte te handhaven en een inlaatventilator om 10 een binnenstromen van lucht in de ruimte te bewerkstelligen, en verder met het oog op warmteterugwinning is voorzien van een warmtewisselaar voor het overbrengen van warmte van de naar buiten stromende uitlaatlucht naar de binnenkomende verse lucht, waarin de desbetreffende luchtstromen afwisselend periodiek door twee gelijke regeneratormassa1s 15 stromen,met het kenmerk,dat de warmtewisselaar (15), welke twee afzonderlijke warmtewisselaarssamenstellen (15’,15"), omvat is verbonden met een schoepopstelling die instelbare schoepen (22,23 en 24,25) heeft voor het regelen van zowel de uitstromende en binnenkomende luchtstromen, waarbij de schoepen zijn aangebracht op een gemeenschappelijke draaibare 20 as (21),die is aangepast om periodiek te draaien met een bepaalde draai-ingshoek,zodanig dat in een stand de uitlaatlucht (A) wordt geleid door een eerste (bijvoorbeeld 15’) van de genoemde warmtewisselaarsamenstellen (15',15"), terwijl de binnenkomende luchtstroom (B) gelijktijdig wordt geleid door het andere (bijvoorbeeld 15") warmtewisselaarsamenstel, en 25 in een tweede stand de desbetreffende luchtstromen (A,B) worden geleid door de tegenover gestelde warmtewisselaarsamenstellen,dat wil zeggen de binnenkomende lucht (B) door warmtewisselaar (15’) en de uitgaande lucht (A) door wartmtewisselaar (15"),met het oog om een doelmatige warmteterugwinning /warmte overdracht te waarborgen. 30

2. Een ventilatoreenheid volgens conclusie 1,met het kenmerk,dat de schoepopstelling twee axiaal verplaatste paren schoepen (22,23 en 24,25) op de as (21) omvat ieder een scherpe hoek van dezelfde afmeting vormerd zodanig dat een schoep (22) van het ene paar in hetzelfde vlak ligt als een tegengesteld gerichte schoep (25) van het tweede paar,en de tweede 35 schoep (23) van het eerste paar in hetzelfde vlak ligt als de tweede schoep (24) van het tweede paar (25),terwijl de as (21) is aangepast om § 5 v 1

> 3 L # V “10” 24759/CV/tl periodiek te draaien over een zodanige hoek tussen zijn twee uiterste buitenstanden welke overeenkomt met de hoek tussen de schoepen in ieder paar. ö 0 U i Ö o 2