DE4115710A1 - Luftaustausch- und/oder entfeuchtungseinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftaustausch- und/oder Entfeuchtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind bereits verschiedene Luftaustauscheinrichtungen bekannt, mit welchen die innerhalb eines Raumes befindliche Luft mit frischer Außenluft ausgetauscht werden kann. Mit zunehmendem Wunsch gut abgedichteter Gebäude und Eigenheime zur Energieerhaltung ergibt sich jedoch die Notwendigkeit, die innerhalb von Räumen befindliche verbrauchte und möglicherweise giftige Luft zu entfernen und mit frischer Außenluft zu ersetzen. Dabei ergibt sich jedoch besonders im Winter das Problem, daß eine kalte Zugluft entsteht, falls kühlere Luft von der Außenseite her eingeführt wird. Ein weiteres Problem ist dabei ein gewisser Verlust von Wärmeenergie, die mit der abgegebenen Luft nach außen abgegeben wird. Diese Probleme können im wesentlichen mit Hilfe von Wärmetauschern gelöst werden, welche die Wärme der abgegebenen Luft speichern und damit die von außen her zugeführte frische Luft erwärmen. Im Sommer ist es dabei hingegen erforderlich, daß die warme und feuchte Luft außerhalb des Gebäudes gehalten wird. Demzufolge sollte in diesem Fall eine wärmespendende Matrix verwendet werden, um auf diese Weise sowohl Matrix wie auch Feuchtigkeit zu speichern.

Es zeigt sich jedoch, daß die bekannten Luftaustauscheinrichtungen komplex und relativ großvolumig waren und dabei mehrere Luftschächte und/oder rotierende Wärmetauscher aufweisen, so wie dies beispielsweise in der US-PS 47 27 931 gezeigt ist.

Ein weiteres Problem mit derartigen bekannten Luftaustauscheinrichtungen besteht darin, daß die vorhandenen Schächte Kurven und Biegungen aufweisen, was zu ungewünschten Druckabfällen zwischen den beiden Enden des jeweiligen Schachtes führt, was wiederum relativ starke Gebläse mit hohem Energiebedarf erforderlich macht, während gleichzeitig Reinigungs- und Reparaturarbeiten schwierig durchzuführen sind. Derartige Luftaustauscheinrichtungen erfordern im übrigen zwei oder mehrere Gebläse, um die innerhalb von Räumen vorhandene Luft mit der Außenluft austauschen zu können.

Darüber hinaus sind bereits Luftentfeuchtungseinrichtungen bekannt, mit welchen der Feuchtigkeitsgehalt der innerhalb eines Raumes befindlichen Luft verringert werden kann. Eine derartige Verringerung der Luftfeuchtigkeit erweist sich dabei aus verschiedenen Gründen als zweckmäßig. Bei gewissen Produktionsverfahren, beispielsweise der Herstellung von integrierten Schaltkreisen, ist es beispielsweise wünschenswert, daß die Luftfeuchtigkeit innerhalb der Herstellungsräume auf einem relativ niedrigen Wert gehalten wird. Außerdem erweist es sich als zweckmäßig, wenn die Luftfeuchtigkeit in Lagerhäusern, in welchen einer Korrosion ausgesetzte Materialien gelagert werden, verringert wird, um auf diese Weise eine Korrosion dieser Materialien zu vermeiden. Die Verwendung von Luftentfeuchtungseinrichtungen erweist sich ebenfalls in Wohnungen wünschenswert, weil die in Wohnungen befindlichen Personen es angenehmer empfinden, wenn die relative Luftfeuchtigkeit reduziert ist. In Verbindung mit Klimaanlagen können fernerhin durch die Verwendung von Luftentfeuchtungseinrichtungen die entstehenden Energiekosten verringert werden.

Die bisher bekannten Luftentfeuchtungseinrichtungen sind relativ komplexe Geräte, welche entweder rotierende Trocknungsmittel enthaltende Matrizen oder Kompressoren in Verbindung mit Kühlmitteln aufweisen. Luftentfeuchtungseinrichtungen des Typs mit einer rotierenden Matrix besitzen dabei zwei Luftströme, welche zur gleichen Zeit in entgegengesetzte Richtungen durch die Entfeuchtungseinrichtung geleitet werden. Der eine Luftstrom, d. h. der Verfahrensluftstrom wird dabei von dem betreffenden Gehäuse in den Schacht eingeleitet, wobei er durch die das Trocknungsmittel enthaltende Matrix hindurchgeführt wird. Der Luftstrom gibt dabei seine Feuchtigkeit an die Matrix ab, worauf der Luftstrom aus dem Schacht erneut in den betreffenden Raum hineingeleitet wird. Ein zweiter Luftstrom, d. h. der Regenerationsstrom, wird von außen her in den Schacht geleitet, wobei er in einen anderen Teil der das Trocknungsmittel enthaltenden Matrix gelangt. Der Luftstrom nimmt dabei die von der betreffenden Matrix zuvor aufgegebene Feuchtigkeit auf, worauf der betreffende Luftstrom erneut an die Außenseite des Raumes abgegeben wird. Während beide Luftströme kontinuierlich durch die das Trocknungsmittel enthaltende Matrix hindurchgeleitet werden, rotiert diese Matrix langsam, um auf diese Weise jenen Teil der Matrix, welcher durch den Regenerationsluftstrom getrocknet worden ist, dem Verfahrensluftstrom auszusetzen. Um zu erreichen, daß die Matrix durch den Regenerationsluftstrom getrocknet wird, erweist es sich jedoch als erforderlich, daß der dem Verfahrensluftstrom ausgesetzte Teil der Matrix gegenüber dem den Regenerationsluftstrom ausgesetzten Teil der Matrix abgedichtet ist. Wegen der Rotation der Matrix kann eine derartige Abdichtung zwischen den beiden Bereichen der Matrix jedoch nur mit großer Mühe erreicht werden. Derartige Luftentfeuchtungseinrichtungen, so wie sie beispielsweise in der US-PS 41 34 743 gezeigt sind, sind demzufolge in ihrem Aufbau relativ komplex und weisen eine Vielzahl von beweglichen Einzelteilen auf. Ein weiteres Problem bei derartigen Luftentfeuchtungseinrichtungen besteht darin, daß innerhalb der vorhandenen Schächte sich Bakterien entwickeln können, welche dann in den Raum hineingeblasen werden.

