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Die Erfindung betrifft eine Luftaustauschvorrichtung
mit wenigstens einem Regenerator.
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Bewohnte Räume müssen belüftet werden. Beim einem Luftaustausch
geht Wärme
an die Umgebung verloren. Es ist denkbar, Lüftungsgeräte zur Einzelraumlüftung mit
einem wärmespeichernden Regenerator
zu versehen, an dem abwechselnd warme Abluft aus dem Innenraum und
kalte Außenluft von
der Außenseite
eines Gebäudes
entlangstreichen. Solche Lüftungsgeräte müssen häufig gereinigt
werden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine
kostengünstig
wartbare Luftaustauschvorrichtung bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der
unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
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Eine erfindungsgemäße Luftaustauschvorrichtung
umfasst ein Gehäuse
mit wenigstens einem darin angeordneten Lüfter. In dem Gehäuse ist
ein zwischen einer Ablufteinlassöffnung
und einer Zuluftauslassöffnung
verlaufender Abluftweg und ein zwischen einer Ablufteinlassöffnung und
einer Zuluftauslassöffnung
verlaufender Zuluftweg vorgesehen. Wenigstens ein durchströmbarer erster
Wärmeregenerator
ist im Abluftweg und wenigstens ein durchströmbarer zweiter Wärmeregenerator
ist im Zuluftweg angeordnet. Diese Wärmeregeneratoren können auch
als zwei verschiedene Bereiche eines zusammenhängenden großen Wärmeregene rators ausgebildet
sein. Die Wärmeregeneratoren
weisen dabei insbesondere ein Material mit einer guten Wärmespeicherfähigkeit
auf, insbesondere Metall oder Keramik. Erfindungsgemäß ist weiterhin
eine betätigbare
Umschaltvorrichtung vorgesehen, die so ausgebildet ist, dass bei
ihrer Betätigung
der Abluft- und
der Zuluftweg so umleitbar sind, dass der erste Wärmeregenerator
bzw. die ersten Wärmeregeneratoren
auf dem Zuluftweg und der zweite Wärmeregenerator bzw. die zweiten
Wärmeregeneratoren
auf dem Abluftweg liegen. Diese Umschaltvorrichtung kann dabei in
bestimmten Zeitintervallen oder abhängig von in dem Gehäuse, insbesondere
an den Wärmeregeneratoren
gemessenen Temperaturen betätigt
werden. Bei einer wiederholten Betätigung der Umschaltvorrichtung
wird die Luftaustauschvorrichtung wieder in den Ursprungszustand
geschaltet, bei dem der erste Wärmeregenerator
im Abluftweg und der zweite Wärmeregenerator
im Zuluftweg liegen.
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Bei einer mit nur einem Lüfter ausgestatteten Luftaustauschvorrichtung
ist dieser vorzugsweise so zu wählen,
dass seine Drehrichtung umgekehrt werden kann. Besonders vorteilhaft
ist es aber, wenn ein im Zuluftweg angeordneter Zuluft-Lüfter und
ein im Abluftweg angeordneter Abluft-Lüfter vorgesehen sind.
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Gemäß einem Grundgedanken der Erfindung
werden die Wärmeregeneratoren
abwechselnd von warmer Abluft und von kalter Zuluft durchströmt, um dadurch
die Wärme
der Abluft effektiv zum Aufwärmen
der Zuluft zu nutzen. Die zum Erwärmen der Zuluft auf eine im
Normalfall bei etwa 20°C
liegende Wohlfühltemperatur
notwendige Energiemenge kann dadurch schon deutlich verringert werden.
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Wenn weiterhin Luftfilter zur Reinigung
des Abluftstroms des Zuluftstroms verwendet werden, kann eine Verbesserung
der Atemluftqualität
im Gebäudeinneren
erreicht und gleichzeitig eine Verunreinigung der Außenfassade
vermieden werden. Dabei hat es sich erwiesen, dass es besonders
vorteilhaft ist, wenn solche Luftfilter an der Ablufteinlassöffnung und/oder
an der Außenlufteinlassöffnung des
Gehäuses
angebracht werden, denn auf diese Weise kann auch eine Verunreinigung
des Gehäuseinneren
weitestgehend vermieden werden.
