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Kombinierter Wärme- und Feuchtigkeitsaustauscher Die Erfindung betrifft
einen kombinierten Wärme-und Feuchtigkeitsaustauscher mit einem zwei Durchlässe
für getrennte Luftströme aufweisenden Gehäuse und darin sich längs einer geschlossenen
Bahn zwischen den Durchlässen bewegenden Übertragungskörpern.
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Bei der Belüftung von Räumen im Winter ist es vom .Gesichtspunkt der
Wärmewirtschaftlichkeit her gesehen von wesentlicher Bedeutung, die in der entweichenden
Raumluft enthaltene Wärme weitgehend wiederzugewinnen und sie der einströmenden
kalten Außenluft zuzuführen, damit deren Temperatur sich beim Eintritt in den Raum
der Raumtemperatur nähert. Zu diesem Zweck sind Wärmeaustauscher der vorgenannten
Art entwickelt, durch dessen einen Durchlaß die den Raum verlassende Luft ausströmt
und durch dessen anderen Durchlaß die dem Raum zugeführte frische Außenluft einströmt.
Der oder die sich zwischen den beiden Durchlässen bewegenden Übertragungskörper
nehmen Wärme von der ausströmenden Raumluft auf und geben sie wieder an Slict einströmende
Außenluft ab. Derartige Wärmeaustauscher genügen mit Bezug auf die Wärmewirtschaftlichkeit
sehr hohen Ansprüchen.
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Bei der Belüftung von Räumen im Winter kommt aber nun hinzu, daß die
atmosphärische Außenluft wegen ihrer niedrigen Temperatur trotz eines hohen relativen
Feuchtigkeitsgehaltes, absolut gesehen, eine sehr kleine Menge Feuchtigkeit enthält.
Wenn also Außenluft mit etwa 900/9 relativer Feuchtigkeit und einer Temperatur von
etwa -20° C einem Raum zugeführt wird, in welchem eine Temperatur von etwa +20°
C herrscht, beträgt die relative Feuchtigkeit der Luft nach der Erwärmung nur
501o, was für einen angenehmen Aufenthalt im Raum viel zu niedrig ist. Eine
reichliche Zufuhr von frischer Außenluft in einen Raum, so wertvoll sie an sich
sein mag, darf also nicht zur Folge haben, daß die Raumluft übertrocknet wird, und
es ist Aufgabe der Erfindung, einen Austauscher zu schaffen, der bei hoher Wärmewirtschaftlichkeit
auch die höhere Feuchtigkeit der entweichenden Luft aufnimmt, so daß diese der einströmenden
Außenluft zugute kommt. Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, die einströmende
Außenluft ohne Zuführung von Wasser feuchter zu machen.
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Durch die Steigerung des Wirkungsgrades des Wärmeaustauschers kann
die Kühlung der entweichenden Raumluft so weit gehen, daß die Grenzkurve für gesättigten
Wasserdampf erreicht wird, wodurch sich in dem Austauscher Kondensat ausscheidet.
Wenn nun die Außentemperatur unter dem Gefrierpunkt liegt, kann das Kondensat in
Form von Eis den Austauscher verstopfen. Diese Bildung von Eis hängt auch mit dem
Verhältnis des Feuchtigkeitsgehaltes der Raumluft und des der Außenluft zusammen.
Die Gefahr der Eisbildung ist um so größer, je niedriger die Temperatur der Außenluft
ist, d. h., die Gefahr der Eisbildung ist dann am größten, wenn die Heizanlage eines
Gebäudes am meisten beansprucht wird und demzufolge die Belüftung der Räume mit
möglichst hohem Wirkungsgrad besonders dringlich ist. Es ist deshalb eine weitere
Aufgabe der Erfindung, einen kombinierten Wärme- und Feuchtigkeitsaustauscher zu
schaffen, bei welchem ein voller Luftaustausch unter günstigen Bedingungen auch
bei sehr niedriger Außentemperatur stattfinden kann.
