WO1994014015A1 - Regenerative heat exchanger for gaseous media, especially air heat exchanger for room ventilation of buildings - Google Patents
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Definitions
- Regenerative heat exchanger for gaseous media especially air heat exchangers for the ventilation of buildings
- the invention relates to a regenerative heat exchanger for gaseous media, in particular an air heat exchanger for the ventilation of rooms in buildings, with a heat storage device through which the heat-emitting and the heat-absorbing gaseous medium flow in an alternating sequence.
- the regenerative heat exchanger according to the invention is preferably intended for room ventilation or air conditioning of buildings and is explained in more detail below in connection with this purpose.
- it goes without saying that it has a broader range of use and can in principle be used for the heat exchange between heat-emitting and heat-absorbing gaseous media, e.g. for heat recovery from exhaust air or from exhaust gases, for example from heating systems, in gas turbines and. like.
- the object of the invention is above all to create a regenerative heat exchanger which can be used with particular advantage as a fresh air heat exchanger for room ventilation or air conditioning and which can also be carried out as a small device with comparatively low construction costs, but with can work much more efficiently than comparable devices.
- the heat storage device consists of a multilayer, network-like structure.
- the net-like structure preferably has a woven structure, although a lattice structure is also possible.
- the mesh-like structure is preferably made of plastic, e.g. Polyethylene, manufactured.
- a mesh-like structure preferably made of a thin fabric material, is used for the regenerative heat exchanger as a heat-absorbing and heat-storing device, which can be made comparable to the fabrics used for fly screens or can consist of such a fabric material.
- This thin fabric or net material seen in the direction of flow of the air, is put together in several layers or layers to form the net-like structure forming the heat storage device and has a sufficiently high heat absorption capacity for the heat exchange.
- the fabric or lattice material forming a laminated body is an inexpensive and easy-to-process material which enables the construction of a heat exchanger with comparatively small dimensions in the flow direction.
- the low thermal conductivity in the flow direction is particularly important in the case of heat exchangers with a small flow length and at the same time a low flow rate.
- the low conductivity of the multilayer network-like structure which is advantageous for the high efficiency, in the flow direction results on the one hand from its production from plastic material, and on the other hand also because, when the individual layers or layers lie directly on top of one another, essentially only point contact between the layers of the fabric - or mesh material are available.
- the at least extensive deactivation of the thermal conductivity in the flow direction of the air is indicated in particular in the case of heat exchangers operated in counterflow with small dimensions in the flow direction with regard to the high efficiency.
- the poor thermal conductivity of the fabric or lattice material made of plastic plays almost no role for the absorption and storage of the heat because of the comparatively small wire thicknesses of the net-like structure.
- the number of layers or layers of the net-like structure used as a heat storage device depends on the nature of the fabric or grid material (thickness of the material used for this purpose).
- a thin and flexible fabric or grid material
- a thin and flexible fabric or grid material
- the clear square mesh size is preferably 0.5 mm to 1.4 mm.
- the mesh size and the wire thickness can vary in relatively wide ranges.
- a favorable ratio of clear mesh size to wire size is in the range 3 to 6.
- the individual layers or layers of the network-like structure used as a heat exchanger can be formed by placing the desired number of individual fabric or lattice blanks on top of each other in layers. From a manufacturing point of view, however, it is generally more advantageous if the net-like structure is made from a thin, flexible fabric or lattice band, which is folded in a zigzag pattern to form the layer. An arrangement in which the thin, flexible fabric tape (or mesh tape) with the desired number of winding layers is wound into a winding body is particularly advantageous.
- the regenerative heat exchanger according to the invention can be used with particular advantage as a fresh air heat exchanger for room ventilation or for room air conditioning, it being able to be designed as a lightweight, small device for individual room ventilation or room cooling.
- the moisture contained in the exhaust air which condenses on the network-like structure as it flows through, can be fed directly to the fresh air supplied in countercurrent, so that even in colder outside temperatures, the fresh air almost into the room with the temperature and humidity of the room air
- the fresh air can also be actively cooled with the heat exchanger according to the invention if the exhaust air is moistened up to about the cooling limit upon entry into the heat exchanger device and then allowed to flow through the heat exchanger. The fresh air then almost enters the room at the cooling limit temperature corresponding to the room air condition, but without having taken up additional moisture.
- the regenerative heat exchanger according to the invention which preferably works in countercurrent to the heat-emitting and heat-absorbing air (or another gaseous medium), can be designed in various ways using the multi-layer network-like structure, e.g. in a simple way as a countercurrent heat exchanger with a built-in network-like structure, which is alternately flowed through by the exhaust air and the supply air. In this case, heat exchangers working in opposite directions must be used.
- the multilayer network-like structure is arranged at the beginning of a, preferably cylindrical, rotating body, the interior of which is separated by a partition in counterflow chambers for the flow of the heat-emitting and the heat-absorbing gaseous medium (exhaust and supply air) in the counter Current is divided, the partition wall is expediently arranged fixed with respect to the rotating rotating body and the rotating body is preferably a support grid or the like. formed gas-permeable jacket as a carrier for the net-like structure. It is advisable to wind the flexible fabric or mesh material with the desired number of winding layers on the rotating body jacket.
- the drivable rotating body with the multi-layered net-like structure (winding body) arranged on its casing has a comparatively large heat storage capacity in the case of small structural dimensions in the flow direction and a small structural weight and can be operated with small fan powers due to the comparatively small air flow resistance, so that the energy expenditure for the extraction of exhaust and supply air is comparatively low. It can easily be accommodated in building rooms, in particular, as mentioned, in a window or in a room
- FIG. 1 shows a regenerative heat exchanger according to the invention in the attached state on a window, an outer wall of the building or the like.
- FIG. 2 shows the heat exchanger according to FIG. 1 in a view from the room side in the direction of arrow II of FIG. 1;
- FIG. 3 shows the heat exchanger according to FIGS. 1 and 2 in a perspective view, partially broken away;
- FIG. 5 is a plan view in the direction of arrow V of FIG. 4th
- the regenerative heat exchanger 1 shown forms a fresh air heat exchanger for the ventilation or air conditioning of a room within a building. It is mounted on the inside of the room in front of an opening 3 of a window 4 by means of a mounting plate 2. Instead, the heat exchanger 1 can also be installed on or in the opening of an outer wall of the building.
- the heat exchanger 1 has a cylindrical rotating body 5.
- This consists of a cylindrical jacket 6, which is provided with a plurality of openings for the passage of the supply and exhaust air and suitably consists of a support grid or the like carrying the heat exchange body.
- the jacket 6 is an end plate 7, the rotary body 5 on the room side, i.e. closes on the side of its jacket 6 opposite the mounting plate 2.
- the jacket 6 of the rotating body 5 is sealed on the side opposite the end plate 7 via a circumferential seal 13 with respect to the mounting plate 2, this seal 13 also being able to consist of an annular elastic sealing strip or another mechanical seal. It is essential that the two countercurrent spaces 9 and 10 in the interior of the rotating body 5 are sealed off from one another and at the circumference of the casing against the mounting plate 2.
