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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmetauschervorrichtung,
durch die zwei Luftströme, ein Abluftstrom, insbesondere
Raumluftstrom, und ein Zuluftstrom, insbesondere Frischluftstrom,
getrennt voneinander von ihren jeweiligen Lufteinlässen durch
wenigstens einen Wärmetauscher hindurch zu ihren jeweiligen
Luftauslässen geführt werden.
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Energieverluste
in umbauten Wohn-, Geschäfts- und Industrieräumen
tragen erheblich zum weltweiten CO2-Ausstoß bei. Dabei
spielt der bewusste Luftaustausch durch gekippte oder geöffnete Fenster
und Türen bzw. Lüftungsgeräte ohne Wärmetauscher
eine große Rolle. Das Belüften beheizter Räume
dient einerseits dazu, Schadstoffe, Feuchtigkeit und Gerüche
aus den Räumen zu entfernen und gleichzeitig frische Atemluft,
welche ausreichend mit Sauerstoff angereichert ist, wieder in die
Wohn- und Arbeitsräume herein zuführen.
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Bei ähnlichen
Innen- und Außentemperaturen stellt dieser Luftaustausch
vom energetischen Standpunkt aus kein wesentliches Problem dar.
An vielen Orten gibt es jedoch Jahreszeiten- bzw. Witterungsbedingungen,
die eine Abschirmung der Innenräume von der Umgebung erfordern,
um die Energieverluste sowohl beim Heizen bzw. auch beim Kühlen der
Innenräume zu beschränken. Dabei stellt der Luftaustausch
eine besondere Herausforderung dar. In großen Wohn- und
Geschäftsbauten so wie zunehmend auch in Privathaushalten,
welche nach speziellen Wärmeverordnungen ausgelegt werden, übernehmen
zentrale Lüftungs- und Klimaanlagen diesen Luftaustausch.
Dabei handelt es sich um Anlagen, mit einer gezielten Zu- und Abluftregelung
mit allen dafür erforderlichen technischen Mitteln. Meist
werden über einen zentralen Wärmetauscher mit
Klimatisierung die Luftströme aus den einzelnen, zumeist höher
belasteten Gebäudebereichen, abge saugt, wobei die mitgeführte
Wärme über Wärmetauscher an die Zuluft
(Frischluft) abgegeben wird. Diese vorgewärmte Frischluft
wird ggf. noch zusätzlich mit Fremdenergie weiter erwärmt
bzw. abgekühlt, um schließlich den Räumen
wieder an geeigneter Stelle zugeführt zu werden.
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Solche
zentralen Lüftungsanlagen haben zwei gravierende Nachteile.
Einerseits können sie nur sehr schwer in bestehender Bausubstanz
nachgerüstet werden, sind also für Altbauten nur
mit erheblichem Aufwand realisierbar, und andererseits sind sie
kaum zugänglich und somit auch kaum zu reinigen, insbesondere
im Hinblick auf das zugehörige Rohrleitungssystem, so dass
Ablagerungen in diesen zentralen Lüftungsanlagen üblich
sind.
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Aus
hygienischer Sicht ist es daher sinnvoll, in Räumen sogenannte
dezentrale Einzelraumlüftungen vorzusehen, die prinzipiell
besser zugänglich sind und somit wenigstens bedingt gereinigt
werden können.
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Aber
auch solche dezentralen Einzelraumlüftungen weisen verschiedene
Nachteile auf. Die verwendete Bauform ist überwiegend eine
Kastenform, das heißt, solche Einzelaggregate fügen
sich nicht besonders harmonisch in Räume ein. Ferner werden die
verbauten Ventilatoren nur mit sehr geringer Leistung angetrieben,
um minimierte Strömungsgeräusche zu erzeugen.
Die in solchen Einzelraumlüftungen vorgesehenen Wärmetauscher
können zwar durchgespült, aber nicht vollständig
gereinigt werden, wobei der Reinigungsprozess recht aufwendig ist.