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Wenn im Sommer die Luft drückend und schwül ist, liegen die Verhältnisse
gerade umgekehrt im Vergleich zu den vorstehend beschriebenen Verhältnissen. Die
Außenluft kann dann den höheren Feuchtigkeitsgehalt aufweisen, insbesondere wenn
die Raumluft klimatisiert wird, um ihre Temperatur und ihren Feuchtigkeitsgehalt
herabzusetzen. Dabei ist es von Vorteil, die Außenluft nicht mit hohem Feuchtigkeitsgehalt
in den Raum eintreten zu lassen. Wenn außerdem die Außentemperatür hoch ist, ist
es wesentlich, einen Luftaustausch durchführen zu können, ohne daß gleichzeitig
eine große Wärmemenge in den Raum eingeführt wird. Es ist deshalb
auch
Aufgabe der Erfindung, einen Austauscher zu schaffen, der auch diesen für feuchtheißes
Sommerwetter geltenden Bedingungen gerecht wird. Insbesondere bezweckt die Erfindung,
in diesem Zusammenhang einen Austauscher zu schaffen, der mit einfacher Umschaltung
sowohl im Winter als auch im Sommer in Betrieb sein kann.
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Die Lösung der gestellten Aufgaben erfolgt im wesentlichen dadurch,
daß zwei als Rotoren ausgebildete Übertragungskörper axial hintereinanderliegend
angeordnet sind und nacheinander von jedem der beiden Luftströme durchströmt werden
und der eine Übertragungskörper als Wärmeübertragungskörper oder Wärme- und Feuchtigkeitsübertragungskörper
und der andere als Feuchtigkeitsübertragungskörper oder Wärme- und Feuchtigkeitsübertragungskörper
ausgebildet ist und in dem einen Durchlaß zwischen den beiden Übertragungskörpern
eine den Feuchtigkeitsgehalt des durchströmenden Luftstromes beim Übergang von einem
Übertragungskörper auf den anderen senkende Vorrichtung angeordnet ist.
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Die den Feuchtigkeitsgehalt senkende Vorrichtung kann nach einem Vorschlag
der Erfindung als Heizkörper ausgebildet sein, der mittels eines Hygrostaten regelbar
ist, der seinerseits von dem relativen Feuchtigkeitsgehalt der Luft, nachdem diese
beide übertragungskörper durchstrichen hat, betätigt wird.
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Nach einem anderen Vorschlag der Erfindung kann die den Feuchtigkeitsgehalt
senkende Vorrichtung als Rotations-Übertragungskörper ausgebildet sein, der sich
längs einer geschlossenen Bahn zwischen dem einen Durchlaß und einem weiteren Durchlaß
bewegt, dem Luft von einer Stelle, z. B. einem Raum mit anderer Temperatur bzw.
anderem Feuchtigkeitsgehalt als dem des Luftstromes in dem erstgenannten Durchlaß,
zugeführt wird.
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Einer oder beide der als Rotoren ausgebildeten Übertragungskörper
sind aus Fäden, Bändern oder Folien mit an sich vorhandenen oder durch- Zusätze
geschaffenen hygroskopischen Eigenschaften aufgebaut, die mit geringen mittleren
Abständen aufeinandergeschichtet sind.
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Der Antrieb der Übertragungskörper kann mit gleicher oder unterschiedlicher
Drehzahl erfolgen. Zweckmäßig ist die Drehzahl für den die Feuchtigkeit übertragenden
Körper größer als für den die Wärme übertragenden Körper.
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Es sind Austauscher mit rotierenden übertragungskörpern in zwei nebeneinanderliegenden
Leitungen bekannt, von denen der eine Feuchtigkeit und der andere Wärme übertragen
kann. Der die Feuchtigkeit übertragende Körper ist als sogenanntes Befeuchtungsrad
ausgebildet. Dieses Befeuchtungsrad entspricht aber nicht dem Feuchtigkeitsübertragungskörper
gemäß der Erfindung, denn es muß stets in Wasser eintauchen und wird auch nur von
einem Luftstrom, und zwar dem von der Außenluft kommenden Luftstrom, durchströmt.
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Es sind weiter Trockenvorrichtungen bekannt, die einen aus mehreren
Scheiben oder Trommeln zusammengesetzten Rotor aufweisen, wobei die Scheiben oder
Trommeln ein Feuchtigkeit absorbierendes Material enthalten, durch welches der der
Trocknung dienenden Luft möglichst weitgehend Luftfeuchtigkeit entzogen werden soll.