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Eine der Erfindung zugrundeliegende
Erkenntnis liegt darin, dass das bei den bekannten Lüftungsgeräten vorgesehene
Durchströmen
in wechselnde Richtung nachteilig ist. Um dabei zu verhindern, dass
sich auf dem Filter abgesetzter Schmutz bei einer Umkehr der Strömungsrichtung
löst, muss nämlich darauf
geachtet werden, dass sich nicht zu viel Schmutz auf dem Filter
absetzt. Dies bedingt einen häufigen
Wechsel des Filters. Durch die erfindungsgemäße Luftaustauschvorrichtung
werden die eingesetzten Filter vorteilhafterweise nur in einer Richtung
durchströmt,
wodurch das vorgenannte Problem des Lösens von Schmutz vermieden
wird und die Gebrauchsdauer von Filtern kostengünstigerweise verlängert wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Luftaustauschvorrichtung, bei welcher der Abluftweg unterhalb
des Zuluftwegs angeordnet ist, kann der bei der Abkühlung des
Abluftstroms auskondensierende Wasserdampf durch die Abluftauslassöffnung entweichen,
wodurch unerwünschte
Nebenerscheinungen, wie beispielsweise Schimmel vermieden werden.
Wenn der Abluftweg dabei zur Außenseite des
Gebäudes
hin leicht nach unten geneigt ist, kann durch Schwerkraftwirkung
das Austreten des Kondenswassers aus dem Gehäuse noch besser gewährleistet
werden.
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Bei einer einfachen und kostengünstigen Bauform
der Luftaustauschvorrichtung kann die Umschaltvorrichtung in Form
wenigstens einer drehbaren oder schwenkbaren Klappe ausgebildet
sein. Eine besonders energiesparende und sehr vorteilhaft ansteuerbare
Betätigungsvorrichtung
umfasst eine erste Abluftweg-Umleitklappe und eine zweite Zuluftweg-Umleitklappe,
die jeweils durch einen gemeinsamen Antrieb, insbesondere durch
einen Zahnriemen oder ein Gestänge
drehbar bzw. umschwenkbar sind, sowie eine erste Zuluftweg-Umleitklappe
und eine zweite Abluftweg-Umleitklappe, die jeweils durch einen
weiteren gemeinsamen Antrieb drehbar bzw. umschwenkbar sind. Diese
Variante bietet sich besonders dann an, wenn der Winkel zwischen
den zwei verschiedenen Luftwegstellungen für die betreffenden Umleitklappen
jeweils übereinstimmt.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung ist wenigstens ein Wärmetauscher mit einer Erwärmseite
und mit einer Abkühlseite
in dem Gehäuse
angeordnet. Der Abluft- und der Zuluftweg werden bei einer Betätigung der
Umschaltvorrichtung so umgeleitet, dass die Abkühlseite bzw. die Abkühlseiten
auf dem Abluftweg und die Erwärmseite bzw.
die Erwärmseiten
auf dem Zuluftweg liegen. Durch einen derartigen Einsatz von rekuperativen Wärmerückgewinnungseinheiten
insbesondere von Wärmetauschern
zusätzlich
zu den erfindungsgemäß verwendeten
wärmespeichernden
Regeneratoren kann das Temperaturgefälle zwischen dem Abluft- und
dem Zuluftstrom deutlich reduziert werden, wodurch sich eine erhebliche
Energieeinsparung im Vergleich zu herkömmlichen Lüftungsgeräten ergibt. Dieser Umstand
kann noch effektiver genutzt werden, wenn in dem Gehäuse ein
erster und ein zweiter Wärmetauscher
vorgesehen sind und wenn der Abluft- und der Zuluftweg bei einer Betätigung der
Umschaltvorrichtung so umgeleitet werden, dass die Abkühlseiten
beider Wärmetauscher
auf dem Abluftweg und die Erwärmseiten
beider Wärmetauscher
auf dem Zuluftweg liegen. Durch eine derartige erfindungsgemäße Kombination
von wärmespeichernden Regeneratoren
mit rekuperativen Wärmerückgewinnungseinheiten
sowie durch die erfindungsgemäße Umleitung
der Luftwege kann ein besonders effektiver und energieoptimaler
Luftaustausch gewährleistet
werden.