Es ist demzufolge Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Luftaustausch- und/oder Entfeuchtungseinrichtung zu schaffen, welche bei kompakter und kostengünstiger Bauweise eine minimale Anzahl von beweglichen Teilen aufweist, wobei der vorgesehene Schacht eine minimale Anzahl von Kurven besitzt, um auf der einen Seite die Anzahl der Plätze zu minimieren, an welchen Bakterien gedeihen können, und um andererseits das Durchführen von Reinigungs- und Wartungsarbeiten zu erleichtern.

Erfindungsgemäß wird dies durch Vorsehen der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Maßnahmen erreicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich anhand der Unteransprüche.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist ein relativ kompaktes Gehäuse vorgesehen, innerhalb welchem die erforderlichen Einheiten angeordnet sind, um die innerhalb eines Raumes vorhandene, verbrauchte Luft in sehr wirksamer Weise mit frischer Außenluft austauschen zu können. Die Luftaustauscheinrichtung weist dabei einen einzelnen Schacht auf, welcher an beiden Enden mit je einer Öffnung versehen ist. Innerhalb dieses Schachtes ist eine Wärmeaustauschmatrix vorgesehen. Diese Wärmeaustauschmatrix kann dabei zusätzlich Feuchtigkeitsspeicherfähigkeiten besitzen. Innerhalb des Schachtes befindet sind fernerhin ein Gebläse, mit welchem ein im wesentlichen axialer Luftstrom erzeugt wird.

Vorzugsweise kann das betreffende Gebläse zwischen zwei Positionen mit entgegengesetzten Luftströmungsrichtungen hin- und herbewegt werden, wobei zusätzlich eine Aktivierungseinheit, beispielsweise eine Magnetspule, vorgesehen ist, um das Gebläse von seiner ersten Position in seine zweite Position zu bewegen.

Um eine maximale Wirksamkeit der Wärmespeichermatrix zu erreichen, sollte die Luftströmung je nach der Bauweise der Wärmespeichermatrix alle 2 bis 6 Sekunden gewendet werden. Die Wärmespeichermatrix wirkt dabei ebenfalls als Geräuschdämpfer.

Bei einer ersten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Luftaustauscheinrichtung Klappen auf, welche innerhalb des Schachtes ein Vermischen der abgegebenen Luft und der angesaugten Luft verhindern. In der Nähe derartiger Klappen können fernerhin Filter und Gitter vorgesehen sein, um zu verhindern, daß ungewünschte Gase und Teilchen in die Einrichtung gelangen.

Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung werden zwei Luftaustauscheinrichtungen nebeneinander angeordnet. Innerhalb der beiden Schächte sind dabei entlang einer gemeinsamen Achse zwei Gebläse vorgesehen. Mit Hilfe einer einzigen Magnetspule kann dabei, falls gewünscht, eine Verschwenkung beider Gebläse erreicht werden. Für beide Schächte kann ferner eine einzige Wärmespeichermatrix verwendet werden. Die in dem einen Schacht strömende Luft fließt dabei vorzugsweise in entgegengesetzter Richtung zu der Luft im anderen Schacht. Auf diese Weise können große Volumina von Luft ausgetauscht werden, ohne daß dabei innerhalb des betreffenden Raumes starke Luftdruckschwankungen auftreten.

Die Luftaustauscheinrichtung kann derart konstruiert sein, daß das Gebläse und die Wärmeaustauschmatrix aus einem der beiden Enden des Schachtes entfernbar sind, um auf diese Weise das Reinigen und Warten der Einrichtung zu erleichtern. Eine derartige Reinigung erweist sich deshalb als zweckmäßig, weil auf Grund von Kondensation innerhalb von Schächten Bakterien gedeihen können, die dann in den Raum eingeblasen werden.

Im Fall einer Luftentfeuchtungseinrichtung besitzt dieselbe einen Schacht, an dessen beiden Enden wenigstens vier Öffnungen vorgesehen sind. Im Bereich dieser Öffnungen sind Ventilklappen vorgesehen, welche selbsttätig in der geschlossenen Position gehalten werden. Innerhalb dieses Schachtes ist eine starre Matrix angeordnet, welche ein bestimmtes Trocknungsmittel enthält. Innerhalb oder außerhalb des Schachtes ist ferner ein Gebläse vorgesehen, welches durch den Schacht hindurch eine im wesentlichen axiale Luftströmung erzeugt. Diese Luftströmung erfolgt dabei in der Regenerationsphase der Luftentfeuchtungseinrichtung in einer Richtung, während sie in der Verfahrensphase der Luftentfeuchtungseinrichtung in einer zweiten Richtung erfolgt.