- the rotating body 5 is supported with its end plate 7 centrally on an axis of rotation 14 arranged on the mounting plate 2, which, as shown in FIG. 1, extends through the closed partition 8 and an opening arranged in the middle of the end plate 7.
- the position of the rotating body 5 with respect to the mounting plate 2 and the partition 8 is ensured with the aid of a securing member 15 on the passage of the axis of rotation 14 through the end plate 7.
- This securing member 15 can be made from a simple nut, e.g. a knurled nut, which is screwed onto the threaded end of the axis of rotation 14.
- the axis of rotation 14 can be rotatably mounted on the mounting plate 2 and in this case forms a shaft connected to the rotating body 5 or its end plate 7 in a rotationally locking manner. But it can also
- CORRECTED SHEET (RULE 91) ISA / EP be fixed to the mounting plate 2 so that the rotating body 5 is rotatably mounted on the free end of the axis of rotation 14 by means of a rotary bearing, for example a plain bearing.
- a rotary bearing for example a plain bearing.
- the rollers 16 are preferably made of a rubber or plastic material or are covered on their circumference with such a material.
- One of these rollers 16 can be driven with the aid of a small electric drive motor 18. It forms the drive roller for a friction wheel drive. With the help of this friction wheel drive, the rotating body 5 can be rotated about its axis relative to the mounting plate 2 and the partition 8.
- the drive motor 18 is arranged like the rollers 16 in the interior of the rotating body 5.
- the mounting plate 2 has an opening 19 and 20 on both sides of the partition 8.
- the openings 19 and 20 lie within the opening 3 of the window pane 4 or within the building wall opening receiving the heat exchanger 1.
- the fans 21 with their electric motor 22 are each arranged on a bracket 23 which is attached to the partition 8 in the interior of the rotating body 5.
- the heat storage device of the heat exchanger which consists of a multilayer network-like structure 24, is located on the cylindrical jacket 6, which is designed as a support grid or the like.
- the net-like structure 24 has a woven structure, i.e. it consists of thin, flexible fabric elements, which are arranged in several superimposed layers on the support grid of the rotating body shell. 4 and 5 show exaggeratedly large for clarification, the thin fabric material consists of longitudinally and transversely running, interwoven
- FIG. 4 shows only four layers A to D lying on top of one another, each of which consists of a thin fabric element.
- the multi-layered net-like structure 24 advantageously consists of a thin fabric tape wound on the jacket 6 of the rotating body 5 with the desired number of winding layers, the width of which corresponds approximately to the width of the cylindrical rotating body 5.
- the thin, flexible fabric tape is thus wound up in the manner of a bandage with a tension sufficient for the tight fit and with the desired number of winding layers on the jacket 6 of the rotating body 5 and fixed to it in a suitable manner.
- the bezels 27 can consist of a plastic ring or be formed by a hardening casting compound.
- the regenerative heat exchanger described works as a countercurrent heat exchanger.
- the room or exhaust air is sucked out of the room by one of the two ventilators 21 and led outside through the opening 3.
- the room air flows in the direction of arrow 34 over the half circumference of the rotating body through the net-like structure 24 arranged on the jacket 6 into the counterflow chamber 9 and from there in the direction of the arrow 33, 31 through the opening 19 of the mounting plate 2 to the outside.
- the fresh or supply air flows in the opposite direction, i.e.
- the moisture contained in the exhaust air is also fed directly to the supply air or fresh air, since the moisture given off to the net-like structure 24 by the exhaust air is absorbed by the fresh air which heats up when the net-like structure flows through it.
- the heat exchanger can also be used to cool the fresh air supplied to the room by humidifying the exhaust air with the aid of a suitable humidification device arranged on the device, approximately up to the cooling limit, and then flowing it through the heat exchanger. The fresh air then almost enters the room at the cooling limit temperature corresponding to the room air condition, without having absorbed additional moisture.
- the desired operating conditions can be set via the number of winding layers of the net-like structure 24 forming the heat storage device and the size of the outer surface of the rotating body shell 6 and thus the area through which the net-like structure 24 flows.
- V volume flow per side (m / h)
- dP pressure loss per side (Pa)
- n number of layers
- t depth in flow direction (mm)
- i ⁇ degree of heat exchange (%)
- the high efficiencies given in the above table can be achieved with a relatively low rotational speed of the rotating body.
- a speed of 10 U / mi is already sufficient out. If the speed is halved, the heat exchanger still works with an efficiency of about 89%.
- the heat exchanger described above can be modified in various ways. In general, it is sufficient if the rotating body 5 is mounted on the side of the mounting plate 4 only on three bearing or rollers.
- the two fans 21 can also be installed with their housings directly in the openings 19 and 20 of the mounting plate 2.
- the air- permeable jacket 6 of the rotating body 5 can also consist of plastic or metal, for example from a sufficiently rigid metal mesh.
- the partition 8 can also consist of plastic, metal or wood.
- a correspondingly thin, flexible grid element made of intersecting plastic wires 25 and 26 can also be used, these being fixed to one another at the crossing points.
- the multilayered net-like structure 24 should be made from a woven material or a lattice material with a relatively open regular structure.
- the thermal conductivity of the net-like structure 24 in the flow direction should be kept as low as possible. This is given by the preferably used plastic material and by the described point or line contact of the individual layers A, B, C etc. lying one on top of the other.
- the body 5 carrying the net-like structure 24 can also be arranged in a fixed manner. In this case, the partition 8 can be made rotatable with respect to the body 5 together with the fan device.
- the regenerative heat exchanger according to the invention can also be part of an air cooling device which uses evaporating water to generate cold.
- the device can also be used for air humidification. It then has a humidifying device through which the air to be humidified flows, e.g. one or more air-permeable elements, arranged one behind the other, made of an absorbent material and moistened by a water supply on the device. If the supply or fresh air flowing through the heat exchanger is to be cooled, the exhaust air discharged from the room can be moistened with a suitable device before it flows through the network-like structure. This can be carried out with an extremely low expenditure of energy if the air-humidifying elements are also fabric or grid elements made of an absorbent material, e.g. Cotton or the like is produced and, viewed in the direction of flow of the exhaust air, is arranged in several, suitably about 3 to 8 layers, the fabric or grid elements being e.g. be moistened with water using a spray device.
- a humidifying device through
- multi-layer network-like structure according to the invention can also be used as a heat storage device in heat exchangers of other designs
- the network-like structure consisting of several layers according to the invention can also be made from a woven or lattice material made of metal.
- spacer elements between the individual layers, preferably in the form of a grid or fabric layer, the mesh size of which is, for example, 5 times greater than the mesh size of the fabric or grid material used for the heat-exchanging net-like structure.
- the multilayer network-like structure according to the invention can also be used as a heat storage device even in static heat exchangers.