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Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer
vorstehend beschriebenen Luftaustauschvorrichtung zur Lüftung von
Gebäuden,
insbesondere von Eigentumswohnungen, von Mietswohnungen und von
gewerblich genutzten Immobilien.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen
anhand eines Ausführungsbeispiels
näher veranschaulicht.
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1 zeigt
eine schematische Draufsicht auf eine Luftaustauschvorrichtung mit
abgenommener Abdeckplatte,
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2 zeigt
eine schematische Draufsicht auf die Luftaustauschvorrichtung aus 1 mit abgenommener Abdeckplatte
und mit gegenüber
der Darstellung in 1 veränderten
Luftwegen
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3 zeigt
eine schematische Draufsicht auf eine zweite Luftaustauschvorrichtung
mit Eckmodulen in ihren Eckbereichen und mit abgenommener Abdeckplatte,
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4 zeigt
eine Aufrisszeichnung des Gehäuses
der zweiten Luftaustauschvorrichtung aus 3.
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1 zeigt
eine schematische Draufsicht auf eine Luftaustauschvorrichtung 1 mit
abgenommener Abdeckplatte.
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Die Luftaustauschvorrichtung 1 ist
von einem rechteckigen Gehäuse 2 umschlossen,
das auf seiner linken Seite in einem oberen Bereich eine Ablufteinlassöffnung 21 und
in einem unteren Bereich eine Zuluftauslassöffnung 24 sowie auf
seiner rechten Seite in einem oberen Bereich eine Fortluftauslassöffnung 22 und
in einem unteren Bereich eine Außenlufteinlassöffnung 23 aufweist.
Im Inneren des Gehäuses 2 befinden
sich unmittelbar neben der Außenlufteinlassöffnung 23 ein
Fortluft-Filter 3 und unmittelbar neben der Fortluftauslassöffnung 22 ein Fortluft-Filter 4.
Im Inneren des Gehäuses 2 sind
unmittelbar bei der Ablufteinlassöffnung 21 ein Fortluft-Lüfter 6 und
unmittelbar bei der Fortluftauslassöffnung 24 ein Fortluft-Lüfter 5 angeordnet.
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In einem hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel
befindet sich der Fortluft-Filter 4 zwischen der Ablufteinlassöffnung 21 und
dem Fortluft-Lüfter 6, um
zu verhindern, dass die in das Innere des Gehäuses 2 einfließende Abluft
das Gehäuseinnere
verschmutzt.
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Eine Trennwand 11 verläuft waagerecht
mittig durch das Innere des Gehäuses 2 von
der linken bis zu der rechten Gehäusewand. Bei einem Drittel sowie
bei zwei Dritteln der Gesamtbreite des Gehäuses 2 weist die Trennwand 11 jeweils
Unterbrechungen auf. In der in 1 weiter
links gelegenen Unterbrechung der Trennwand 11 ist ein
erster Wärmetauscher 9 und
in der weiter rechts gelegenen Unterbrechung ist ein zweiter Wärmetauscher 10 angeordnet. Die
Wärmetauscher 9 und 10 sind
dabei in der Zeichenebene der 1 in
bezug auf das Gehäuse
um einen Winkel 45° gedreht
angeordnet dargestellt. Bei den in 1 gezeigten
Wärmetauschern 9 und 10 handelt
es sich um Kreuzwärmetauscher.
Der erste Plattenwärmetauscher 9 kann
von links oben nach rechts unten sowie von rechts oben nach links
unten durchströmt
werden. Dabei befindet sich der Einlassbereich der Abkühlseite
links oben und der Auslassbereich der Abkühlseite rechts unten. Der Einlassbereich
der Erwärmseite
befindet sich rechts oben und der Auslassbereich der Erwärmseite
links unten. Die Trennwand 11 setzt dabei zwischen dem
Einlassbereich der Abkühlseite
und dem Auslassbereich der Erwärmseite
sowie zwischen dem Einlassbereich der Erwärmseite und dem Auslassbereich
der Abkühlseite
an. Eine erste Abluftweg-Umleitklappe 71 verschließt in 1 den Einlassbereich der
Abkühlseite. Diese
erste Abluftweg-Umleitklappe 71 weist ein Drehgelenk auf,
das zwischen den beiden Einlassbereichen angeordnet ist. Eine zweite
Abluftweg-Umleitklappe 72 verschließt den Auslassbereich der Erwärmseite
und weist ein Drehgelenk auf, das sich zwischen den beiden Auslassbereichen
des ersten Wärmetauschers 9 befindet.