Während der Verfahrensphase strömt die Luft durch ein Ende des Schachtes, worauf sie durch die das Trocknungsmittel enthaltende Matrix hindurchgeleitet wird, worauf diese Luft am gegenüberliegenden Ende des Schachtes zur Abgabe gelangt. Beim Hindurchströmen der Luft durch die das Trocknungmittel enthaltende Matrix wird die Feuchtigkeit von dem Trocknungsmittel absorbiert, welches vorzugsweise ein Silicongel oder Lithiumchlorid ist. Bei der Abgabe aus dem Schacht besitzt demzufolge die Luft eine niedrige Luftfeuchtigkeit. Während der folgenden Regenerationsphase wird die Strömungsrichtung der Luft innerhalb des Schachtes umgekehrt. Die Luft wird dabei von außerhalb des Raumes angesaugt, durch eine Heizeinrichtung erwärmt und in der Folge durch die das Trocknungsmittel enthaltende Matrix geleitet. Die erwärmte Luft entzieht dabei die innerhalb des Trocknungsmittels vorhandene Feuchtigkeit. Nach dem Hindurchströmen durch die Matrix wird die Luft mit höherer Luftfeuchtigkeit am gegenüberliegenden Ende des Schachtes erneut an die den betreffenden Raum umgebende Außenluft abgegeben.

Die Strömungsrichtung der Luft durch den Schacht kann dadurch umgekehrt werden, indem das betreffende Gebläse um eine senkrecht zur Rotationsachse der Flügelblätter verlaufende Achse verschwenkt wird. Eine Luftstromumkehr läßt sich jedoch auch durch eine Umkehr der Rotationsrichtung des Gebläses erreichen.

Die Heizeinrichtung zum Erwärmen der Luft besitzt vorzugsweise Heizdrähte, welche eine relativ geringe Masse aufweisen. Innerhalb der Verfahrensphase kann somit die Heizeinrichtung sehr leicht abgeschaltet werden, so daß während dieser Phase nur geringfügige Wärmemengen an die Luft abgegeben werden.

Die Ventilklappen bestehen vorzugsweise aus einem elastischen Material, beispielsweise Polyethylenterephthalat, welches unter dem Warenzeichen MYLAR vertrieben wird. Derartige Materialien haben die Eigenschaft, daß sie mit sehr geringen Kräften verformbar sind, daß sie aber in ihre Ausgangslage zurückkehren, sobald keine Kräfte mehr vorhanden sind. Im Fall von MYLAR sollten die Ventilklappen eine Dicke von etwa 0,175 mm besitzen, so daß bei einer Luftströmung in der einen Richtung eine sehr leichte Abhebung der Ventilklappen erfolgt, während gleichzeitig erreicht wird, daß bei einer Luftströmungsumkehr diese Klappen erneut in ihre ursprüngliche flache Form zurückkehren, wobei sie eine Abdichtung gegenüber dem Ventilsitz herstellten. Andere Ausführungsformen derartiger Ventilklappen sind beispielsweise in der US-PS 47 44 409 beschrieben.

Bei gewissen Ausführungsformen können die Öffnungen in mehrere kleine Öffnungen unterteilt werden, um beim Ventilschluß das Auftreten von Geräuschen zu reduzieren. Die Ventilklappen können dabei in verschiedener Weise konstruiert sein. In einem Fall können diese Ventilklappen entweder durch Spiralfedern oder Blattfedern in die geschlossene Position gedrückt werden. Eine andere Möglichkeit besteht jedoch darin, daß die Ventilklappen unter ihrem eigenen Gewicht in der geschlossenen Position gehalten werden.

Die vorliegende Erfindung soll nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische teilweise auseinandergezogene Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Luftaustauscheinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Ansicht von unten der Luftaustauscheinrichtung von Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht der Luftaustauscheinrichtung von Fig. 1, bei welcher die obere Hälfte des Schachtes entfernt worden ist;

Fig. 4 und 5 schematische Darstellungen der Luftaustauscheinrichtungen von Fig. 1, bei welcher das Gebläse im Luftabgabezustand und in dem Luftansaugzustand gezeigt ist;

Fig. 6A und B bzw. 7A und B perspektivische Ansichten bzw. seitliche Ansichten von zwei Endstücken so wie sie in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Luftaustauscheinrichtung von Fig. 1 verwendbar sind;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht teilweise im Schnitt einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Luftaustauscheinrichtung;

Fig. 9 und 10 schematische Darstellungen einer dritten Ausführungsform zur Luftentfeuchtung in unterschiedlichen Betriebszuständen und

Fig. 11 bis 16 schematische Darstellungen von drei weiteren Ausführungsformen zur Luftentfeuchtung, welche jeweils in den beiden Betriebszuständen gezeigt sind.

Fig. 1 bis 5 zeigen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die betreffende Luftaustauscheinrichtung 10 umfaßt einen gerade ausgebildeten Schacht 11, welcher im Bereich seiner beiden Enden 12 und 14 Öffnungen aufweist. Dieser Schacht 11 kann aus einem geeigneten Material, wie Metall oder einem Polymer, hergestellt sein, und weist dabei vorzugsweise eine hohe thermische Isolierung auf, so wie sie sich beispielsweise durch ein poröses Plastikmaterial ergibt.

Innerhalb des Schachtes 11 ist eine Wärmespeichermatrix 38 angeordnet, welche aus einem geeigneten Material, wie Stahl, Papier oder Karton, besteht. Vorzugsweise ist diese Wärmespeichermatrix 38 jedoch aus gewelltem Aluminiumblech hergestellt, welches derart zu einem Zylinder gerollt ist, daß auf diese Weise die Wellungen der Wärmespeichermatrix 38 axial ausgerichtete Luftkanäle bilden. Das gewellte Aluminiumblech kann dabei mit einem feuchtigkeitsabsorbierenden Material, beispielsweise Siliciumgel, behandelt sein, um die innerhalb der abgegebenen Luft vorhandene Feuchtigkeit zurückzuhalten. Die Wärmespeichermatrix 38 dient dabei dazu, daß die Wärmeenergie der von einem wärmeren an einen kühleren Ort geführten Luft gespeichert wird und erneut abgegeben wird, sobald die Luftströmungsrichtung umgekehrt wird. Die betreffende Wärmespeichermatrix 38 wird dabei mittels dreier Halteringe 37, 39, 41 in Position gehalten.