- the heat storage device according to the invention can also be designed in such a way that the multi-layered net-like structure is formed overall into an approximately zigzag-shaped or meandering structure.
- a design is particularly recommended in the case of a static heat exchanger through which the heat-absorbing and the heat-emitting gaseous medium flow alternately in alternating directions.
- the net-like structure particularly small dimensions for the heat exchanger can be achieved.
- the net-like structure is made from thin wires or monofilament threads, the thickness of which is advantageously up to about 1 mm, in a preferred embodiment less than 0.3 mm.
- the ratio of the clear mesh size of the fabric or grid material to the wire thickness is expediently in the range from 2 to 8, preferably 5.
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Abstract
Description
Regenerativer Wärmetauscher für gasförmige Medien, insbesondere Luftwärmetauscher für die Raumbelüftung von Gebäuden Regenerative heat exchanger for gaseous media, especially air heat exchangers for the ventilation of buildings
- 1- 1
Die Erfindung betrifft einen regenerativen Wärmetauscher für gasförmige Medien, insbesondere einen Luftwärmetauscher für die Raumbelüftung von Gebäuden, mit einer in wechselnder Folge von dem wärmeabgebenden und dem wärmeaufnehmenden gasförmigen Medium durchströmten Wärmespeicher¬ vorrichtung.The invention relates to a regenerative heat exchanger for gaseous media, in particular an air heat exchanger for the ventilation of rooms in buildings, with a heat storage device through which the heat-emitting and the heat-absorbing gaseous medium flow in an alternating sequence.
Der erfindungsgemäße regenerative Wärmetauscher ist bevorzugt für die Raumbelüftung bzw. die Raumklimatisierung von Gebäuden bestimmt und wird im Folgenden im Zusammenhang mit diesem Verwendungszweck näher erläutert. Es versteht sich aber, daß er einen breiteren Verwendungs¬ bereich hat und grundsätzlich für den Wärmetausch zwischen wärmeabge¬ benden und wärmeaufnehmenden gasförmigen Medien verwendbar ist, z.B. zur Wärmerückgewinnung aus Abluft oder aus Abgasen, beispielsweise von Beheizungssystemen, bei Gasturbinen u. dgl.The regenerative heat exchanger according to the invention is preferably intended for room ventilation or air conditioning of buildings and is explained in more detail below in connection with this purpose. However, it goes without saying that it has a broader range of use and can in principle be used for the heat exchange between heat-emitting and heat-absorbing gaseous media, e.g. for heat recovery from exhaust air or from exhaust gases, for example from heating systems, in gas turbines and. like.
Die Belüftung von beheizbaren Gebäuderäumen erfolgt in weitem Umfang noch durch Öffnen der Fenster oder auch mittels Ventilatoren, die die verbrauchte Raumluft ins Freie befördern oder Frischluft von außen an¬ saugen. Die hiermit verbundenen Wärmeverluste sind beträchtlich (ca. 2000 KWh Primärenergie je Kopf und Jahr). Zentrale Klimaanlagen, die zumeist nur in Großgebäuden anzutreffen sind, verwenden für den Wärme¬ tausch zwischen Zu- und Abluft Wärmetauscher, u.a. auch regenerative Wärmetauscher, die allerdings mit Wirkungsgraden bis etwa 70% arbeiten. Auch kleinere Lüftungsgeräte, die für die Raumbelüftung bzw. die Raum¬ klimatisierung im Wohnbereich bestimmt sind, ermöglichen nur eine Wärme¬ rückgewinnung in der Größenordnung von etwa 45%.To a large extent, the heating of building rooms is still carried out by opening the windows or also by means of fans which convey the used room air to the outside or suck in fresh air from outside. The associated heat losses are considerable (approx. 2000 KWh primary energy per capita and year). Central air conditioning systems, which can usually only be found in large buildings, use heat exchangers for the exchange of heat between the supply and exhaust air. also regenerative heat exchangers, which, however, work with efficiencies of up to about 70%. Even smaller ventilation devices, which are intended for room ventilation or room air conditioning in the living area, only enable heat recovery in the order of about 45%.
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP Je niedriger der Wirkungsgrad einer Raumbelüftung mit Wärmerückge¬ winnung aus der Abluft ist, um so leichter ist der durch die Wärme¬ rückgewinnung erreichte Gewinn durch eine Überlüftung vertan. Norma¬ lerweise werden daher die mit Wärmerückgewinnung arbeitenden Klimaan¬ lagen mit einer aufwendigen Sensorik und Regelung ausgestattet. Die da¬ durch häufig zu verzeichnende verminderte Luftqualität führt vielfach da¬ zu, daß durch zusätzliches Fensteröffnen der Frischluftbedarf gedeckt wird. Bei zentralen Systemen wird außerdem ein sehr hoher Energieanteil für die reine Luftventilation benötigt. Systemdruckverluste von 1000 bis 2000 Pa sind keine Seltenheit.CORRECTED SHEET (RULE 91) ISA / EP The lower the efficiency of a room ventilation with heat recovery from the exhaust air, the easier the gain achieved by heat recovery is wasted due to over-ventilation. Normally, the air conditioning systems that work with heat recovery are therefore equipped with complex sensors and controls. The reduced air quality that can often be observed in this way often leads to the fact that the fresh air requirement is covered by opening additional windows. Central systems also require a very high proportion of energy for pure air ventilation. System pressure losses of 1000 to 2000 Pa are not uncommon.
Aufgabe der Erfindung ist es vor allem, einen regenerativen Wärmetau¬ scher zu schaffen, der sich mit besonderem Vorteil als Frischluftwärme¬ tauscher für die Raumbelüftung bzw. die Raumklimatisierung einsetzen läßt und der sich mit vergleichsweise niedrigem Bauaufwand auch als Kleingerät ausführen läßt, dabei aber mit einem gegenüber vergleichbaren Geräten erheblich höheren Wirkungsgrad arbeiten kann.The object of the invention is above all to create a regenerative heat exchanger which can be used with particular advantage as a fresh air heat exchanger for room ventilation or air conditioning and which can also be carried out as a small device with comparatively low construction costs, but with can work much more efficiently than comparable devices.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wärmespei¬ chervorrichtung aus einem mehrschichtigen netzartigen Gebilde besteht. Vorzugsweise weist das netzartige Gebilde eine Gewebestruktur auf, obwohl auch eine Gitterstruktur möglich ist. Das netzartige Gebilde ist in be¬ vorzugter Ausführung aus Kunststoff, z.B. Polyäthylen, gefertigt.According to the invention, this object is achieved in that the heat storage device consists of a multilayer, network-like structure. The net-like structure preferably has a woven structure, although a lattice structure is also possible. The mesh-like structure is preferably made of plastic, e.g. Polyethylene, manufactured.