Schließlich sind auch die Zuluft- und Abluftöffnungen
zum Rauminneren hin sehr eng zusammen, insbesondere in einem geringen
vertikalen Abstand zueinander angeordnet, was zwar die Montage des
Einzelraumlüfters vereinfacht, aber die Wärmeschichtungen
in einem Raum nicht optimal erfasst. Schließlich sind solche
Einzelraumlüfter nicht dafür ausgelegt, dass nachträglich
eine Erweiterung mit Heiz- oder Kühlsystem bzw. eine andere
Dimensionierung des Aggregats möglich ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Wärmetauschervorrichtung der
genannten Art derart weiterzubilden, dass eine dezentraler Einsatz
ermöglicht ist und die oben genannten Nachteile des Stands
der Technik vermindert oder gar verhindert werden können.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass die Wärmetauschervorrichtung
mehrere miteinander lösbar verbundene Module umfasst mit wenigstens
einem Wärmetauschermodul, in dem der Wärmetauscher
untergebracht ist, und wenigstens einem Komponentenmodul, die miteinander
in Strömungsverbindung stehen, wobei das Komponentenmodul
derart ausgebildet ist, dass einer der beiden Luftströme
getrennt von dem anderen durchleitbar ist und dass in dem Komponentenmodul
wenigstens eine im Betrieb der Wärmetauschervorrichtung
wirksame Betriebskomponente aufgenommen ist, die insbesondere einem
der beiden Luftströme zugeordnet ist.
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Eine
derartige aus Modulen aufgebaute Wärmetauschervorrichtung
ermöglicht einen einfachen Zusammenbau, aber auch eine
einfache Demontage, um beispielsweise an die Wärmetauschermodule zu
gelangen und diese reinigen zu können. Da die Wärmetauschermodule
bei einer derartigen Wärmetauschervorrichtung getrennt
von weiteren, ggf. elektronische Komponenten enthaltenden Modulen handhabbar
sind, können sie sehr einfach gereinigt werden. Ferner
ermöglicht der modulare Aufbau auch die Anpassung der Wärmetauschervorrichtung an
unterschiedliche Raumgrößen bzw. unterschiedliche
Montageorte. Die modulare Bauweise ermöglicht es auch einem
Laien, die Wärmetauschervorrichtung aufzubauen bzw. zu
demontieren, ohne dass hierzu ein spezielles Fachwissen erforderlich
ist.
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Im
Komponentenmodul als dem Zuluftstrom zugeordnete Betriebskomponente
kann vorzugsweise ein Gebläse, ein Filter, ein Luftbefeuchter,
ein Lärmabsorber, eine Heizung, eine Klappenanordnung oder
eine Elektronikeinheit vorgesehen sein. Ferner kann im Komponentenmodul
als dem Abluftstrom zugeordnete Betriebskomponente ein Gebläse,
ein Filter, ein Kondensatabscheider, ein Lärmabsorber,
eine Klappenanordnung oder Elektronikeinheit vorgesehen sein. In
einem Komponentenmodul können auch mehrere Betriebskomponenten zusammengefasst
werden. So ist es beispielsweise denkbar, ein Gebläse mit
einer Heizung zu kombinieren oder einen Lärmabsorber mit
einer Elektronikeinheit. Ferner können in einem Komponentenmodul auch
zwei Betriebskomponenten, die unterschiedlichen Luftströmen
zugeordnet sind, integriert sein, sofern selbstverständlich
die Bedingung der getrennten Luftstromführung erfüllt
ist.
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Vorzugsweise
sind das Wärmetauschermodul bzw. die Wärmetauschermodule
und das Komponentenmodul bzw. die Komponentenmodule in einem gemeinsamen
Gehäuse für die gesamte Wärmetauschervorrichtung
aufgenommen. Dabei kann ein solches Vorrichtungsgehäuse
mit Aufnahmemitteln, beispielsweise Schienen, Schwenklagern oder
dergleichen ausgerüstet sein, in welche die verschiedenen Module
eingeführt und im Gehäuse angeordnet werden können.
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Denkbar
ist es auch, dass das Wärmetauschermodul bzw. die Wärmetauschermodule
und das Komponentenmodul bzw. die Komponentenmodule in jeweiligen
dem Modul zugeordneten und aneinander anschließbaren Modulgehäusen
aufgenommen sind. Durch eine derartige Ausgestaltung der Module wird
das von außen sichtbare Gehäuse der gesamten Wärmetauschervorrichtung
durch das Zusammenfügen der verschiedenen Module gebildet,
und weist eine an die jeweilige Dimensionierung der Wärmetauschervorrichtung
angepasste Größe auf.
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Das
Gehäuse oder/und die Modulgehäuse sind vorzugsweise
rohrartig ausgebildet und bilden einen runden oder eckigen, insbesondere
regelmäßig vieleckigen Aufnahmeraum für
die Module. Eine derartige Formgebung bei dem Gehäuse der
gesamten Wärmetauschervorrichtung bzw. den Modulgehäusen
ermöglicht ein ansprechendes Erscheinungsbild einer solchen
Wärmetauschervorrichtung. Ferner können Grundformen
hergestellt werden, welche beispielsweise gut in Ecken von Räumen
eingepasst werden können, so dass eine zusammengebaute
und im Raum befindliche Wärmetauschervorrichtung möglichst
unauffällig bleibt.