Diese der Luft entzogene Feuchtigkeit hat aber keine weitere Aufgabe, während beim
Gegenstand der Erfindung die Luftfeuchtigkeit eines an die Atmosphäre entweichenden
Luftstromes an einen von der Atmosphäre angesaugten Luftstrom übertragen werden
soll.
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Umlaufende Übertragungskörper für Wärme und Übertragungskörper für
Feuchtigkeit sind an sich bekannt. Gemäß der Erfindung werden nun derartige Übertragungskörper
in einem Austauscher gemeinsam angeordnet, so daß sowohl Wärme als auch Luftfeuchtigkeit
von einem Luftstrom auf einen anderen übertragen werden kann, wobei die Luftströme
die Übertragungskörper nacheinander durchströmen.
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Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung einiger
in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele. Es zeigt Fig. 1 einen gemäß
der Erfindung ausgebildeten Wärme- und Feuchtigkeitsaustauscher im Axialschnitt
nach Linie 1-I der Fig. 2, Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie 11-1I durch den Wärme-
und Feuchtigkeitsaustauscher gemäß Fig. 1, Fig. 3 einen Axialschnitt durch eine
abgewandelte Ausführungsform der Erfindung, wobei der in der Figur links dargestellte
Teil mit dem rechten Teil der Fig. 1 übereinstimmt, und Fig. 4 schematisch den Einbau
des Wärme- und Feuchtigkeitsaustauschers in eine vorhandene Klimaanlage.
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Das Gehäuse 10 des Wärme- und Feuchtigkeitsaustauschers, nachfolgend
kurz mit Austauscher bezeichnet, ist mit Hilfe einer axial verlaufenden Zwischenwand
in zwei kammerartige Durchlässe 14 und 16 unterteilt, von denen der Durchlaß 14
mittels einer Auslaßrohrleitung 18 mit der Außenluft und mittels einer Einlaßrohrleitung
20 und eines Gebläses 22 mit einem zu belüftenden Raum in Verbindung steht, während
der Durchlaß 1.6 mittels einer Einlaßrohrleitung 24 und eines Gebläses 26
mit der Außenluft und. mittels einer Auslaßrohrleitung 28 mit dem zu belüftenden
Raum in Verbindung steht. In den Rohrleitungen 20 und 24 sind zweckmäßigerweise
Regelorgane, z. B. Drosselklappen 29, 30, angeordnet. Unmittelbar an den Rohrleitungen
20 und 24 sind zu den Durchlässen 14 und 16 hin anschließend Luftfilter 32 und 34
angeordnet, durch welche die Außenluft, ehe sie in den Durchlaß 16 eintritt, und
die Raumluft, ehe sie in den Durchlaß 14 eintritt, gereinigt werden. Die beiden
Luftfilter können an sich bekannter Bauart sein und bestehen zweckmäßig aus leicht
auswechselbaren Einheiten.
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In dem Austauscher nach Fig. 1 und 2 sind zwei Übertragungskörper
36 und 38 in Gestalt von Rotoren drehbar gelagert. Sie bestehen vorzugsweise aus
um eine Nabe 39 spiralförmig gewickelten Bändern 40 bzw. 42, die in bekannter Weise
aus einer ebenen und einer gewellten oder mit Vorsprüngen anderer Form versehenen
Schicht zusammengesetzt sein können, wodurch zwischen den Bändern enge, zur Rotorachse
parallel verlaufende Kanäle gebildet sind. In der Zeichnung ist der Klarheit wegen
die gewellte Schicht nicht dargestellt.
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Ein derartiger aus lamellenartig übereinandergelagerten Schichten
zusammengesetzter übertragungskörper weist hohe Übergangszahlen für sowohl Wärme
als auch Feuchtigkeit auf, wenn die einzelnen Schichten in einem mittleren Abstand
voneinander angeordnet sind, der kleiner ist als 1,5 mm, zweckmäßig kleiner als
1 mm, z. B. 0,2 bis 0,6 mm. Dies bedeutet, daß der Abstand zwischen den ebenen Schichten
höchstens 3 mm, vorzugsweise weniger als 2 mm beträgt.