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Der zweite Wärmetauscher 10 weist
rechts unten seinen Einlassbereich der Erwärmseite und links oben seinen
Auslassbereich der Erwärmseite auf.
Der Einlassbereich der Abkühlseite
befindet sich links unten und der Auslassbereich der Abkühlseite rechts
oben. Eine erste Zuluftweg-Umleitklappe 81 verschließt in 1 den Einlassbereich der
Abkühlseite
und weist ein zwischen den beiden Einlassbereichen des zweiten Wärmetauschers 10 angeordnetes
Drehgelenk auf. Eine zweite Zuluftweg-Umleitklappe 82 verschließt den Auslassbereich
der Erwärmseite
und weist ein zwischen den Auslassseiten des zweiten Wärmetauschers 10 angeordnetes Drehgelenk
auf. Die Trennwand 11 setzt jeweils zwischen dem Einlassbereich
der Abkühlseite
und dem Auslassbereich der Erwärmseite
sowie zwischen dem Einlassbereich der Erwärmseite und dem Auslassbereich
der Abkühlseite
an.
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In einem Bereich zwischen den Wärmetauschern 9 und 10 sind
ein erster Wärmeregenerator 12 und
ein zweiter Wärmeregenerator 13 angeordnet, die
jeweils Metallfasern aufweisen und von Luft durchströmt werden
können.
Dabei füllen
der erste Wärmeregenerator 12 den
Zwischenraum zwischen der Trennwand 11 und der oberen Wand
des Gehäuses 2 und
der zweite Wärmeregenerator 13 den
Zwischenraum zwischen der Trennwand 11 und der unteren
Wand des Gehäuses 2 vollständig aus.
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In 1 ist
mittels schwarzen Pfeilen ein erster Abluftweg 7 gezeigt,
der in waagerechter Richtung von der Ablufteinlassöffnung 21 durch
den Fortluft-Lüfter 6 und
durch den ersten Wärmeregenerator 12 bis
zu der Fortluftauslassöffnung 22 führt. Mittels weißen Pfeilen
ist ein erster Zuluftweg 8 visualisiert, der von der Außenlufteinlassöffnung 23 durch
den zweiten Wärmeregenerator 13 und
durch den Zuluft-Lüfter 5 bis
zu der Zuluftauslassöffnung 24 führt.
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2 zeigt
eine schematische Draufsicht auf die Luftaustauschvorrichtung 1 mit
abgenommener Abdeckplatte und mit gegenüber der Darstellung in 1 veränderten Luftwegen Übereinstimmende Komponenten
sowie Komponenten mit gleichen Funktionen wie in der 1 sind mit gleichen Bezugszeichen
gekennzeichnet und werden nicht extra erörtert.
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Die Abluftweg-Umleitklappen 71 und 72 sowie
die Zuluftweg-Umleitklappen 81 und 82 sind
in 2 senkrecht gestellt,
so dass sie die Zwischenräume
zwischen den Wärmetauschern 9 und 10 und der
unteren bzw. oberen Wand des Gehäuses 2 luftdicht
abschließen.
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Der zweite Abluftweg 14 ersetzt
den ersten Abluftweg 7. Der zweite Abluftweg 14 verläuft durch die
Ablufteinlassöffnung 21,
durch den Fortluft-Lüfter 6,
durch die Abkühlseite
des ersten Wärmetauschers 9,
durch den zweiten Wärmeregenerator 13 und durch
die Abkühlseite
des zweiten Wärmetauschers 10 bis
zu der Fortluftauslassöffnung 22.
Der zweite Zuluftweg 15 ersetzt den ersten Zuluftweg B.