Nach der Erfindung wird für den regenerativen Wärmetauscher als wärme¬ aufnehmende und wärmespeichernde Vorrichtung ein netzartiges Gebilde, vorzugsweise aus einem dünnen Gewebematerial verwendet, das vergleich¬ bar den für Fliegengittern verwendeten Geweben ausgeführt sein kann oder aus einem solchen Gewebematerial bestehen kann. Dieses dünne Ge¬ webe bzw. Netzmaterial wird, in Durchströmrichtung der Luft gesehen, in mehreren Lagen bzw. Schichten zu dem die Wärmespeichervorrichtung bil¬ denden netzartigen Gebilde zusammengestellt und weist dabei eine für den Wärmetausch ausreichend große Wärmeaufnahmefähigkeit auf. Das einen Schichtkörper bildende Gewebe- bzw. Gittermaterial stellt ein preiswertes und leicht zu verarbeitendes Material dar, das den Aufbau eines Wärme¬ tauschers mit vergleichsweise kleinen Bauabmessungen in Durchströmrich-According to the invention, a mesh-like structure, preferably made of a thin fabric material, is used for the regenerative heat exchanger as a heat-absorbing and heat-storing device, which can be made comparable to the fabrics used for fly screens or can consist of such a fabric material. This thin fabric or net material, seen in the direction of flow of the air, is put together in several layers or layers to form the net-like structure forming the heat storage device and has a sufficiently high heat absorption capacity for the heat exchange. The fabric or lattice material forming a laminated body is an inexpensive and easy-to-process material which enables the construction of a heat exchanger with comparatively small dimensions in the flow direction.
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP tung und kleinem Baugewicht ermöglicht, im Bedarfsfall auch leicht ge¬ reinigt werden kann.CORRECTED SHEET (RULE 91) ISA / EP device and small weight, can also be easily cleaned if necessary.
Mit der Verwendung des vorgenannten wärmeaufnehmenden und -speichern¬ den Strukturmaterials in einer mehr oder weniger großen Anzahl an, in Durchströmrichtung des Gases bzw. der Luft, hintereinander angeordneten Schichten läßt sich ein hocheffizienter regenerativer Wärmetauscher mit einem hohen Wirkungsgrad schaffen, der ohne weiteres auch über 90% lie¬ gen kann. Als vorteilhaft erweist sich neben den hohen Wärmeübergangs¬ zahlen und der relativ großen Wärmekapazität des in einer Mehrzahl von übereinanderliegenden Schichten aufgebauten netzartigen Gebildes dessen geringe Wärmeleitfähigkeit in Durchströmrichtung. Eine hohe Wärmeleitfä¬ higkeit in Durchströmrichtung würde den möglichen Wärmeaustauschgrad infolge eines Temperaturausgleiches des Temperaturgefälles zwischen den einzelnen Schichten negativ beeinflussen. Die geringe Wärmeleitfähigkeit in Durchströmrichtung ist besonders wichtig bei Wärmetauschern mit klei¬ ner Durchströmlänge und gleichzeitig geringer Strömungsgeschwindigkeit. Die für den hohen Wirkungsgrad vorteilhafte geringe Leitfähigkeit des mehrschichtigen netzartigen Gebildes in Durchströmrichtung ergibt sich einerseits aus seiner Herstellung aus Kunststoffmaterial, andererseits aber auch dadurch, daß, wenn die einzelnen Schichten bzw. Lagen unmittelbar aufeinanderliegen, im wesentlichen nur punktförmige Berührungen zwischen den Schichten des Gewebe- bzw. Gittermaterials vorhanden sind. Anderer¬ seits besteht aber auch die Möglichkeit, die einzelnen Schichten des als Wärmespeichervorrichtung verwendeten netzartigen Gebildes durch zwischen ihnen angeordnete Distanzelemente gegeneinander zu distanzieren. Die zu¬ mindest weitgehende Ausschaltung der Wärmeleitfähigkeit in Durchström¬ richtung der Luft ist vor allem bei im Gegenstrom betriebenen Wärmeaus¬ tauschern mit kleinen Bauahmessungen in Durchströmrichtung im Hinblick auf den hohen Wirkungsgrad angezeigt. Die schlechte Wärmeleitfähigkeit des aus Kunststoff bestehenden Gewebe- bzw. Gittermaterials spielt für die Aufnahme und die Speicherung der Wärme wegen der vergleichsweise klei¬ nen Drahtdicken des netzartigen Gebildes nahezu keine Rolle mehr.With the use of the above-mentioned heat-absorbing and storing structural material in a more or less large number of layers arranged one behind the other in the direction of flow of the gas or air, a highly efficient regenerative heat exchanger with a high efficiency can be created, which is also easily achieved 90% can lie. In addition to the high heat transfer figures and the relatively large heat capacity of the network-like structure constructed in a plurality of layers lying one above the other, its low thermal conductivity in the flow direction proves to be advantageous. A high thermal conductivity in the flow direction would have a negative effect on the possible degree of heat exchange as a result of temperature compensation of the temperature gradient between the individual layers. The low thermal conductivity in the flow direction is particularly important in the case of heat exchangers with a small flow length and at the same time a low flow rate. The low conductivity of the multilayer network-like structure, which is advantageous for the high efficiency, in the flow direction results on the one hand from its production from plastic material, and on the other hand also because, when the individual layers or layers lie directly on top of one another, essentially only point contact between the layers of the fabric - or mesh material are available. On the other hand, there is also the possibility of spacing the individual layers of the net-like structure used as a heat storage device from one another by means of spacing elements arranged between them. The at least extensive deactivation of the thermal conductivity in the flow direction of the air is indicated in particular in the case of heat exchangers operated in counterflow with small dimensions in the flow direction with regard to the high efficiency. The poor thermal conductivity of the fabric or lattice material made of plastic plays almost no role for the absorption and storage of the heat because of the comparatively small wire thicknesses of the net-like structure.
Es versteht sich, daß die Anzahl der Lagen bzw. Schichten des als Wär¬ mespeichervorrichtung verwendeten netzartigen Gebildes je nach der Be¬ schaffenheit des Gewebe- bzw. Gittermaterials (Stärke der hierfür verwen-It goes without saying that the number of layers or layers of the net-like structure used as a heat storage device depends on the nature of the fabric or grid material (thickness of the material used for this purpose).