Ferner können
die Schichten hygroskopisch sein, wie es bei bestimmten, als Bandmaterial verwendeten
Papiersorten der Fall ist, insbesondere wenn Wollfasern oder Fasern anderer sehr
hygroskopischer Werkstoffe in das Papier eingemischt sind. Eine Wollfaser nimmt
z. B. doppelt soviel Feuchtigkeit auf als eine Holz- oder Zellulosefaser. In Handbüchern
wird die Hygroskopizität durch die Menge Wasser angegeben, welche der Stoff bei
einem gegebenen relativen Feuchtigkeitsgehalt aufzunehmen vermag, beispielsweise
Gramm Wasser je 100 g des Stoffes im Trockenzustand.
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Die Schichten können auch aus einem Blatt- oder folienförmigen Träger
mit einem Zusatz oder einem Belag eines hygroskopischen Stoffes, wie feinpulvrigem
Kieselgel, bestehen. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn dieser Stoff wasserunlöslich
ist. Wasserlösliche, Feuchtigkeit absorbierende Stoffe folgen nämlich infolge Kapillarwirkung
im Träger den von dem Stoff aufgenommenen Wasser auf seinem Weg von einer Stelle
mit höherer zu einer Stelle mit niedrigerer Feuchtigkeit. Nach einer gewissen Zeit
hat somit eine Umlagerung des hygroskopischen Stoffes stattgefunden, so daß der
Austauscher mit einem größeren oder kleineren Teil seines Volumens hygroskopisch
inaktiv wird.
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Die spiralförmig gewickelte Bandrolle jedes Rotors 36 und 38 ist in
einen festen Hohlzylinder 44 eingelegt, dessen eine Kante 46 einwärts auf die Bandrolle
gebogen ist, während die andere Kante 48 zu einem Flansch nach außen abgewinkelt
ist. Jeder so gebildete Rotor 36, 38 liegt in einer kreisförmigen Öffnung in je
einer mit dem Gehäuse 10 fest verbundenen Querwand 50, dichtet gegen diese Öffnung
ab und erstreckt sich quer über die beiden Durchlässe 14 und 16. Gegen die Zwischenwand
12 sind die Rotoren abgedichtet, beispielsweise durch nach dem Labyrinthprinzip
arbeitende Dichtungen 52, so daß ein unmittelbares Überströmen von Luft von dem
einen Durchlaß in den anderen verhindert ist. Die Rotoren können durch einen gemeinsamen
Motor angetrieben werden; zweckmäßigerweise wird jedoch jeder Rotor mit einem eigenen
Antriebsmotor 54 bzw. 56 versehen. An dem Außenmantel jedes Zylinders 44 ist ein
Ringflansch 58 angeordnet, der in mehreren, beispielsweise drei an dem Gehäuse drehbar
gelagerten, zweckmäßig als Doppelkegel ausgebildeten Stützrollen 60 gelagert ist.
Gegen den Ringflansch 58 liegt eine Antriebsscheibe 62, z. B. ein Friktionsrad,
an, die auf einer Welle 64 sitzt und über ein Zahnradgetriebe 66 von dem
Antriebsmotor 54 bzw. 56 angetrieben wird. In dem Durchlaß 14 ist zwischen den beiden
Rotoren eine Heizvorrichtung, z. B. ein elektrischer Heizkörper 68, zur Erwärmung
der Luft angeordnet. Die Wärmewirkung des Heizkörpers 68 kann mit Hilfe eines in
der Auslaßrohrleitung 18 des Durchlasses 14 sitzenden Hygrostaten 69 geregelt
werden.
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Der Körper des Rotors 36 ist hygroskopisch wirksam, so daß er beim
Umlauf des Rotors sowohl Wärme als auch Feuchtigkeit von dem einen Luftstrom an
den anderen überführen kann. Obgleich es keine Bedingung darstellt, ist es vorteilhaft,
daß auch der Körper des Rotors 38 dieselben hygroskopischen Eigenschaften aufweist
und zugleich ein guter Wärmeaustauscher ist.
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Die Wirkungsweise des Austauschers im Winter, also während einer kalten
Jahreszeit, ist folgende: Es sei angenommen, da.ß die Außenluft eine Temperatur
von -20° C habe. Bei einer derart niedrigen Temperatur ist ihr relativer Feuchtigkeitsgehalt
stets sehr hoch und darf mit 90 % eingesetzt werden. Die Raumluft habe eine Temperatur
von -f-20° C und einen relativen Feuchtigkeitsgehalt von 60 %. Aus später näher
zu erklärendem Grunde soll ferner angenommen werden, daß die Außenluft in dem Durchlaß
16 durch den Rotor 38 auf +20° C erwärmt worden ist und daß damit gleichzeitig
ihr relativer Feuchtigkeitsgehalt auf 20 bis 301/o gesunken ist.