Der zweite Zuluftweg 15 verläuft durch die Außenlufteinlassöffnung 23,
durch die Erwärmseite
des zweiten Wärmetauschers 10,
durch den ersten Wärmeregenerator 12,
durch die Erwärmseite
des ersten Wärmetauschers 9 sowie
durch den ersten Zuluft-Lüfter 5 bis
zu der Zuluftauslassöffnung 24.
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Nachfolgend ist die Funktionsweise
der Luftaustauschvorrichtung 1 mit Bezug auf die 1 und 2 näher
erläutert.
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Zu Beginn des hier dargestellten
Ausführungsbeispiels
nehmen die Wärmeregeneratoren 12 und 13 eine
zwischen den Temperaturwerten der Abluft und der Zuluft liegende
Temperatur an. In 1 ist
eine erste Betriebsart der Luftaustauschvorrichtung 1 beschrieben,
bei der durch den Fortluft-Lüfter 6 warme
verbrauchte Abluft aus dem Gebäudeinneren
auf eine Außenseite
des Gebäudes
befördert wird
und gleichzeitig dazu kalte frische Außenluft durch den Zuluft-Lüfter 5 von
einer Außenseite
des Gebäudes
angesaugt und in das Gebäudeinnere
befördert
wird. Der relativ warme Abluftstrom bewegt sich nun entlang des
ersten Abluftweges 7 und durchströmt den ersten Wärmeregenerator 12,
der dadurch aufgewärmt
wird. Der kalte Außenluftstrom bewegt
sich in etwa entlang des ersten Zuluftwegs 8 und durchströmt dabei
den zweiten Wärmeregenerator 13,
der dadurch eine Abkühlung
erfährt.
Beim Durchströmen
des zweiten Wärmeregenerators 13 mit
kalter Außenluft
erfolgt eine Erwärmung
des Zuluftstroms und gleichzeitig eine Abkühlung des zweiten Wärmeregenerators 13.
Der zweite Wärmeregenerator 13 gibt
dabei solange die in ihm gespeicherte Wärme an den Zuluftstrom ab,
bis der zweite Wärmeregenerator 13 in
etwa die Temperatur der Außenluft annimmt.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird die Luftaustauschvorrichtung 1 von der in 1 gezeigten Betriebsart
in die in 2 gezeigte
Betriebsart geschaltet. Diese Umschaltung erfolgt dabei in einem
vorgegebenen Zeitintervall. Bei diesem Umschaltvorgang wird die
erste Abluftweg-Umleitklappe 71 und die zweite Zuluftweg-Umleitklappe 82 von
einem gemeinsamen Antrieb, insbesondere von einem Zahnriemen oder
von einem Gestänge,
von ihrer jeweiligen in 1 gezeigten
Ausgangsstellung in die in 2 gezeigte
Umleitstellung bewegt. Ein weiterer Antrieb bewegt die zweite Abluftweg-Umleitklappe 72 und
die erste Zuluftweg-Umleitklappe 81 von ihrer in 1 gezeigten Ausgangsstellung
in die in 2 gezeigte
Umleitstellung. Nach diesem Umschalten verlaufen der Zuluftstrom
auf dem zweiten Zuluftweg 15 und der Abluftstrom auf dem
zweiten Abluftweg 14. Der zuvor abgekühlte zweite Wärmeregenerator 13 wird
nun von dem warmen Abluftstrom wieder erwärmt. Der zuvor erwärmte erste
Wärmeregenerator 12 gibt
nun die in ihm gespeicherte Wärme
an den kalten Außenluftstrom
ab, der dadurch erwärmt
wird. Zusätzlich
dazu sorgen die Wärmetauscher 9 und 10 für eine Reduzierung
des Temperaturgefälles
zwischen dem Zuluft- und dem Abluftstrom. Nach einem bestimmten
Zeitintervall wird die Luftaustauschvorrichtung 1 durch
das Bewegen der Umleitklappen 71, 72, 81 und 82 wieder
in ihre in 1 gezeigte
Ausgangsstellung zurückgeschaltet.
Dabei gibt der zuvor aufgewärmte
zweite Wärmeregenerator 13 wieder Wärme an den
Zu luftstrom ab, und der zuvor abgekühlte erste Wärmeregenerator 12 wird
durch den Abluftstrom wieder aufgewärmt.