BERICHTIGTES BLÄH (REGEL 91) ISA/EP deten Drähte und Maschenweite) und je nach den Einsatzbedingungen un¬ terschiedlich sein kann. Sie bestimmt sich nach der BeziehungCORRECTED FLOW (RULE 91) ISA / EP wires and mesh size) and can vary depending on the conditions of use. It is determined by the relationship
N . 1 - 1 (N = Anzahl der Lagen, i^ = Wirkungsgrad) 1-qN. 1 - 1 (N = number of layers, i ^ = efficiency) 1-q
Für den erfindungsgemäßen Wärmetauscher bzw. dessen die Wärmespeicher¬ vorrichtung bildenden netzartigen Gebildes wird zweckmäßig ein dünnes und flexibles Gewebe (oder Gittermaterial) verwendet, das insbesondere bei einem Wärmetauscher für die Raumbelüftung aus dünnen Drähten mit einer Drahtstärke von etwa 0,15 bis 0,3 mm hergestellt ist und dessen lichte quadratische Maschenweite vorzugsweise bei 0,5 mm bis 1,4 mm liegt. Ebenso wie die Anzahl der Schichten des netzartigen Gebildes können aber auch die Maschenweite und die Drahtstärke in verhältnis¬ mäßig weiten Bereichen variieren. Ein günstiges Verhältnis von lichter Maschenweite zur Drahtstärke liegt im Bereich 3 bis 6.For the heat exchanger according to the invention or its net-like structure forming the heat storage device, a thin and flexible fabric (or grid material) is expediently used, which in particular in a heat exchanger for room ventilation consists of thin wires with a wire thickness of approximately 0.15 to 0.3 mm is made and the clear square mesh size is preferably 0.5 mm to 1.4 mm. Just like the number of layers of the net-like structure, the mesh size and the wire thickness can vary in relatively wide ranges. A favorable ratio of clear mesh size to wire size is in the range 3 to 6.
Die einzelnen Schichten bzw. Lagen des als Wärmetauscher verwendeten netzartigen Gebildes können dadurch gebildet werden, daß einzelne Ge¬ webe- bzw. Gitterzuschnitte in der gewünschten Anzahl schichtweise auf¬ einandergelegt werden. In fertigungstechnischer Hinsicht vorteilhafter ist es aber im allgemeinen, wenn das netzartige Gebilde aus einem dünnen, flexiblen Gewebe- oder Gitterband hergestellt wird, das zur Schichtbildung zick-zackförmig gefaltet wird. Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung, bei der das dünne, flexible Gewebeband (oder Gitterband) mit der gewünschten Anzahl an Wickellagen zu einem Wickelkörper gewickelt wird. Der erfindungsgemäße regenerative Wärmetauscher kann, wie erwähnt, mit besonderem Vorteil als Frischluft- Wärmetauscher für die Raumbelüftung bzw. für die Raumklimatisierung verwendet werden, wobei er sich als ein leichtbauendes Kleingerät für die Einzelraumbelüftung bzw. die Einzel¬ raumklimatisierung ausbilden läßt. Er kann hierbei in einem Fenster des Raumes oder aber in einer Öffnung der Gebäudeaußenwand eingebaut wer¬ den. Aufgrund des hohen Wirkungsgrades kann die in der Abluft enthalte¬ ne, an dem netzartigen Gebilde bei Durchströmung auskondensierende Feuchtigkeit der im Gegenstrom zugeführten Frischluft direkt zugeführt werden, so daß auch bei kälteren Außentemperaturen die Frischluft nahezu mit der Temperatur und der Luftfeuchte der Raumluft in den RaumThe individual layers or layers of the network-like structure used as a heat exchanger can be formed by placing the desired number of individual fabric or lattice blanks on top of each other in layers. From a manufacturing point of view, however, it is generally more advantageous if the net-like structure is made from a thin, flexible fabric or lattice band, which is folded in a zigzag pattern to form the layer. An arrangement in which the thin, flexible fabric tape (or mesh tape) with the desired number of winding layers is wound into a winding body is particularly advantageous. As mentioned, the regenerative heat exchanger according to the invention can be used with particular advantage as a fresh air heat exchanger for room ventilation or for room air conditioning, it being able to be designed as a lightweight, small device for individual room ventilation or room cooling. It can be installed in a window of the room or in an opening in the outer wall of the building. Due to the high efficiency, the moisture contained in the exhaust air, which condenses on the network-like structure as it flows through, can be fed directly to the fresh air supplied in countercurrent, so that even in colder outside temperatures, the fresh air almost into the room with the temperature and humidity of the room air
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP gelangt. Außerdem kann mit dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher ohne weiteres auch die Frischluft aktiv gekühlt werden, wenn man die Abluft bei Eintritt in das Wärmetauschergerät bis etwa zur Kühlgrenze befeuchtet und anschließend durch den Wärmetauscher strömen läßt. Die Frischluft gelangt dann nahezu mit der dem Raumluftzustand entsprechenden Kühl¬ grenztemperatur in den Raum, ohne jedoch zusätzliche Feuchtigkeit auf¬ genommen zu haben.CORRECTED SHEET (RULE 91) ISA / EP reached. In addition, the fresh air can also be actively cooled with the heat exchanger according to the invention if the exhaust air is moistened up to about the cooling limit upon entry into the heat exchanger device and then allowed to flow through the heat exchanger. The fresh air then almost enters the room at the cooling limit temperature corresponding to the room air condition, but without having taken up additional moisture.
Der erfindungsgemäße regenerative Wärmetauscher, der bevorzugt im Ge¬ genstrom der wärmeabgebenden und wärmeaufnehmenden Luft (oder eines sonstigen gasförmigen Mediums) arbeitet, läßt sich unter Verwendung des mehrschichtigen netzartigen Gebildes in unterschiedlicher Weise ausge¬ stalten, z.B. in einfacher Weise als Gegenstrom- Wärmetauscher mit fest eingebautem netzartigen Gebilde, das durch Umschaltung alternierend von der Abluft und der Zuluft durchströmt wird. In diesem Fall muß mit paarweise gegenläufig arbeitenden Wärmetauschern gearbeitet werden.The regenerative heat exchanger according to the invention, which preferably works in countercurrent to the heat-emitting and heat-absorbing air (or another gaseous medium), can be designed in various ways using the multi-layer network-like structure, e.g. in a simple way as a countercurrent heat exchanger with a built-in network-like structure, which is alternately flowed through by the exhaust air and the supply air. In this case, heat exchangers working in opposite directions must be used.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist das mehrschichtige netzartige Gebilde am Anfang eines, vorzugsweise zylindri¬ schen, Drehkörpers angeordnet, dessen Innenraum durch eine Trennwand in Gegenstromkammern für die Durchströmung des wärmeabgebenden und des wärmeaufnehmenden gasförmigen Mediums (Ab- und Zuluft) im Gegen¬ strom unterteilt ist, wobei die Trennwand zweckmäßig gegenüber dem ro¬ tierenden Drehkörper feststehend angeordnet ist und der Drehkörper einen vorzugsweise von einem Stützgitter o.dgl. gebildeteten gasdurchlässigen Mantel als Träger für das netzartige Gebilde aufweist. Dabei empfiehlt es sich, das flexible Gewebe- oder Gittermaterial mit der gewünschten Anzahl an Wickellagen auf den Drehkörpermantel aufzuwickeln. Der antreibbare Drehkörper mit dem an seinem Mantel angeordneten mehrschichtigen netz¬ artigen Gebilde (Wickelkörper) weist bei kleinen Bauabmessungen in Durchströmrichtung und kleinem Baugewicht eine vergleichsweise große Wärmespeicherkapazität auf und kann aufgrund des vergleichsweise klei¬ nen Luft-Durchströmwiderstandes mit kleinen Ventilatorleistungen betrieben werden, so daß der Energieaufwand für die Förderung von Ab- und Zuluft vergleichsweise gering ist. Er läßt sich in Gebäuderäumen problemlos un¬ terbringen, insbesondere, wie erwähnt, in einem Fenster oder in einerIn a particularly advantageous embodiment of the invention, the multilayer network-like structure is arranged at the beginning of a, preferably cylindrical, rotating body, the interior of which is separated by a partition in counterflow chambers for the flow of the heat-emitting and the heat-absorbing gaseous medium (exhaust and supply air) in the counter Current is divided, the partition wall is expediently arranged fixed with respect to the rotating rotating body and the rotating body is preferably a support grid or the like. formed gas-permeable jacket as a carrier for the net-like structure. It is advisable to wind the flexible fabric or mesh material with the desired number of winding layers on the rotating body jacket. The drivable rotating body with the multi-layered net-like structure (winding body) arranged on its casing has a comparatively large heat storage capacity in the case of small structural dimensions in the flow direction and a small structural weight and can be operated with small fan powers due to the comparatively small air flow resistance, so that the energy expenditure for the extraction of exhaust and supply air is comparatively low. It can easily be accommodated in building rooms, in particular, as mentioned, in a window or in a room
Außenwandöffnung.Outside wall opening.