In der Nähe der Wärmespeichermatrix 38 ist innerhalb des Schachtes 11 ein Gebläse 40 vorgesehen, welches eine im wesentlichen axiale Luftströmung erzeugt. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Strömungsrichtung geändert werden kann. Zu diesem Zweck ist das Gebläse 40 mittels Zapfen 42 schwenkbar gelagert, wobei zusätzlich eine Magnetspule 44 vorgesehen ist, um eine Verschwenkung des Gebläses 40 innerhalb des Schachtes 11 zu erreichen, so daß wahlweise Luft in Richtung des ersten Endes 12 oder des zweiten Endes 14 geleitet werden kann. Das Gebläse 40 kann dabei wahlweise ein Axial- oder Zentrifugalgebläse sein, mit welchem das gewünschte Luftvolumen bewegt wird. Für ein kleines Appartment beträgt die gewünschte Luftströmung ungefähr 2 bis 4 m³ pro Minute. Um dieses Gebläse 40 herum ist zusätzlich eine Isoliermaterialschicht 46 vorgesehen, um auf diese Weise eine Luftabdichtung zu erreichen.

Die Magnetspule 44 wird von einem Zeitgeber 50 angesteuert, welcher die Magnetspule 44 in gewünschten Zeitintervallen erregt. Sobald dieselbe erregt ist, bewirkt dieselbe eine Verschwenkung des Gebläses 40, um auf diese Weise eine Umkehr der Strömungsrichtung zu erreichen. Der Verschwenkungswinkel ist dabei derart gewählt, daß eine Umkehr der Strömungsrichtung erreicht wird, und beträgt dabei vorzugsweise 180°, wobei diese Umschwenkung innerhalb eines Sekundenbruchteils erreicht wird. Vorzugsweise wird die Umkehr der Strömungsrichtung alle 2 bis 6 Sekunden durchgeführt, wobei das gewünschte Zeitintervall je nach Anforderung beliebig gewählt werden kann.

Entsprechend den Fig. 6 und 7 sind die beiden Enden 12 und 14 des Schachtes 11 mit Endstücken 20 und 22 versehen. Dabei sind im Bereich dieser beiden Enden 12 und 14 kreisförmige Ringe vorgesehen, innerhalb welcher gemäß Fig. 6A und 7A Öffnungen vorhanden sind. Diese Öffnungen können dabei eine beliebige Konfiguration besitzen. Entsprechend Fig. 6A sind diese Öffnungen als horizontale Schlitze und gemäß Fig. 7A als Viertelkreise ausgebildet. Bei gewissen Anwendungsfällen kann es jedoch wünschenswert sein, mehrere kleine Öffnungen vorzusehen, damit beim Verschluß der in dem Folgenden noch zu beschreibenden Ventilklappen weniger Geräusche entstehen.

Gemäß Fig. 6B weist das Endstück 20 eine Außenfläche 21 und eine Innenfläche 23 auf, während gemäß Fig. 7B das Endstück 22 eine Außenfläche 25 und eine Innenfläche 27 besitzt. Entsprechend Fig. 6A und 6B werden die innerhalb des Endstückes 20 vorgesehenen Öffnungen durch zwei biegsame Klappen, nämlich einer oberen Klappe 16 und einer unteren Klappe 18 abgedeckt. Die obere Klappe 18 ist dabei an einer Anlenkkante 24 angelenkt, welche horizontal entlang des Durchmessers der Außenfläche 21 des Endstückes 20 derart verläuft, daß die gemäß Fig. 6B in Richtung des Pfeiles 1 strömende Luft die obere Klappe 16 nach außen drückt, so daß dieselbe sich von dem Endstück 20 abhebt und Luft durch die in dem Endstück 20 gebildete Öffnung ausströmen kann. Die jeweilige Luftströmung drückt jedoch gegen die untere Klappe 18, welche demzufolge in ihrer geschlossenen Position gehalten wird. Die untere Klappe 18 ist entlang einer Anlenkkante 28 angelenkt, welche gemäß Fig. 6B entlang des Durchmessers der Innenfläche 23 des Endstückes 20 verläuft. Wenn demzufolge gemäß Fig. 6B die Luft in Richtung des Pfeiles 2 strömt, wird die untere Klappe 18 nach innen gedrückt, so daß die Luft durch die dadurch gebildete Öffnung in das Endstück 20 einströmen kann, während gleichzeitig die vorhandene Luftströmung die obere Klappe 16 in der normal geschlossenen Position hält.

Bei der in den Fig. 7A und 7B dargestellten Ausführungsform besitzt das Endstück 22 vier kreisviertelförmige Klappen 31 bis 34, welche ähnlich wie die Klappen 16 und 18 des Endstückes 20 wirksam sind. Die Klappen 31 und 32 sind dabei entlang der horizontalen Kanten 43 und 45 an der Innenfläche 27 angelenkt, während die Klappen 33 und 34 entlang der horizontalen Anlenkkanten 47 und 49 der Außenfläche 25 angelenkt sind. Wenn demzufolge gemäß Fig. 7B Luft in Richtung des Pfeiles 3 strömt, werden die Klappen 33 und 34 von einem Endstück 22 abgehoben, so daß die Luft durch den Schacht 11 hindurchströmen kann. Wenn dann entsprechend Fig. 7B eine Umkehr der Strömungsrichtung in Richtung des Pfeiles 4 vorgenommen wird, verheben sich die Klappen 31 und 32 von dem Endstück 22 ab, so daß die Luft nunmehr durch das Endstück 22 in den zylindrischen Schacht 11 einströmen kann.