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3 zeigt
eine schematische Draufsicht auf eine zweite Luftaustauschvorrichtung 16 mit
Eckmodulen in ihren Eckbereichen und mit abgenommener Abdeckplatte.
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Die zweite Luftaustauschvorrichtung 16 entspricht
prinzipiell der an der entlang der Trennwand 11 verlaufenden
Symmetrieachse gespiegelten Luftaustauschvorrichtung 1 aus 1, wobei die Einlass- und
Auslassöffnungen
nicht an dem linken bzw. an dem rechten Rand des Gehäuses 2 angeordnet, sondern
in bezug auf die Zeichenebene nach oben gerichtet sind. Übereinstimmende
Komponenten oder Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den
vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet
und nicht extra erörtert.
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Die zweite Ablufteinlassöffnung 211,
die zweite Fortluftauslassöffnung 221,
die zweite Außenlufteinlassöffnung 231 und
die zweite Zuluftauslassöffnung 241 sind
jeweils in den Eckmodulen der zweiten Luftaustauschvorrichtung 16 ausgebildet.
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4 zeigt
eine Aufrisszeichnung des Gehäuses 2 der
zweiten Luftaustauschvorrichtung 16.
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Dabei ist in dem linken oberen Bereich
des Gehäuses 2 ein
Eckmodul 17 angeordnet, das eine obere, eine untere, eine
linke und eine hintere Seitenfläche
aufweist. Das Eckmodul 17 ist Bestandteil des Gehäuses 2.
Die Seitenflächen
des Eckmoduls 17 bilden somit Abschnitte der oberen, der
unteren, der linken und der hinteren Wand des Gehäuses 2.
Die obere Seitenfläche
weist eine zweite Zuluftauslassöffnung 241,
die linke Seiten fläche
weist eine dritte Zuluftauslassöffnung 242,
die hintere Seitenfläche weist
eine vierte Zuluftauslassöffnung 243 und
die untere Seitenfläche
weist eine fünfte
Zuluftauslassöffnung 244 auf.
Diese Zuluftauslassöffnungen 241 bis 244 können wahlweise
geöffnet
und geschlossen werden. Solche Eckmodule 17 können auch
für die übrigen Öffnungen
des Gehäuses 2 vorgesehen
werden. Durch das Vorsehen solcher Eckmodule können Gehäuse sehr einfach an die jeweilige
Montageposition bzw. an die jeweils gewünschten Luftströmungsrichtungen
adaptiert werden.
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- 1
- erste
Luftaustauschvorrichtung
- 2
- Gehäuse
- 21
- erste
Ablufteinlaßöffnung
- 22
- erste
Fortluftauslaßöffnung
- 23
- erste
Außenlufteinlaßöffnung
- 24
- erste
Zuluftauslaßöffnung
- 3
- Zuluft-Filter
- 4
- Fortluft-Filter
- 5
- Zuluft-Lüfter
- 6
- Fortluft-Lüfter
- 7
- erster
Abluftweg
- 71
- erste
Abluftweg-Umleitklappe
- 72
- zweite
Abluftweg-Umleitklappe
- 8
- erster
Zuluftweg
- 81
- erste
Zuluftweg-Umleitklappe
- 82
- zweite
Zuluftweg-Umleitklappe
- 9
- erster
Wärmetauscher
- 10
- zweiter
Wärmetauscher
- 11
- Trennwand
- 12
- erster
Wärmeregenerator
- 13
- zweiter
Wärmeregenerator
- 14
- zweiter
Abluftweg
- 15
- zweiter
Zuluftweg
- 16
- zweite
Luftaustauschvorrichtung
- 211
- zweite
Ablufteinlaßöffnung
- 221
- zweite
Fortluftauslaßöffnung
- 231
- zweite
Außenlufteinlaßöffnung
- 241
- zweite
Zuluftauslaßöffnung
- 242
- dritte
Zuluftauslaßöffnung
- 243
- vierte
Zuluftauslaßöffnung
- 244
- fünfte Zuluftauslaßöffnung
- 17
- Eckmodul