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Wenn diese vorgewärmte Außenluft im Durchlaß 16 durch den Rotor 36
hindurchgeht, wird sie von der entweichenden Raumluft, welche während des Umlaufes
des Rotors durch den Durchlaß 14 hindurchströmt, derart beeinflußt, daß die entweichende
Raumluft einen Teil ihrer Feuchtigkeit an die vorgewärmte Außenluft abgibt, so daß
diese je nach dem Wirkungsgrad des Rotors einen relativen Feuchtigkeitsgehalt von
etwa knapp unter 60 % enthält. Ihre Temperatur ist dieselbe wie die der Raumluft,
nämlich + 20'@' C. Die entweichende Raumluft hat hinter dem Rotor 36 noch eine Temperatur
von +20° C. In diesem Rotor 36 hat also lediglich eine überführung von Feuchtigkeit
stattgefunden, indem der entweichenden Raumluft Feuchtigkeit entnommen und diese
Feuchtigkeit in die einströmende Außenluft übergeführt wurde.
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Durch den Heizkörper 68 wird der entweichenden Raumluft Wärme zugeführt,
jedoch nur so viel, daß ihre Temperatur auf beispielsweise +25°C gesteigert wird.
Im Rotor 38 findet dann ein kombinierter Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch statt.
Die einströmende kalte Außenluft wird auf die oben angenommenen +20° C erwärmt,
und die entweichende Raumluft gibt die entsprechende Wärmemenge ab, so daß ihre
Temperatur beim Austreten aus dem Austauscher z. B. -15° C beträgt und daß sie einen
relativen Feuchtigkeitsgehalt von etwa knapp unter 100°/o aufweist. Ein Teil ihres
Feuchtigkeitsgehaltes ist gleichzeitig in die einströmende Außenluft übergegangen.
Die Wärmezufuhr durch den Heizkörper ist notwendig, um eine Kondensation von Feuchtigkeit
im Rotor 38 oder im Auslaß des Durchlasses 14 zu vermeiden.
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Bei diesem Beispiel wurde angenommen, daß die Temperatur- und Feuchtigkeitsverhältnisse
so beschaffen sind, daß der Rotor 36 nur als Feuchtigkeitsaustauscher dient. Der
erforderliche Wärmeaustausch geschieht dann völlig mit Hilfe des Rotors 38. Hierdurch
wird absichtlich der Wirkungsgrad des Austauschers für Wärme etwas verschlechtert,
und zwar, wie aus dem Vorstehenden hervorgeht, um eine Kondensation im Austauscher
zu verhindern. Die Fähigkeit des Austauschers, Feuchtigkeit kondensationsfrei überzuführen,
wurde gesteigert, und damit wurde die zulässige relative Feuchtigkeit im Raum erhöht.
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Sofern hingegen bei den oben unterstellten außerordentlichen Verhältnissen
in Bezug auf die Temperatur der Außenluft eine Verschlechterung des Wirkungsgrades
beim Wärmeaustausch vermieden werden soll, kann mit Hilfe der Drosselklappen 29
und 30 die in der Zeiteinheit durch die Durchlässe 14 und 16 hindurchströmende
Luftmenge verringert werden. Ebenso läßt sich die Wärmezufuhr durch den Heizkörper
68 so einstellen, daß der Rotor 36 in der Hauptsache Feuchtigkeit und somit keine
oder nur
in geringem Ausmaß Wärme überträgt. Gleichzeitig mit der
durch die Verringerung der Luftmengen bewirkenden Einstellung des Austauschers auf
höchsten Wirkungsgrad in bezug auf Wärmeübertragung erhöht sich sein Wirkungsgrad
in bezug auf Feuchtigkeitsübertragung, wodurch er in gesteigertem Grade in den Stand
gesetzt wird, Feuchtigkeit ohne Kondensation überzuführen.