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In
diesem Zusammenhang wird ferner vorgeschlagen, dass die Module turmartig
aufeinander angeordnet werden können, so dass die Wärmetauschervorrichtung
durch aufeinanderstapeln unterschiedlicher Module zusammen gebaut
werden kann. Dabei kann die Anzahl der Module so gewählt werden,
dass sich die Wärmetauschervorrichtung im wesentlichen über
die gesamte Räumhöhe, d. h. vom Boden bis zur
Decke eines Raumes erstreckt, so dass beispielsweise ein Lufteinlass
eines Abluftstroms in Deckennähe und ein Luftauslass eines Frischluftstroms
in Bodennähe, also weit voneinander getrennt, angeordnet
werden können, so dass in einem Raum normalerweise herrschende
Temperaturschichtungen berücksichtigt werden können.
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Um
den Aufbau weiter zu vereinfachen, wird vorgeschlagen, dass das
Wärmetauschermodul und das Komponentenmodul Anschlussbereiche
aufweisen, die derart ausgebildet sind, dass nur Module unmittelbar
miteinander verbindbar sind, die strömungstechnisch zusammen
passen für einen funktionierenden Gesamtaufbau der Wärmetauschervorrichtung.
Derartige Anschlussbereiche können beispielsweise durch
ineinander greifende Vertiefungen und Nocken oder durch an eindeutigen
Stellen der Module vorgesehene Verbindungselemente oder dergleichen
erreicht werden. Selbstverständlich ist es auch denkbar,
dass die Module derart vorbereitet sind, dass auch elektrische Verbindungen
beim Zusammenbau von zwei Modulen automatisch hergestellt werden,
dass also beispielsweise an den Modulen elektrische Stecker bzw.
Buchsen vorgesehen sind, die nur in einer bestimmten Relativstellung
von zwei Modulen zueinander zusammengefügt werden können.
Somit könnten auch solche elektrischen. Kontaktstücke
dazu verwendet werden, den Zusammenbau verschiedener Module eindeutig
vorzugeben. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass
an unterschiedlichen Modulen Markierungen oder dergleichen vorgesehen
sind, welche Hinweise darauf geben, welche Module mit einem vorhergehenden Modul
verbunden werden können, sofern beispielsweise zwei Markierungen
an zwei miteinander zu verbindenden Modulen fluchten.
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Das
Wärmetauschermodul ist bevorzugt als Gegenströmungswärmetauscher,
vorzugsweise als Kreuz-Gegenströmungswärmetauscher
ausgeführt, wodurch eine im Hinblick auf den Wärmeaustausch optimierte
Strömungsführung gewährleistet ist.
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Weiterbildend,
aber auch unabhängig wird vorgeschlagen, dass die Wärmetauschervorrichtung mehrere
miteinander lösbar verbundene Module umfasst mit wenigstens
einem Wärmetauschermodul, dessen Wärmetauscher
mehrere Wärmetauscherplatten aufweist, wobei die Wärmetauscherplatten derart
ausgebildet sind, dass durch zueinander verdrehtes anordnen von
aufeinander folgenden Wärmetauscherplatten ein gegenseitiges
Umgehen der beiden Luftströme im Wärmetauschermodul
gewährleistet ist. Ein derartiger Aufbau des Wärmetauschermoduls
durch Aufeinanderlegen von verdreht zueinander angeordneten Wärmetauscherplatten
ermöglicht ein einfaches Auseinanderbauen und wieder Zusammenbauen
eines Wärmetauschermoduls, so dass die einzelnen Wärmetauscherplatten
getrennt voneinander gereinigt werden können. Beispielsweise
ist es denkbar, dass derartige Wärmetauscherplatten gelegentlich
in einem normalen Geschirrspüler oder dergleichen gereinigt
werden und anschließend wieder zu einem Wärmetauschermodul
zusammengebaut werden bzw. in einem Modulgehäuse des Wärmetauschermoduls
untergebracht werden. Auch die einzelnen Wärmetauscherplatten
können derart ausgeführt sein, dass nur eine bestimmte
Reihenfolge von aufeinander gelegten Wärmetauscherplatten ermöglicht
wird beim Zusammenbau, so dass das oben beschriebene Konzept von
für den funktionierenden Gesamtaufbau strömungstechnisch
zusammenpassenden Modulen bzw. hier Wärmetauscherplatten
ebenfalls Geltung hat.