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91)CORRECTED SHEET (RULE 91)
ISA/EP Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale des als rotierender Drehkörper ausgebildeten Wärmetauschers sind in den einzelnen Ansprüchen angege¬ ben.ISA / EP Further advantageous design features of the heat exchanger designed as a rotating rotating body are specified in the individual claims.
Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeich¬ nung gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention is explained in more detail below in connection with the preferred exemplary embodiment shown in the drawing. The drawing shows:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen regenerativen Wärmetauscher im Anbauzu¬ stand an einem Fenster, einer Gebäudeaußenwand o. dgl. im Schnitt;1 shows a regenerative heat exchanger according to the invention in the attached state on a window, an outer wall of the building or the like.
Fig. 2 den Wärmetauscher nach Fig. 1 in einer Ansicht von der Raumseite her in Richtung des Pfeiles II der Fig. 1;2 shows the heat exchanger according to FIG. 1 in a view from the room side in the direction of arrow II of FIG. 1;
Fig. 3 den Wärmetauscher nach den Fig. 1 und 2 in perspektivischer Darstellung, teilweise aufgebrochen;3 shows the heat exchanger according to FIGS. 1 and 2 in a perspective view, partially broken away;
Fig. 4 in starker Vergrößerung und im Teilschnitt die aus mehreren La¬ gen bestehende Wärmespeichervorrichtung nach der Erfindung;4 shows, in large enlargement and in partial section, the heat storage device according to the invention consisting of several layers;
Fig. 5 eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles V der Fig. 4.5 is a plan view in the direction of arrow V of FIG. 4th
Der dargestellte regenerative Wärmetauscher 1 bildet einen Frischluftwär¬ metauscher für die Belüftung bzw. Klimatisierung eines Raumes innerhalb eines Gebäudes. Er ist mittels einer Montageplatte 2 an der Rauminnensei¬ te vor einer Öffnung 3 eines Fensters 4 angebaut. Statt dessen kann der Wärmetauscher 1 aber auch an oder in der Öffnung einer Gebäude-Außen¬ wand eingebaut sein.The regenerative heat exchanger 1 shown forms a fresh air heat exchanger for the ventilation or air conditioning of a room within a building. It is mounted on the inside of the room in front of an opening 3 of a window 4 by means of a mounting plate 2. Instead, the heat exchanger 1 can also be installed on or in the opening of an outer wall of the building.
Der Wärmetauscher 1 weist einen zylindrischen Drehkörper 5 auf. Dieser besteht aus einem zylindrischen Mantel 6, der mit einer Vielzahl von Durchbrechungen für den Durchtritt der Zu- und Abluft versehen ist und zweckmäßig aus einem den Wärmeaustauschkörper tragenden Stützgitter o. dgl. besteht. Mit dem Mantel 6 fest verbunden ist eine Stirnplatte 7, die den Drehkörper 5 raumseitig, d.h. auf der der Montageplatte 2 gegen¬ überliegenden Seite seines Mantels 6 schließt.The heat exchanger 1 has a cylindrical rotating body 5. This consists of a cylindrical jacket 6, which is provided with a plurality of openings for the passage of the supply and exhaust air and suitably consists of a support grid or the like carrying the heat exchange body. With the jacket 6 is an end plate 7, the rotary body 5 on the room side, i.e. closes on the side of its jacket 6 opposite the mounting plate 2.
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP Im Inneren des Drehkörpers 5 befindet sich eine an der Montageplatte 2 fest angeordnete Trennwand 8, die, wie die Fig. 2 und 3 zeigen, den Drehkörper 5 in Durchmesserrichtung durchsetzt und den Innenraum des Drehkörpers 5 in zwei gegeneinander abgedichtete Gegenstromkammern 9 und 10 unterteilt. Die gegenüber dem um seine Achse rotierenden Dreh¬ körper 5 feststehende Trennwand 8 ist gegenüber der Stirnwand 7 des Drehkörpers mittels einer nachgiebigen Dichtung 11 abgedichtet. Diese besteht in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem an der betref¬ fenden Längskante der Trennwand 8 angeordneten elastischen Dichtstrei¬ fen, der sich dichtend gegen die Innenseite der Stirnplatte 7 anlegt. Die Trennwand 8 weist außerdem an ihren beiden parallelen Schmalseiten je¬ weils ein Dichtelement 12 (Fig. 2 und 3) auf, idas die Dichtung der Trennwand gegenüber der zylindrischen Innenfläche des Mantels 6 her¬ stellt und im gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls aus einem an der Trennwand befestigten flexiblen Dichtstreifen besteht. Anstelle der flexiblen Dichtstreifen können aber auch zur Abdichtung der Trennwand gegenüber dem Drehkörper andere Dichtelemente vorgesehen werden.CORRECTED SHEET (RULE 91) ISA / EP In the interior of the rotating body 5 there is a partition 8 fixedly arranged on the mounting plate 2, which, as shown in FIGS. 2 and 3, passes through the rotating body 5 in the diameter direction and divides the interior of the rotating body 5 into two counterflow chambers 9 and 10 which are sealed off from one another. The partition 8, which is fixed with respect to the rotating body 5 rotating about its axis, is sealed with respect to the end wall 7 of the rotating body by means of a flexible seal 11. In the exemplary embodiment shown, this consists of an elastic sealing strip which is arranged on the relevant longitudinal edge of the partition 8 and which seals against the inside of the end plate 7. The partition 8 also has a sealing element 12 (FIGS. 2 and 3) on its two parallel narrow sides, which produces the seal of the partition against the cylindrical inner surface of the jacket 6 and, in the exemplary embodiment shown, also from one on the partition attached flexible sealing strips. Instead of the flexible sealing strips, other sealing elements can also be provided to seal the partition against the rotating body.