In Richtung des zu ventilierenden Raumes kann auf den Schacht 11 ein Endverschluß 52 aufgesetzt werden. Dieser Endverschluß 52 kann dabei beliebig geformt sein, besitzt jedoch bei der dargestellten Ausführungsform eine zylindrische Form. Zusätzlich kann ein Gitter 58 vorgesehen sein, um das Eindringen von Fremdkörpern zu verhindern. In der Nähe des Gitters 58 kann fernerhin ein nicht dargestellter Filter vorgesehen sein, um in den Schacht 11 eindringende Staubteilchen, Pollenkörner oder ungewünschte Gase zu entfernen. Der Endverschluß 52 besitzt dabei eine horizontale Trennwand 56, welche entlang der Befestigungskanten 24 und 28 der Klappen 16 und 18 verläuft. Die horizontale Trennwand 56 bewirkt in Verbindung mit den Klappen 16 und 18, daß die aus der Luftaustauscheinrichtung abgegebene Luft von dem Endstück 20 weggeleitet wird und somit bei einer Strömungsumkehr nicht erneut in die Luftaustauscheinrichtung eingesaugt wird.

Eine horizontale Trennwand 54 arbeitet in ähnlicher Weise wie die horizontale Trennwand 56, um auf diese Weise eine Trennung zwischen angesaugter und abgegebener Luft zu erreichen. Im Bereich des zweiten Endes 14 kann dabei ebenfalls ein Gitter 60 vorgesehen sein, um das Eindringen von Fremdkörpern in den Schacht 11 zu verhindern. Im Bereich des zweiten Endes 14 kann ebenfalls in der Nähe des Gitters 60 ein nicht dargestellter Filter vorgesehen sein, um das Eindringen von Staubteilchen, Pollenkörnern bzw. ungewünschten Gasen zu verhindern.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Luftaustauscheinrichtung soll nunmehr beschrieben werden. Es bestehen prinzipiell zwei Betriebszustände, nämlich einen Abgabemodus und einen Ansaugmodus. Während des Abgabemodus wird das Gebläse 40 derart positioniert, daß es im Bereich des Endes 14 liegt, so daß durch das Endstück 20 hindurch gemäß Fig. 6B in Richtung des Pfeils 2 Luft aus dem Raum abgesaugt wird. Während des Winters besitzt die innerhalb des Raumes befindliche Luft dabei eine höhere Temperatur als außen. Die Luft strömt demzufolge durch die Wärmespeichermatrix 38, wobei sie ihre latente Wärme an dieselbe abgibt. Nach dem Durchströmen der Wärmespeichermatrix 38 strömt die Luft in Richtung des Endstückes 22 in Richtung des Pfeils 3 von Fig. 7B. Nach einem vorgegebenen Zeitintervall erregt der Zeitgeber 50 die Magnetspule 44, wodurch das Gebläse 40 vorzugsweise um 180° in Richtung des ersten Endes 12 geschwenkt wird, so daß auf diese Weise eine Luftstromumkehr stattfindet, bei welchem der Ansaugmodus stattfindet. Beim Ansaugmodus wird die von außen her angesaugte Luft durch das Endstück 22 mit Hilfe des Gebläses 40 in Richtung des Pfeiles 4 von Fig. 7B geleitet. Die Luft strömt durch das Gebläse 40 in die Wärmespeichermatrix 38, in welcher die während des Abgabemodus absorbierte Wärme abgegeben wird. Die Luft strömt dann durch das Endstück 20 in Richtung des Pfeiles 1 von Fig. 6B und von dort in den betreffenden Raum.

Während der Sommerzeit ist die außerhalb des Raumes befindliche Luft wärmer als innen. Beim Einströmen der Luft von außen in die Wärmespeichermatrix 38 wird an dieselbe Wärme abgegeben. Nach dem Durchströmen der Wärmespeichermatrix 38 gelangt die Luft dann in den Raum. Wenn dann in der Folge eine Strömungsumkehr vorgenommen wird, gelangt kühle Luft in die Wärmespeichermatrix 38, welche dabei die zuvor absorbierte Wärme aufnimmt und nach außen trägt. Die Wärmespeichermatrix 38 kann dabei wahlweise zur Wärmespeicherung von sensibler Wärme oder latenter und sensibler Wärme ausgebildet sein. Die gewählte Art sollte dabei entsprechend den innerhalb des Raumes vorhandenen Bedingungen gewählt werden. In Räumen, in welchen im Winter die Feuchtigkeit zu hoch ist, sollte die Wärmespeichermatrix 38 nicht von dem latenten Typ während des Winters sein. Während der Sommerzeit sollte die auf sensibler Wärme ansprechende Wärmespeichermatrix durch eine auf latente und sensible Wärme ansprechende Wärmespeichermatrix ersetzt werden.