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Vorzugsweise
sind aufeinander folgende Wärmetauscherplatten um einen
bestimmten Winkel, vorzugsweise um 90° zueinander verdreht
angeordnet.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Wärmetauscherplatten rund,
quadratisch oder regelmäßig vieleckig ausgeführt
sind.
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An
den Wärmetauscherplatten sind vorzugsweise wenigstens zwei
Ausnehmungen vorgesehen, die derart angeordnet sind, dass bei verdreht
zueinander aufeinander liegenden Wärmetauscherplatten durch
die Ausnehmungen das Einleiten des einen Luftstroms in den Zwischenraum
zwischen den aufeinander liegenden Wärmetauscherplatten
und das Vorbeileiten des anderen Luftstroms an diesem Zwischenraum
vorbei ermöglicht ist. Die angesprochenen Ausnehmungen
sind also in ihrer Ausgestaltung und Abdichtung zur benachbarten
Wärmetauscherplatte derart ausgestaltet, dass immer eine
Ausnehmung als Durchleitung des einen Luftstroms und die andere
Ausnehmung als Einleitung des Luftstroms zwischen die benachbarten
Wärmetauscherplatten dient. Dies führt bei mehreren
derart aufeinander gelegten bzw. gestapelten Wärmetauscherplatten
dazu, dass ein Luftstrom durch jeweils jeden zweiten Zwischenraum
zwischen benachbarten Wärmetauscherplatten geführt
wird. So kann beispielsweise bei einem Wärmetauschermodul
mit 10 Wärmetauscherplatten, bei dem 9 Zwischenräume
gebildet sind, der eine Luftstrom durch den ersten, dritten, fünften, siebten
und neunten Zwischenraum geführt werden und der andere
Luftstrom entsprechend durch den zweiten, vierten, sechsten und
achten Zwischenraum.
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Schließlich
wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung
ein Verfahren zur Herstellung einer Wärmetauschervorrichtung
mit wenigstens einem der oben beschriebenen Merkmale vorgeschlagen,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Auswählen
von wenigstens einem Wärmetauschermodul, auswählen
von wenigstens einem Komopnentenmodul, zuammenbauen der ausgewählten Module
zu einer insbesondere turmartigen Wärmetauschervorrichtung,
wobei der Zusammenbau vorzugsweise in einem Raum eines Gebäudes
erfolgt, verbinden des Zulufteinlasses und des Abluftauslasses der
Wärmetauschervorrichtung mit einer jeweiligen in einer
Außenhülle des Gebäudes vor gesehenen Öffnung
für eine Verbindung des Zulufteinlasses und des Abluftauslasses
mit der Umgebung.
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Die
Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und nicht einschränkend
unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren anhand einer Ausführungsform beschrieben.
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1 zeigt
eine schematische Perspektivedarstellung einer Ausführungsform
einer Wärmetauschervorrichtung, wobei die einzelnen Module
in einer Art Exposionsdarstellung getrennt voneinander gezeichnet
sind.
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2 zeigt
eine vereinfachte schematische Ansicht einer verglichen mit der 1 etwas
anders ausgestalteten Wärmetauschervorrichtung.
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3 zeigt
einen vereinfachten schematischen Querschnitt durch ein Gebläsemodul
entsprechend der Schnittlinie III-III der 2.
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4 zeigt
einen vereinfachten schematischen Querschnitt durch ein Wärmetauschermodul entsprechend
der Schnittlinie IV-IV der 2.
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5 zeigt
in schematisch vergrößerter Darstellung einen
Teil eines Wärmetauschermoduls mit mehreren angedeuteten
Wärmetauscherplatten, um die Strömungsführung
zu verdeutlichen.
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6 zeigt
vereinfacht und schematisch die Aufnahme von Modulen, hier Wärmetauschermodul, in
einem schrankartigen Gehäuse.
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1 zeigt
in schematischer Perspektivdarstellung die Anordnung einer Wärmetauschervorrichtung 10 in
der Ecke eines durch Wände 12 angedeuteten Innenraums.