Der Mantel 6 des Drehkörpers 5 ist an der der Stirnplatte 7 gegenüberlie¬ genden Seite über eine rundumlaufende Dichtung 13 gegenüber der Monta¬ geplatte 2 abgedichtet, wobei auch diese Dichtung 13 aus einem ringför¬ migen elastischen Dichtungsstreifen oder einer sonstigen Gleitringdichtung bestehen kann. Wesentlich ist, daß die beiden Gegenstromräume 9 und 10 im Inneren des Drehkörpers 5 sowohl gegeneinander als auch am Mantel¬ umfang gegenüber der Montageplatte 2 abgedichtet sind.The jacket 6 of the rotating body 5 is sealed on the side opposite the end plate 7 via a circumferential seal 13 with respect to the mounting plate 2, this seal 13 also being able to consist of an annular elastic sealing strip or another mechanical seal. It is essential that the two countercurrent spaces 9 and 10 in the interior of the rotating body 5 are sealed off from one another and at the circumference of the casing against the mounting plate 2.
Der Drehkörper 5 ist mit seiner Stirnplatte 7 mittig auf einer an der Montageplatte 2 angeordneten Drehachse 14 abgestützt, die, wie Fig. 1 zeigt, die geschlossene Trennwand 8 und eine in der Mitte der Stirnplatte 7 angeordnete Öffnung durchgreift. Die Lagesicherung des Drehkörpers 5 gegenüber der Montageplatte 2 und der Trennwand 8 erfolgt mit Hilfe ei¬ nes Sicherungsorgans 15 an der Durchführung der Drehachse 14 durch die Stirnplatte 7. Dieses Sicherungsorgan 15 kann aus einer einfachen Mutter, z.B. einer Rändelmutter, bestehen, die auf das Gewindeende der Drehachse 14 aufgedreht ist. Die Drehachse 14 kann an der Montageplatte 2 drehbar gelagert sein und bildet in diesem Fall eine mit dem Drehkörper 5 bzw. dessen Stirnplatte 7 drehschlüssig verbundene Welle. Sie kann aber auchThe rotating body 5 is supported with its end plate 7 centrally on an axis of rotation 14 arranged on the mounting plate 2, which, as shown in FIG. 1, extends through the closed partition 8 and an opening arranged in the middle of the end plate 7. The position of the rotating body 5 with respect to the mounting plate 2 and the partition 8 is ensured with the aid of a securing member 15 on the passage of the axis of rotation 14 through the end plate 7. This securing member 15 can be made from a simple nut, e.g. a knurled nut, which is screwed onto the threaded end of the axis of rotation 14. The axis of rotation 14 can be rotatably mounted on the mounting plate 2 and in this case forms a shaft connected to the rotating body 5 or its end plate 7 in a rotationally locking manner. But it can also
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP an der Montageplatte 2 fest angeordnet sein, so daß der Drehkörper 5 auf dem freien Ende der Drehachse 14 mittels eines Drehlagers, z.B. eines Gleitlagers, drehbar gelagert ist. Bei gelöstem Sicherungsorgan 15 kann der gesamte Drehkörper 5 von der Trennwand 8 und der Montageplatte 2 zur Rauminnenseite hin abgezogen werden, um z.B. die am Drehkörper¬ mantel angeordnete Wärmespeichervorrichtung zu reinigen.CORRECTED SHEET (RULE 91) ISA / EP be fixed to the mounting plate 2 so that the rotating body 5 is rotatably mounted on the free end of the axis of rotation 14 by means of a rotary bearing, for example a plain bearing. When the securing member 15 is released, the entire rotating body 5 can be pulled off the partition 8 and the mounting plate 2 toward the inside of the room, for example in order to clean the heat storage device arranged on the rotating body jacket.
An der Montageplatte 2 sind in Umfangsrichtung verteilt mehrere Laufrol¬ len 16, im gezeigten Ausführungsbeispiel (Fig. 2) vier Laufrollen 16 an Laufrollenhaltern 17 gelagert, die sich auf der Innenfläche des zylindri¬ schen Drehkörpermantels 6 abwälzen und damit den Drehkörper 5 auf der Seite der Montageplatte 4 drehbar abstützen und lagern. Die Laufrollen 16 bestehen vorzugsweise aus einem Gummi- oder Kunststoffmaterial oder sind an ihrem Umfang mit einem solchen Material belegt. Eine dieser Laufrollen 16 ist mit Hilfe eines kleinen elektrischen Antriebsmotors 18 antreibbar. Sie bildet die Triebrolle für einen Reibradantrieb. Mit Hilfe dieses Reib¬ radantriebes läßt sich der Drehkörper 5 gegenüber der Montageplatte 2 und der Trennwand 8 um seine Achse drehen. Der Antriebsmotor 18 ist wie die Laufrollen 16 im Inneren des Drehkörpers 5 angeordnet.A plurality of rollers 16, in the exemplary embodiment shown (FIG. 2), four rollers 16 are mounted on the mounting plate 2 in the circumferential direction and are mounted on roller holders 17, which roll on the inner surface of the cylindrical rotating body shell 6 and thus the rotating body 5 on the side Support and store the mounting plate 4 in a rotatable manner. The rollers 16 are preferably made of a rubber or plastic material or are covered on their circumference with such a material. One of these rollers 16 can be driven with the aid of a small electric drive motor 18. It forms the drive roller for a friction wheel drive. With the help of this friction wheel drive, the rotating body 5 can be rotated about its axis relative to the mounting plate 2 and the partition 8. The drive motor 18 is arranged like the rollers 16 in the interior of the rotating body 5.
Die Montageplatte 2 weist zu beiden Seiten der Trennwand 8 eine Öffnung 19 bzw. 20 auf. Die Öffnungen 19 und 20 liegen innerhalb der Öffnung 3 der Fensterscheibe 4 oder innerhalb der den Wärmetauscher 1 aufnehmen¬ den Gebäudewandöffnung. An oder in jeder Öffnung befindet sich ein Ven¬ tilator 21, der von einem kleinen Elektromotor 22 angetrieben wird. Die Ventilatoren 21 mit ihrem Elektromotor 22 sind jeweils an einer Konsole 23 angeordnet, die im Inneren des Drehkörpers 5 an der Trennwand 8 befe¬ stigt ist.The mounting plate 2 has an opening 19 and 20 on both sides of the partition 8. The openings 19 and 20 lie within the opening 3 of the window pane 4 or within the building wall opening receiving the heat exchanger 1. At or in each opening there is a fan 21 which is driven by a small electric motor 22. The fans 21 with their electric motor 22 are each arranged on a bracket 23 which is attached to the partition 8 in the interior of the rotating body 5.