Bei der in Fig. 8 dargestellten zweiten Ausführungsform sind zwei Luftaustauscheinheiten nebeneinander angeordnet. Dabei besitzen die zwei Schächte 70 und 72 eine gemeinsame Trennwand 74. Innerhalb der beiden Schächte 70 und 72 sind entsprechende Gebläse 76 und 78 vorgesehen, mit welchen eine im wesentlichen axiale Luftströmung erzeugt werden kann. Die beiden Gebläse 76 und 78 besitzen dabei eine gemeinsame Achse 80. Zwischen den beiden Gebläsen 76 und 78 ist eine Magnetspule 82 vorgesehen, mit welchen die beiden Gebläse 76 und 78 derart verschwenkt werden können, daß sowohl innerhalb des Schachtes 70 wie auch des Schachtes 72 eine Umkehr der Strömungsrichtung stattfindet. Über die beiden Schächte 70 und 72 hinweg ist eine Wärmespeichermatrix 84 vorgesehen, welche in axialer Richtung verlaufende Luftkanäle 86 aufweist, so daß durch die beiden Schächte 70 und 72 eine Luftströmung stattfinden kann. Zusätzlich können entsprechende Gitter 88 bis 94 vorgesehen sein, um das Eindringen größerer Teilchen in die beiden Schächte 70 und 72 zu vermeiden. Schließlich können auch noch Trennwände 96 und 98 vorgesehen sein, um zu gewährleisten, daß die in und aus den Schächten 70 und 72 eintretende bzw. ausströmende Luft getrennt bleibt. Fig. 9 und 10 zeigen eine dritte Ausführungsform der Erfindung, welche zur Luftentfeuchtung dient. Diese Luftentfeuchtungseinrichtung 10 besitzt einen zylindrischen Schacht 111, welcher vorzugsweise gerade ausgebildet ist und an seinen beiden Enden 112 und 114 jeweils Öffnungen aufweist. Dieser Schacht 111 kann aus einem beliebigen geeigneten Material, beispielsweise Stahl oder Aluminium, hergestellt sein, wobei zusätzlich an jenen Stellen, an welchen heiße Reaktivationsluft vorbeiströmt, eine Wärmeisolierung vorgesehen ist.

Innerhalb des Schachtes 111 befindet sich eine Trocknungsmittel enthaltende Matrix 138, welche die innerhalb der Verfahrensluft vorhandene Feuchtigkeit zurückhält. Die betreffende Matrix 138 besteht aus einem wärmefesten Material, weil während der Reaktivationsphase je nach der Art des verwendeten Trocknungsmittels die Temperatur desselben bei 140°C und darüber gehalten wird. Im allgemeinen wird deshalb ein keramisches Material verwendet, weil dasselbe sehr leicht mit Trocknungsmitteln des adsorbierenden Typs, wie Silicagel oder Molekularsieben, als auch Trocknungmitteln des absorbierenden Typs, wie Lithiumchlorid, versetzt werden kann. Es können jedoch ebenfalls Metalle, wie Stahl oder Aluminium, verwendet werden, welche jedoch dann mit einem temperaturfesten Klebstoff beschichtet werden müssen, um darauf Materialien des Absorptionstyps sowie temperaturfeste Materialien festkleben zu können.

Die Matrix 138 wird durch Aufrollen von Wellmaterial zu einem Zylinder hergestellt, so daß die einzelnen Wellungen axiale Kanäle durch die Matrix 138 bilden, durch welche die Luft hindurchströmen kann. Das betreffende Wellmaterial besitzt dabei ein flaches Stützmaterial, welches daran befestigt ist. Falls gewünscht, kann die Matrix 138 jedoch auch eine quadratische Querschnittskonfiguration besitzen. Die betreffende Matrix 138 wird innerhalb des Schachtes 111 durch Reibung gehalten, so daß dieselbe bei Kraftbeaufschlagung sehr leicht aus dem Schacht 111 herausgeschoben bzw. -gezogen werden kann. Das innerhalb der Matrix 138 vorhandene Trocknungsmittel hält die innerhalb der Verfahrensluft vorhandene Feuchtigkeit zurück.

In der Nähe der mit dem Trocknungsmittel versehenen Matrix 138 ist ein Gebläse 140 vorgesehen, welches eine im wesentlichen axiale Luftströmung erzeugt. Dieses Gebläse 140 ist dabei, wie dargestellt, innerhalb des Schachtes 111 angeordnet, könnte sich jedoch auch außerhalb desselben befinden. Das Gebläse 140 ist mit einem Elektro-Motor 141 versehen und weist eine Mehrzahl von Flügelblättern 146 auf. Bei dieser Ausführungsform ist nur ein einziges Gebläse 140 vorgesehen, mit welchem Luftströmungen in zwei Richtungen, d. h. einer von dem ersten Ende 112 in Richtung des zweiten Endes 114 gerichteten Regenerationsrichtung in einer von dem zweiten Ende 114 in Richtung des ersten Endes 112 gerichteten Verfahrensrichtung erzeugt werden können. Die Umkehr der Strömungsrichtung wird dabei mit Hilfe eines Steuerkreises 160 erreicht, welcher mit einer Stromquelle 162 in Verbindung steht. Mit Hilfe des Steuerkreises 160 wird die Polarität der dem Elektromotor 141 zugeführten Spannung geändert, wodurch die Rotationsrichtung der Flügelblätter 146 umgekehrt wird. Das Gebläse 140, welches wahlweise entweder vom axialen oder zentrifugalen Typ sein kann, muß dabei nur fähig sein, eine bestimmte Luftmenge zu bewegen. Die Drehzahl des Gebläses 140 kann dabei zwischen der Regenerations- und der Verfahrensphase unterschiedlich sein.

An dem ersten Ende 112 des Schachtes 111 sind Ventilklappen 150 und 152 vorgesehen, während an dem zweiten Ende 114 des Schachtes 111 weitere Ventilklappen 151 und 153 vorgesehen sind. Die Funktionsweise dieser Ventilklappen 150 bis 153 soll in dem Folgenden noch näher beschrieben werden.