Die Wärmetauschervorrichtung 10 weist von oben
nach unten mehrere Module auf, welche hier mit einem gewissen Abstand
voneinander dargestellt sind, aber im zusammengebauten Zustand der
Wärmetau schervorrichtung 10 direkt aneinander
anschließen, so dass die Wärmetauschervorrichtung 10 in
sich geschlossen und dicht ist. In der hier dargestellten Ausführungsform
befindet sich zu oberst eine Steuerungsmodul 14, in welchem
beispielsweise Steuerungen bzw. Regelungen für Ventilatoren
für den Druck und ferner Sensoren für Druck, Strömungsverhältnisse,
CO2-Gehalt oder Feuchtigkeitsgehalt aufgenommen sind. Selbstverständlich können
Sensoren auch in anderen Modulen vorgesehen sein und beispielsweise über
elektrische Verbindungen mit dem Steuerungsmodul 14 verbunden sein.
Es schließt sich ein Zu-/Abluftmodul 16 an, dem mittels
eines angedeuteten Mauerdurchbruchs 18. Frischluft 20 zuführbar
ist. Ferner ist durch den selben Mauerdurchbruch 18 – alternativ
kann es sich auch um einen zweiten bzw. eigenen Mauerdurchbruch
handeln – eine Ableitung 22 für die Abluft
hindurch geführt. Im Zu-/Abluftmodul 16 sind die
beiden Luftströme 20, 24 voneinander
getrennt, und für den Frischluftstrom 20 kann
in diesem Modul beispielsweise ein Heizungsaggregat 26 vorgesehen
sein, durch welches ein sehr kalter Zuluftstrom 20 ggf.
etwas vorgewärmt werden kann. Alternativ ist es auch möglich,
dass anstelle eines Heizaggregates 26 ein Klimatisierungseinsatz
vorgesehen ist, mit dem der Frischluftstrom 20 ggf. auch
gekühlt werden kann (beispielsweise im Sommer).
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Das
nächste Modul 28 ist ein Filtermodul für den
Frischluftstrom 20, welcher durch einen Filter 30 hindurch
strömt. Der Abluftstrom 24 strömt in
diesem Modul 28 am Filter 30 vorbei, da, wie bereits
mehrfach ausgeführt, die beiden Luftströme 20 und 24 in der
gesamten Wärmetauschervorrichtung voneinander getrennt
sind.
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Es
schließt sich ein Gebläse- bzw. Ventilatormodul 32 an,
wobei der darin angeordnete Ventilator 34 dem Frischluftstrom 20 zugeordnet
ist. Der Ventilator 34 führt zu einem Ansaugen
von Frischluft 20 durch das Zu-/Abluftmodul 16 und
das Filtermodul 28. Auch hier wird der Abluftstrom 24 am
Ventilator 34 vorbeigeführt.
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Das
nächste Modul ist ein Wärmetauschermodul 36,
in welchem mehrere Wärmetauscherplatten angeordnet sind,
und in welchem der Wärmeaustausch zwischen Abluftstrom 24 und
Frischluftstrom 20 hauptsächlich erfolgt. Der
beispielhafte Aufbau eines Wärmetauschermoduls 36 wird
später noch genauer beschrieben. An das Wärmetauschermodul 36 schließt
sich ein weiteres Gebläse- bzw. Ventilatormodul 38 mit
einem Ventilator 40 an, das baugleich sein kann wie das
zuvor beschriebene Ventilatormodul 32. Allerdings dient
hier der Ventilator 40 dazu, Abluft durch eine Abluftzuleitung 42,
welche sich im wesentlichen über die gesamte Länge
der Wärmetauschervorrichtung 10 erstreckt, oben
im Raum anzusaugen und dann von unten in Wärmetauschermodul 36 einzublasen,
und die Abluft dann durch die Module 32, 28 und 16 nach
außen hin auszustoßen. Der Abluftstrom 24 wird
im optionalen Schalldämpfermodul 44 zum Ventilatormodul 38 hin
umgelenkt. Ferner weist das Schalldämpfermodul 44 die
Austrittsöffnung 46 für den Frischluftstrom 20 auf,
welcher nach Durchqueren des Wärmetauschers 36 nun
aufgewärmt (im Winter) bzw. abgekühlt (im Sommer)
in den Raum strömt.
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Zu
unterst befindet sich ein Auffangmodul 48, in welchem beim
Wärmetauschvorgang anfallendes Kondensat aufgefangen werden
kann, wobei das Auffangmodul 48 so ausgeführt
ist, dass ein Auffangbehälter für Kondensat regelmäßig
entnommen und entleert werden kann.