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Welcher der beiden vorbeschriebenen Betriebsarten, d. h. große Luftmenge
und etwas verringerter Wirkungsgrad in bezug auf Wärmeübertragung oder höherer Wirkungsgrad
der Wärmeübertragung und etwas verringerter Luftmenge im Einzelfall der Vorzug zu
geben ist, hängt von den im Raum herrschenden Bedingungen ab.
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Die Wärmezufuhr durch den Heizkörper 68 kann jedoch auch so eingestellt
werden, daß die einströmende Außenluft hinter dem Rotor 38 eine Temperatur hat,
die niedriger als die der Raumluft ist. Dies kann bei weniger kalten klimatischen
Bedingungen angebracht sein, z. B. bei Außentemperaturen bis etwa hinauf zu 0° C.
In diesem Fall wird der Rotor 36 auch als Wärmeübertragungskörper wirksam. Wenn
die Temperatur der Außenluft hinter dem Rotor 38 in dem Durchlaß 16 z. B. +10° C
beträgt, soll also der Rotor 36 dafür sorgen, daß diese Temperatur weiter bis in
die Nähe der Temperatur der Raumluft gesteigert wird. Wird die Wärmezufuhr des Heizkörpers
68 vollkommen abgeschaltet, so erreicht der Anteil des Rotors 36 an der Wärmeübertragung
seinen Höchstwert und steht zu der Wärmeübertragung durch den Rotor 38 in einem
Verhältnis, das von den Flächen, den Wärmeübergangszahlen und den Drehzahlen der
beiden Rotoren bestimmt wird. Wahlweise kann es vorteilhaft sein, daß von dem Heizkörper
68 so viel Wärme zugeführt wird, daß die Temperatur der Außenluft hinter dem Rotor
38 höher ist als die der Raumluft. üblicherweise wird jedoch angestrebt, von dem
Heizkörper 68 eine möglichst kleine Wärmemenge zuzuführen, weil in den meisten Fällen
in dem Raum noch eine andere Heizvorrichtung, z. B. Zentralheizungskörper, vorhanden
ist. Der Heizkörper 68 kann auch in dem Durchlaß 16 zwischen den beiden Rotoren
angeordnet werden. Die Wirkungsweise ist in diesem Falle grundsätzlich dieselbe
wie die zuvor beschriebene.
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Durch den Hygrostaten 69 läßt sich die Wärmezufuhr des Heizkörpers
68 selbsttätig so regeln, daß bei wechselnden Außenluftverhältnissen die relative
Feuchtigkeit im Austauscher bzw. in der Auslaßrohrleitung 18 stets kleiner als 1000,10
ist. Die Drosselklappen 29, 30 können von Hand oder auch selbsttätig, je nach der
Temperatur der Außenluft, einstellbar sein.
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Im Sommer, also während einer warmen Jahreszeit, arbeitet der Austauscher
mit abgeschaltetem Heizkörper 68, und seine Aufgabe besteht darin, bei höherer Außentemperatur
und Außenfeuchtigkeit einem Eindringen von Wärme und Feuchtigkeit in den Raum, der
gegebenenfalls klimatisiert ist, vorzubeugen. Der Austauscher arbeitet je nach den
herrschenden Verhältnissen mit den beiden Rotoren 36 und 38 als Wärme- und/oder
Feuchtigkeitsübertragern mit Bezug auf die vorstehend geschilderte Wirkung, mit
dem einzigen Unterschied, daß die Übertragung von Wärme undloder Feuchtigkeit von
der einströmenden Außenluft zur entweichenden Raumluft stattfindet. Die in Fig.
3 abgewandelte Ausführungsform des Austauschers unterscheidet sich von der Ausführung
nach Fig. 1 dadurch, daß der feststehende Heizkörper 68 durch einen Rotations-übertragungskörper
80, also einen Rotor, ersetzt ist, der sich von einem dritten kammerartigen Durchlaß
84 neben dem Durchlaß 14 durch die Begrenzungswand 82 dieses Durchlasses in ihn
hinein erstreckt. Der Rotor 80, dessen Außenumfang in Fig. 2 durch eine strichpunktierte
Linie angedeutet ist, ist ein Wärmeaustauscher ohne Fähigkeit zur Feuchtigkeitsübertragung.