Innerhalb des Schachtes 111 ist zusätzlich noch eine Heizeinrichtung 126 vorgesehen. Diese Heizeinrichtung 126 besitzt vorzugsweise elektrische Heizdrähte, welche eine relativ geringe Masse besitzen, so daß bei einer Stromunterbrechung eine sehr rasche Abkühlung stattfindet. Wegen der geringen Masse der Heizdrähte tritt demzufolge während der Verfahrensphase nur eine geringe Erwärmung der Luft auf. Die Heizeinrichtung 126 wird vorzugsweise über nicht dargestellte Leiter von dem Steuerkreis 160 gespeist. Der Steuerkreis 160 bewirkt dabei während der Regenerationsphase eine Erregung der Heizeinrichtung 126, während dieselbe während der Verfahrensphase abgeschaltet ist. Die Heizeinrichtung 126 wird mit Hilfe geeigneter Mittel, beispielsweise nicht dargestellter Schrauben, lösbar innerhalb des Schachtes 111 gehalten.

Die Funktionsweise der beschriebenen Luftentfeuchtungseinrichtung soll nunmehr näher erläutert werden. Die betreffende Luftentfeuchtungseinrichtung besitzt zwei Arbeitsphasen, nämlich eine Verfahrensphase und eine Regenerationsphase. Die mit ausgezogenem Pfeilkopf versehenen Pfeile 5 und 7 entsprechen dabei Luft mit relativ hohem Feuchtigkeitsgehalt, während die einen nicht ausgezogenen Pfeilkopf aufweisenden Pfeile 6 und 8 einen relativ niedrigen Feuchtigkeitsgehalt andeuten. Während der in Fig. 10 dargestellten Verfahrensphase wird mit Hilfe des Gebläses 140 Luft von dem Ende 114 in Richtung des Endes 112 gefördert. Mit Hilfe des Gebläses 140 wird dabei Luft aus dem zu klimatisierenden Raum herausgezogen und entsprechend dem Pfeil 5 von Fig. 10 in Richtung des Endstückes 122 bewegt. Auf Grund dieser Luftströmung wird die Ventilklappe 151 geöffnet, während die Ventilklappe 153 geschlossen gehalten wird. Die Luft strömt demzufolge durch die Trocknungsmittel enthaltende Matrix 138, wobei sie ihre Feuchtigkeit an das Trocknungsmittel abgibt. Nach dem Hindurchströmen durch die Matrix 138 strömt die Luft entsprechend dem Pfeil 6 von Fig. 10 durch das Endstück 120 und gelangt somit erneut in den betreffenden Raum. Durch diese Luftströmung wird die Ventilklappe 150 geöffnet, während gleichzeitig die andere Ventilklappe 152 geschlossen gehalten wird. Während dieses Betriebszustands befindet sich die Heizeinrichtung 126 im abgeschalteten Zustand.

Nach einem vorgegebenen Zeitintervall wird die Strömungsrichtung umgekehrt, so daß die Luftentfeuchtungseinrichtung nunmehr in den Betriebszustand der Regenerationsphase gebracht wird. Innerhalb dieses in Fig. 9 dargestellten Betriebszustandes erzeugt das Gebläse 140 eine Luftströmung von dem Ende 112 in Richtung des Endes 114. Dabei wird entsprechend dem Pfeil 8 von Fig. 9 Luft durch das Endstück 120 von der Außenseite des Raumes mit Hilfe des Gebläses 140 angesaugt. Diese Luftströmung öffnet dabei die Ventilklappe 152, während die andere Ventilklappe 150 geschlossen gehalten wird. Die durch das Gebläse 140 hindurchgeführte Luft wird in der Folge durch die Heizeinrichtung 126 erwärmt, welche während der Regenerationsphase erregt ist. Die Luft strömt dann durch die das Trocknungsmittel enthaltende Matrix 138, wobei sie die während der Verfahrensphase absorbierte Feuchtigkeit aufnimmt. Die Luft wird dann in Richtung des Pfeiles 7 von Fig. 9 durch das Endstück 122 abgegeben, so daß sie erneut in Berührung mit der Außenseite des Raumes gelangt. Dabei öffnet die Luftströmung die Ventilklappe 153, während die Ventilklappe 151 geschlossen gehalten wird.

Die Fig. 11 und 12, 13 und 14 sowie 15 und 16 zeigen weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Luftentfeuchtungseinrichtung. Bei der Ausführungsform der Fig. 11 und 12 sind zwei Gebläse 240 und 242 vorgesehen, welche entlang derselben Rotationsachse nahe voneinander angeordnet sind. Bei der in den Fig. 13 und 14 dargestellten Ausführungsform sind ebenfalls zwei Gebläse 240′ und 242′ entlang derselben Rotationsachse vorgesehen, welche jedoch in diesem Fall in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet sind. Bei der in den Fig. 15 und 16 dargestellten Ausführungsform sind schließlich zwei Gebläse 240′′ und 242′′ vorgesehen, welche entlang einer Querachse nebeneinander angeordnet sind. Bei diesen Ausführungsformen mit jeweils zwei Gebläsen ist ein Steuerkreis 260 vorgesehen, mit welchem innerhalb vorgegebener Zeitintervalle wahlweise das eine oder andere Gebläse erregt bzw. entregt wird. Wenn das eine Gebläse in der einen Richtung eine Luftströmung erzeugt, ist das andere Gebläse abgeschaltet, so daß die betreffenden Flügelblätter nicht rotieren. Nach einem vorgegebenen Zeitintervall wird mit Hilfe des Steuerkreises 260 das erste Gebläse entregt, so daß seine Flügelblätter nicht mehr rotieren, während das zweite Gebläse nunmehr aktiviert wird, so daß eine Luftströmung in der entgegengesetzten Strömungsrichtung hevorgerufen wird. Bei der in den Fig. 13 und 14 dargestellten Ausführungsform sind innerhalb des Schachtes 211 zusätzliche Ventilklappen 202 bis 208 vorgesehen, von welchen die Ventilklappen 202 und 204 das erste Gebläse 240′ umgeben, während das andere Paar von Ventilklappen 206 und 208 das zweite Gebläse 242′ umgeben. Diese Ventilklappen 202 bis 208 vergrößern die Wirksamkeit der betreffenden Gebläse 240′, 242′, indem dem gerade aktivierten Gebläse die gesamte Luft zugeführt wird.