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In
der hier dargestellten Ausführungsform einer Wärmetauschervorrichtung 10,
welche durch verschiedene aufeinander stapelbare Module gebildet ist
bzw. wird, sind jeweils im zentralen oberen bzw. unteren Bereich
der einzelnen Module Bereiche 50 vorgesehen, in welchen
kein Luftdurchlass für die Luftströme 20 bzw. 24 vorgesehen
ist, sondern die zur gegenseitigen Verbindung der verschiedenen Module
miteinander vorgesehen sind. Selbstverständlich stellt
eine derartige zentrale Fixierung der verschiedenen Module miteinander
nur eine Alternative dar, denkbar ist auch, dass die Befestigung
in den Randbereichen erfolgt, beispielsweise durch eine Art Bajonettverschluss
zwischen zwei Modulen oder eine Rastverbindung oder dergleichen.
Die Durchlassöffnungen 52 sind in diesem Ausführungsbeispiel
sichelförmig ausgebildet. Allerdings können die
Durchlassöffnungen von Modul zu Modul auch kreisförmig
oder eckig ausgebildet sein.
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Zum
Ventilatormodul 38, welches den Abluftstrom 24 in
der Wärmetauschervorrichtung 10 ansaugt und durchströmen
lässt, ist noch anzufügen, dass die Abwärme
des dort betriebenen Ventilators 40 eine zusätzliche
Erwärmung des Frischluftstroms 20 im darüber
befindlichen Wärmetauschermodul 36 und auch unmittelbar
im Ventilatormudul 38 ermöglicht.
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2 zeigt
einen Teil einer Wärmetauschervorrichtung 10,
bei welcher das Frischluftventilatormodul 32 und das Abluftventilatormodul 38 nur
durch ein kleines erstes Wärmetauschermodul 36a voneinander
getrennt sind. Unterhalb des Abluftventilatormoduls 38 befindet
sich ein größeres Wärmetauschermodul 36b.
Die hier dargestellten Wärmetauschermodule 36a und 36b weisen
kreisförmige Luftzuführungen bzw. Durchlassöffnungen
auf, um die Luftströme zwischen einzelnen Wärmetauscherplatten 36-1 bis 36-8 einzuleiten
bzw. hindurch zu leiten. Der hier dargestellte Abstand zwischen
einzelnen Wärmetauscherplatten 36-1 bis 36-8 ist
stark überzeichnet und in Realität nur wenige
Millimeter gross. Die Überzeichnung wurde gewählt,
um das Durchströmen von Abluftstrom 24 und Frischluftstrom 20 besser
illustrieren zu können.
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3 zeigt
einen schematischen vereinfachten Querschnitt durch das Ventilatormodul 32 der 2.
Die durch den Ventilator 34 angesogene Frischluft 20 wird
durch eine im unteren Boden des Moduls 32 angeordnete,
hier gestrichelt dargestellte, kreisförmige Öffnung 60 in
das Wärmetauschermodul 36a geleitet. Der Abluftstrom 24 strömt
von unten durch eine kreisförmige Öffnung 62 in
den Abluftbereich des Moduls 32 und von dort durch eine
obere kreisförmige Öffnung 64 wieder
aus dem Modul 32 hinaus. Die beiden Luftströme 20 und 24 sind
durch eine Trennwand 66 im Modul 32 voneinander
getrennt. Selbstverständlich erfolgt auch über
diese Trennwand ein gewisses Maß von Wärmetausch
zwischen dem Abluftstrom 24 und dem Frischluftstrom 20.
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4 zeigt
den Schnitt durch das Wärmetauschermodul 36b zwischen
den Wärmetauscherplatten 36-4 und 36-5.
Man blickt von oben auf die Wärmetauscherplatte 36-5,
wobei der Abluftstrom 24 von unten durch eine Öffnung 68 in
den Zwischenraum zwischen Wärmetauscherplatte 36-5 und 36-4 eingeleitet
wird. Der Abluftstrom 24 durchströmt dann in im
Wesentlichen horizontaler Richtung den Zwischenraum zwischen den
beiden genannten Wärmetauscherplatten 36-5 und 36-4 und
tritt durch die Öffnung 70 aus diesem Zwischenraum
wieder aus, um durch eine nur in 2 ersichtliche
Bypassöffnung 72 in den übernächsten
Zwischenraum, nämlich denjenigen zwischen den Wärmetauscherplatten 36-3 und 36-2 eingeführt
zu werden. Der Frischluftstrom 20 wird durch eine Bypassöffnung 74 durch
den Zwischenraum zwischen den Wärmetauscherplatten 36-5 und 36-4 nach
unten durchgeführt, und durchströmt dann den Zwischenraum
zwischen den Wärmetauscherplatten 36-5 und 36-6.