Er ist im wesentlichen in derselben Weise ausgeführt und gelagert wie die Rotoren
36 oder 38, ist aber in der Achsrichtung wesentlich schmaler als diese. Der Werkstoff
des Übertragungskörpers im Rotor 80 soll vollständig oder nahezu vollständig unhygroskopisch
sein, wie es z. B. durch Verwendung von Metallfolien und gewissen Kunststoffolien
erreichbar ist. Der Rotor 80 ist an seiner Durchtrittsstelle durch die Begrenzungswand
82 gegenüber dem Durchlaß 14 durch Dichtungen 86 abgedichtet, die ein Auslecken
zwischen den Durchlässen 14 und 84 verhindern, und wird in der vorbeschriebenen
Art durch einen Antriebsmotor 87 angetrieben. Der Durchlaß 84 ist über einen Luftfilter
88 und eine Einlaßrohrleitung 90 an das Gebläse 22 angeschlossen, welches, wie bereits
beschrieben, die verbrauchte Raumluft durch die Einlaßleitung 20 in den Durchlaß
14 fördert. Eine geringe Menge dieser Raumluft gelangt nun auch in den Durchlaß
84. In der Einlaßrohrleitung 90 ist wiederum ein Regelorgan, z. B. eine Drosselklappe
92, angeordnet, deren Stellung von dem Hygrostaten 69 mit geregelt wird. Die den
Durchlaß 84 verlassende Luft kehrt durch eine Auslaß- und Verbindungsrohrleitung
94 in den Raum zurück.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Temperatur der Außenluft in dem
Durchlaß 16 hinter dem Rotor 38 stets niedriger als die der Raumluft, so daß der
Rotor 36 Wärme von der entweichenden Raumluft zur einströmenden Außenluft überträgt.
Wenn die Temperatur der Raumluft z. B. + 20' C beträgt, kann diese im Rotor auf
etwa + 12° C absinken. Der Rotor 80 erwärmt dann die Luft in dem Durchlaß 14 auf
beispielsweise + 15° C. Die Außenluft wiederum verläßt den Rotor 38 mit einer Temperatur,
die etwas unter der der Raumluft nach deren Durchgang durch den Rotor 36 liegt.
Der Wärmeaustausch durch den Rotor 36 erhöht die Temperatur der Außenluft auf etwas
unter -I-20° C. Beim Eintritt in den Rotor 80
hat die durch deh Durchlaß 84
hindurchströmende Raumluft eine Temperatur von -!-20° C, und der Temperaturabfall
in diesem Rotor 80 hängt von der durchströmenden Luftmenge ab.
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Falls die entweichende Raumluft nicht erwärmt zu werden braucht, wird
der Antrieb des Rotors 80 ausgeschaltet und gleichzeitig die Einlaßrohrleitung 90
mit Hilfe der Drosselklappe 92 geschlossen.
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Bei dem in Fig. 4 schematisch dargestellten Einbaubeispiel eines Wärme-
und Feuchtigkeitsaustauschers gemäß der Erfindung ist für einen Raum 96 eine Klimaanlage
98 herkömmlicher Bauart und Wirkungsweise vorgesehen. Diese bekannte Anlage umfaßt
hierbei eine Befeuchtungsvorrichtung und eine Kältemaschine bzw. eine Heizanlage.
Die Anlage kann so ausgestaltet sein, daß sie die Raumluft sowohl im Winter als
auch im Sommer beeinflussen kann. Sie steht über ein Gebläse 100 und eine Lufteinlaßleitung
102 mit dem Raum in Verbindung. Wie üblich ist
eine Luftauslaßleitung
106, durch welche die Raumluft aus dem Raum 96 entweicht, an eine von der Klimaanlage
98 in die Atmosphäre mündende Abzugsleitung 104 angeschlossen. Die
entweichende Raumluft läßt sich hierdurch in zwei Luftströme aufteilen, von denen
der eine in die Klimaanlage 98
und damit in den Raum 96 zurückkehrt, während
der andere, gegebenenfalls mit Hilfe eines Gebläses 108,
an die freie Atmosphäre
abgeleitet wird. Das Verhältnis zwischen der in die Klimaanlage zurückgeführten
Luftmenge und der in die freie Atmosphäre entweichenden Luftmenge beträgt in der
Praxis etwa 4: 1. Die in die Anlage zurückgeführte Luft wird mit frischer Außenluft
vermischt, die durch eine Rohrleitung 110 der Klimaanlage 98 zugeführt
wird.