So wie dies bereits erwähnt worden ist, kann eine Umkehr der Strömungsrichtung wahlweise durch Verschwenkung des Gebläses entsprechend Fig. 3 und 4, durch Umkehr der Rotationsrichtung der Flügelblätter des Gebläses gemäß Fig. 9 und 10 oder durch wahlweisen Antrieb von einem von zwei Gebläsen entsprechend den Ausführungsformen der Fig. 11 bis 16 erreicht werden. Da innerhalb der gesamten Matrix eine Umkehr der Strömungsrichtung stattfindet, muß zur Erzielung einer Regeneraton keine Rotation der Matrix vorgesehen sein. Fernerhin werden auf diese Weise das Vorsehen komplexer Schächte, Abdichtungen und Mechanismen zur Rotation der Matrix vermieden.

Das Zeitverhältnis, unter welchem Luftströmungen in der Regenerationsphase und der Verfahrensphase stattfinden, kann je nach Feuchtigkeit und Entfeuchtung einstellbar gemacht werden. Die gewählten Zeitperioden der Luftströmung in der einen oder anderen Richtung kann ebenfalls je nach Temperatur und den Feuchtigkeitswerten innerhalb und außerhalb des Raumes, der Geschwindigkeit des Gebläses, der gewählten Enegie der Heizeinrichtung und anderen Faktoren gewählt werden. Anhand von Erfahrungen hat sich jedoch gezeigt, daß ein Verhältnis im Bereich zwischen 2 : 1 und 3 : 1 der Verfahrensperiode im Vergleich zur Regenerationsperiode zufriedenstellende Resultate liefert und unter vielen Arbeitsbedingungen zweckmäßig erscheint.

Claims (11)

1. Luftaustausch- und/oder Entfeuchtungseinrichtung zum Austausch und/oder Entfeuchtung von innerhalb von Räumen vorhandener Luft, bestehend aus einem Schacht, welcher mit einem ersten und einem zweiten Ende versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Schachtes (11, 111) angeordnet sind:
- eine Matrix (38, 138) zur Wärme- und/oder Feuchtigkeitsspeicherung,
- eine Einrichtung (40, 140, 240, 242) zur Erzeugung einer Luftströmung, mit welcher abwechselnd Luftströmungen in entgegengesetzten Richtungen innerhalb des Schachtes (11, 111) erzielbar sind,
wobei im Bereich der beiden Enden (12, 14, 112, 114) entsprechende Ventilklappen (16, 18, 31-34, 50-53, 116, 118, 131-134, 150-153) vorgesehen sind, welche jeweils in der einen Betriebsphase geöffnet und in der anderen Betriebsphase geschlossen gehalten sind, um auf diese Weise während der einen Betriebsphase Luft aus dem zu behandelnden Raum anzusaugen und an denselben zurückzuleiten, während in der anderen Betriebsphase ein Ansaugen und eine Abgabe der außerhalb des Raumes befindlichen Luft stattfindet und wobei zusätzlich eine Aktivierungseinrichtung (44, 60, 160, 260) vorgesehen ist, mit welcher eine Umsteuerung der Luftströmung wahlweise in der einen oder anderen Richtung erzielbar ist.

2. Luftaustausch- und/oder Entfeuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Luftströmung erzeugende Einrichtung ein einzelnes Gebläse (40, 140) ist.

3. Luftaustausch- und/oder Entfeuchtungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Magnetspule (44, 144) vorgesehen ist, mit welcher das Gebläse (40, 140) wahlweise in zwei Richtungen verschwenkbar ist.

4. Luftaustausch- und/oder Entfeuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich innerhalb des Schachtes (111) eine elektrische Heizeinrichtung (126) vorgesehen ist.

5. Luftaustausch- und/oder Entfeuchtungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (160) vorgesehen ist, mit welcher die Heizeinrichtung (126) in der Regenerationsphase aktiviert und in der Verfahrensphase entaktivierbar ist.

6. Luftaustausch- und/oder Entfeuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (40, 140) und die Matrix (38, 138) lösbar innerhalb des Schachtes (11, 111) befestigt sind.

7. Luftaustausch- und/oder Entfeuchtungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Magnetspule (44, 144) lösbar innerhalb des Schachtes (11, 111) befestigt ist.

8. Luftaustausch- und/oder Entfeuchtungseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die elektrische Heizeinrichtung (126) lösbar innerhalb des Schachtes (111) befestigt ist.

9. Luftaustausch- und/oder Entfeuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Gebläse (240, 240′, 240′′) vorgesehen ist, mit welchem eine Luftströmung in der einen axialen Richtung erzielbar ist, und daß wenigstens ein weiteres Gebläse (242, 242′, 242′′) vorgesehen ist, mit welchem eine in entgegengesetzter Richtung gerichtete Luftströmung erzielbar ist.

10. Luftaustausch- und/oder Entfeuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Schachtes (11, 111) wenigstens ein Gebläse (40, 140) vorgesehen ist, welches einen im wesentlichen axialen Luftstrom erzeugt.

11. Luftaustausch- und/oder Entfeuchtungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerkreis (60, 160) vorgesehen ist, mit welchem wahlweise das eine von beiden Gebläsen (240, 242; 240′, 242′; 240′′, 242′′) aktivierbar ist.