An den Wärmetauscherplatten, hier beispielhaft an der Wärmetauscherplatte 36-5,
sind rippenartige Strömungsführungselemente 76 vorgesehen,
welche das Durchströmen der Luftströme zwischen
zwei benachbarten Wärmetauscherplatten leiten und optimieren.
Selbstverständlich können die hier stark vereinfacht
dargestellten Rippen 76 auch eine andere Ausgestaltung haben,
z. B. eher gradlinig. Ferner können die Abstände
zwischen ihnen stark verringert sein. Die Ausgestaltung derartiger
Rippenstrukturen beeinflusst auch den Wärmeaustausch in
einem derartigen Wärmetauschermodul, wobei hier auch auf
bekannte Techniken aus dem Stand der Technik zu Wärmetauschern
zurückgegriffen werden kann.
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Unter
Bezugnahme auf 5 wird die spezielle Ausgestaltung
der Wärmetauscherplatten 36-2 bis 36-8 noch
etwas genauer beschrieben. Jede der Wärmetauscherplatten 36-2 bis 36-8 umfasst
zwei im Abstand voneinander angeordnete Öffnungen, insbesondere
kreisförmige Öffnungen 68 und 74 auf, wie
dies für die Wärmetauscherplatte 36-5 exemplarisch
angedeutet ist. Bei dieser Wärmetauscherplatte schließt
sich an die Öffnung 74 eine Bypassleitung an,
welche mit einer in der darüber liegenden Wärmetauscherplatte 36-4 angeordneten Öffnung 68a direkt
verbunden ist. Die Wärmetau scherplatte 36-4 weist
ebenfalls eine weitere Öffnung 74a auf, mit einer
daran angeordneten Bypassleitung, welche wiederum mit der Öffnung 68b der
darüber liegenden Wärmetauscherplatte 36-3 verbunden
ist. Zwei zueinander benachbarte Wärmetauscherplatten sind von
oben nach unten jeweils um einen bestimmten Winkel, hier 90° bezogen
auf die Längsachse L der Wärmetauschervorrichtung
zueinander verdreht angeordnet, so dass die beiden Luftströme
jeweils von einem ersten Zwischenraum Z1 bzw. Z4 zu einem übernächsten
Zwischenraum Z3 bzw. Z2 um im wesentlichen 180° umgelenkt
werden. Die beiden Luftströme 20 und 24 strömen
in den benachbarten Zwischenraum Z1 und Z2 bzw. Z2 und Z3 bzw. Z3
und Z4 gekreuzt zueinander, im wesentlichen unter einem Winkel von
etwa 90° zueinander durch die betreffenden Zwischenräume
Z1 bis Z4. Der Frischluftstrom 20 durchströmt
in diesem Beispiel die Zwischenräume Z1, Z3 und Z5, wohingegen
der Frischluftstrom die Zwischenräume Z4, Z2 und Z0 durchströmt.
Durch das zueinander verdrehte aufeinander Anordnen von einzelnen
Wärmetauscherplatten 36-2 bis 36-8 kann
ein sehr einfacher strömungstechnisch korrekter Aufbau
des Wärmetauschermoduls erfolgen, und es wird gleichzeitig
ein Wärmetauscher im Kreuzgegenstromprinzip erzeugt, bei
welchem der Wärmeaustausch sehr effektiv stattfindet verglichen mit
einer beispielsweise nur in vertikaler Richtung aufgebauten Gegenstromwärmetauschvorrichtung. Das
hier dargestellte Beispiel, bei dem benachbarte Wärmetauscherplatten
um 90° zueinander verdreht werden, ist rein exemplarisch.