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Ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Austauscher 112 ist an
das Gebläse 108 und an die Rohrleitung 110 angeschlossen. Dieser Austauscher
ermöglicht nun, daß der Überschuß an Feuchtigkeit und Wärme der entweichenden Raumluft
im Winter in die einströmende Außenluft übergeführt werden kann, während im Sommer
gemäß den vorstehenden Ausführungen das Verhältnis umgekehrt wird. Dank der verbesserten
Wärmewirtschaftlichkeit bzw. Feuchtigkeitsübertragung im Austauscher kann der Anteil
der Außenluft an der in den Raum 96 einströmenden Luft wesentlich erhöht werden.
Demgemäß kann bis zur Hälfte der durch die Luftauslaßleitung 106 den Raum
96 verlassenden Raumluft durch den Austauscher 112
hindurch in die
freie Atmosphäre entweichen, wobei also eine entsprechend kleinere Luftmenge in
die Klimaanlage 98 zurückkehrt, um dort mit frischer Außenluft aus der Rohrleitung
110 ergänzt zu werden.
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Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die gezeigten Ausführungsformen
begrenzt, sondern kann in vielfacher Hinsicht innerhalb des Erfindungsgedankens
abgewandelt werden. Falls der wärme- und feuchtigkeitsaustauschende Stoff in den
Rotoren fadenförmig ist, hat er in der oben beschriebenen Weise hygroskopische Eigenschaften.
Um hohe übergangszahlen zu schaffen, ist es wesentlich, daß die Fäden dünn sind.
Bei kreisförmigem Querschnitt können sie einen Durchmesser in der Größenordnung
kleiner als 0,2 mm und vorzugsweise kleiner als 0,1 mm, z. B. 0,02 bis 0,05 mm,
haben. Ferner sollen die Strömungsspalte zwischen den Fäden eng sein.
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Der Rotor 36 kann mit höherer, derselben oder niedrigerer Drehzahl
umlaufen als der Rotor 38. Der Übertragungskörper des Rotors 38 ist bei den gezeigten
Ausführungsbeispielen in axialer Richtung stärker als der des Rotors 36. Die Rotoren
36 und 38 können jedoch bei im übrigen demselben Aufbau die gleiche axiale Stärke
haben; der, Rotor 38 kann aber auch schmaler sein. Dies bedeutet, daß bei einer
bestimmten Drehzahl das Übertragungsvermögen der beiden Rotoren gleich groß sein
oder aber das des einen Rotors das des anderen Rotors übersteigen kann.
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Die Erfindung ist auch bei der Belüftung von Gefrier- oder Kühlräumen
anwendbar. Diese Anwendung entspricht der oben beschriebenen Anwendung im Winter,
mit dem einzigen Unterschied, daß der Raum die niedrigere Temperatur und den niedrigeren
Feuchtigkeitsgehalt aufweist, so daß Wärme und Feuchtigkeit daran gehindert werden
müssen, in den Raum zu gelangen.
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Um einen Feuchtigkeitsniederschlag in dem Rotor 38 zu vermeiden,
kann dem Luftstrom hinter dem Rotor 36 ein Teil seines Feuchtigkeitsgehaltes
entzogen werden. Zu diesem Zweck kann der als Heizvorrichtung dienende Rotor
80 in. gleicher Weise wie die Rotoren 36 und 38 aus einem hygroskopischen
Stoff bestehen. Im Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. 3 wurde hervorgehoben,
daß die Lufttemperatur im Durchlaß 14 hinter dem Rotor 36
niedriger
ist als im Raum. Ferner nimmt der relative Feuchtigkeitsgehalt zu, so daß er hinter
dem Rotor 36
und damit an der Einlaßseite des dritten Durchlasses
84 höher ist als im Raum. Durch hinreichend langsame Umdrehung kann der Rotor
80 Feuchtigkeit aus der Luft in dem Durchlaß 14 an die Luft in dem
Durchlaß 84 übertragen, ohne daß in diese letztgenannte Luft Wärme in nennenswertem
Ausmaß übertragen wird. Wahlweise kann der Rotor 80 sowohl zur Zufuhr von
Wärme zum Durchlaß 14 als auch zum Abführen von Feuchtigkeit aus diesem Durchlaß
dienen.