Selbstverständlich sind auch andere Abstände zwischen
den Öffnungen 68 und 74 denkbar, so dass
andere Verdrehwinkel zwischen einzelnen Wärmetauscherplatten
möglich sind. Es wird beispielsweise an 45° oder
60° gedacht. Wie bereits oben erwähnt, sind die
hier dargestellten Abstände zwischen den Wärmetauscherplatten 36-2 bis 36-8 stark überzeichnet
und betragen in der Realität nur wenige Millimeter. Die
einzelnen Wärmetauscherplatten sind, wie dies aus der 5 ersichtlich ist,
vorzugsweise identisch aufgebaut, so dass sie in beliebiger Reihenfolge übereinander
angeordnet werden können. Bei einer stehend angeordneten Wärmetauschervorrichtung
müssen in einem derartigen Wärmetauschermodul
die Wärmetauscherplatten nicht zwangsweise gegeneinander
verspannt werden, sondern es wird durch das Eigengewicht des Aufeinanderliegens
der Wärmetauscherplatten eine ausreichende Dichtwirkung
erreicht, so dass sich die beiden Luftströme 20 und 24 nicht
mischen, sondern getrennt aneinander vorbeigeführt werden
können. Alternativ zu dem hier bevorzugten Wärmetauscher nach
dem Kreuz-Gegenstromprinzip kommt auch ein reiner Gegenstrom-Wärmetauscher
in Frage, bei dem die Luftströme in im Wesentlichen vertikaler Richtung
aneinander vorbeiströmen.
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6 zeigt
stark schematisiert eine Wärmetauschervorrichtung 10a,
welche in einem Gehäuse 80 aufgenommen ist. Die
einzelnen Module weisen hier einen rechteckigen, insbesondere quadratischen Querschnitt
auf und sind in Führungen 82 des Gehäuses 80 aufgenommen.
Das Gehäuse 80 wird durch eine Tür 84 verschlossen,
so dass die Wärmetauschervorrichtung 10a insgesamt
abgedichtet ist. Die einzelnen Module bzw. einzelnen Wärmetauscherplatten
können bei geöffneter Tür 84 im
Wesentlichen horizontal aus dem Gehäuse 80 entnommen
bzw. in dieses hinein geschoben werden. Ein solches Gehäuse
kann zusätzlich schallisoliert sein, damit möglichst
wenig Betriebsgeräusche der Wärmetauschervorrichtung 10a im
Raum hörbar sind.
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Alternativ
zu einem solchen zusätzlichen Gehäuse können
auch die einzelnen Module, wie sie beispielsweise in der 1 dargestellt
sind, ein eigenes Modulgehäuse aufweisen, wobei dann durch aufeinander
Stapeln der verschiedenen Module und miteinander Verbinden insgesamt
ein Gesamtgehäuse der Wärmetauschervorrichtung
gebildet wird. Wie aus den Beispielen der 1 bzw. 6 ersichtlich, können
die Module kreisförmig oder eckig ausgebildet sein, wobei
in einem eckigen Fall auch ein regelmäßiges Vieleck,
beispielsweise Sechseck oder Achteck denkbar ist. Aus der 6 ist
ebenfalls ersichtlich, dass das Prinzip der verdrehten Wärmetauscherplatten
umgesetzt ist, wobei die betreffenden Öffnungen in einer
Wärmetauscherplatte in benachbarten Eckbereichen der Wärmetauscherplatte
angeordnet sind.
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Durch
die hier vorgestellte Wärmetauschervorrichtung sind alle
für ein Wär metauscheraggregat notwendigen Elemente
in einem rohrartigen Gesamtaufbau aufgenommen. Dabei sind verschiedene Module
vorgesehen, welche als oberen bzw. unteren Anschluss für
ein benachbartes Modul eine zumindest ähnlich aufgebaute
Anschlussplatte bzw. ein entsprechendes Anschlusselement aufweisen,
wie der unter 5 dargestellte Aufbau der Wärmetauscherplatten,
so dass solche Module, beispielsweise Ventilatormodul, Filtermodul
und dergleichen an beliebiger Stelle in der Wärmetauschervorrichtung
untergebracht werden können, so dass eine freie Modularität
des Systems vorliegt.
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Die
hier vorgestellte Wärmetauschervorrichtung in der Modulbauweise
kann auch in einem ansprechenden Design gestaltet werden, beispielsweise
können das Gesamtgehäuse bzw. die Modulgehäuse
in Farben hergestellt werden, welche von einem Kunden ausgewählt
worden sind. Selbstverständlich ist auch eine transparente
Ausführung denkbar, wenn die in der Wärmetauschervorrichtung eingesetzte
Technik im Betrieb sichtbar sein soll. Ferner ist es auch möglich
eine hier vorgestellte Wärmetauschervorrichtung liegend
in einem Raum anzuordnen, wobei entsprechende Anpassungen bei der Konstruktion
vorzusehen wären unter Beibehaltung des hier vorgestellten
Konzepts der modularen Bauweise.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102007008512
A1 [0007]
- - DE 102006051903 A1 [0007]
- - DE 102004014004 A1 [0007]