Auf dem zylindrischen, als Stützgitter o. dgl. ausgebildeten Mantel 6 befindet sich die Wärmespeichervorrichtung des Wärmetauschers, die aus einem mehrschichtigen netzartigen Gebilde 24 besteht. Das netzartige Gebilde 24 weist eine Gewebestruktur auf, d.h. es besteht aus dünnen, flexiblen Gewebeelementen, die in mehreren übereinanderliegenden Lagen auf dem Stützgitter des Drehkörpermantels angeordnet sind. Wie die Fig. 4 und 5 zur Verdeutlichung übertrieben groß zeigen, besteht das dünne Gewebematerial aus längs und quer verlaufenden, miteinander verwebtenThe heat storage device of the heat exchanger, which consists of a multilayer network-like structure 24, is located on the cylindrical jacket 6, which is designed as a support grid or the like. The net-like structure 24 has a woven structure, i.e. it consists of thin, flexible fabric elements, which are arranged in several superimposed layers on the support grid of the rotating body shell. 4 and 5 show exaggeratedly large for clarification, the thin fabric material consists of longitudinally and transversely running, interwoven
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) dünnen Drähten 25 bzw. 26 aus Kunststoff, z.B. Polyäthylen oder Poly¬ amid o. dgl. Fig. 4 zeigt zur Vereinfachung lediglich vier aufeinander- liegende Lagen A bis D, die jeweüs aus einem dünnen Gewebeelement be¬ stehen. Das mehrschichtige netzartige Gebilde 24 besteht vorteilhafterweise aus einem auf den Mantel 6 des Drehkörpers 5 mit der gewünschten An¬ zahl an Wickellagen aufgewickelten dünnen Gewebeband, dessen Breite et¬ wa der Breite des zylindrischen Drehkörpers 5 entspricht. Das dünne, flexible Gewebeband wird also nach Art einer Bandage mit einer für den Festsitz ausreichenden Spannung und mit der gewünschten Anzahl an Wickellagen auf den Mantel 6 des Drehkörpers 5 aufgewickelt und an die¬ sem in geeigneter Weise fixiert. Fig. 4 läßt erkennen, daß die sich über¬ deckenden Schichten bzw. Wickellagen A, B, C usw. im wesentlichen nur mit punkt- bzw. linienförmiger Berührung ihrer dünnen Drahtelemente 26 aufeinanderliegen. An den beiden gegenüberliegenden ringförmigen Stirn¬ seiten des zylindrischen Wickelkörpers können die Wickellagen durch eine ringförmige Einfassung 27 gegeneinander fixiert werden, wobei die Einfas¬ sung 27 den Wickelkörper auch an seinen Stirnseiten schließt. Die Ein¬ fassungen 27 können aus einem Kunststoffring bestehen oder von einer aushärtenden Vergußmasse gebildet werden.CORRECTED SHEET (RULE 91) thin wires 25 or 26 made of plastic, for example polyethylene or polyamide or the like. For simplification, FIG. 4 shows only four layers A to D lying on top of one another, each of which consists of a thin fabric element. The multi-layered net-like structure 24 advantageously consists of a thin fabric tape wound on the jacket 6 of the rotating body 5 with the desired number of winding layers, the width of which corresponds approximately to the width of the cylindrical rotating body 5. The thin, flexible fabric tape is thus wound up in the manner of a bandage with a tension sufficient for the tight fit and with the desired number of winding layers on the jacket 6 of the rotating body 5 and fixed to it in a suitable manner. FIG. 4 shows that the overlapping layers or winding layers A, B, C, etc. essentially lie on one another only with point-like or line-shaped contact of their thin wire elements 26. On the two opposite annular end faces of the cylindrical winding body, the winding layers can be fixed against one another by an annular border 27, the border 27 also closing the winding body on its ends. The bezels 27 can consist of a plastic ring or be formed by a hardening casting compound.
Der beschriebene regenerative Wärmetauscher arbeitet als Gegenstrom- Wär¬ metauscher. Die Raum- bzw. Abluft wird von dem einen der beiden Venti¬ latoren 21 aus dem Raum abgesaugt und durch die Öffnung 3 nach außen ins Freie geführt. Hierbei strömt die Raumluft in Pfeilrichtung 34 über den Halbumfang des Drehkörpers durch das am Mantel 6 angeordnete netz¬ artige Gebilde 24 in die Gegenstromkammer 9 und von dieser in Pfeilrich¬ tung 33, 31 durch die Öffnung 19 der Montageplatte 2 hindurch nach außen. Die Frisch- oder Zuluft strömt in Gegenrichtung, d.h. in Pfeil¬ richtung 29 von außen durch die Öffnung 20 der Montageplatte 2 hindurch in die andere Gegenstromkammer 10 und von dieser über den anderen Halbumfang des Mantels 6 und den hier befindlichen Bereich des netzar¬ tigen Gebildes 24 in Pfeilrichtung 28 in den Raum. Da der die Wärmespei¬ chervorrichtung tragende Drehkörper im Belüftungsbetrieb mit Hilfe des Drehantriebes 16, 18 eine kontinuierliche Drehbewegung ausführt, kommt es zu einem Wärmetausch zwischen Ab- und Zuluft. Die z.B. von der Raumluft bei der Durchströmung in Pfeilrichtung 34 an das netzartige Ge¬ bilde 24 abgegebene und von diesem aufgenommene und gespeicherte WärmeThe regenerative heat exchanger described works as a countercurrent heat exchanger. The room or exhaust air is sucked out of the room by one of the two ventilators 21 and led outside through the opening 3. Here, the room air flows in the direction of arrow 34 over the half circumference of the rotating body through the net-like structure 24 arranged on the jacket 6 into the counterflow chamber 9 and from there in the direction of the arrow 33, 31 through the opening 19 of the mounting plate 2 to the outside. The fresh or supply air flows in the opposite direction, i.e. in the direction of the arrow 29 from the outside through the opening 20 of the mounting plate 2 into the other counterflow chamber 10 and from there over the other half circumference of the jacket 6 and the area of the net-like structure 24 located here in the direction of the arrow 28 into the room. Since the rotary body carrying the heat storage device executes a continuous rotary movement in the ventilation mode with the aid of the rotary drive 16, 18, there is a heat exchange between the exhaust and supply air. The e.g. from the room air as it flows in the direction of arrow 34 to the net-like structure 24 and heat absorbed and stored by the latter
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) wird bei Weiterdrehung des Drehkörpers 5 von der das netzartige Gebilde 24 gemäß Pfeilrichtung 28 von innen nach außen durchströmenden Zu- bzw. Abluft an diese abgegeben, so daß eine Raumbelüftung mit Wärme¬ rückgewinnung erreicht wird. Gleiches gilt grundsätzlich auch dann, wenn die von außen zugeführte Frischluft ein höheres Temperaturniveau hat, als die aus dem Raum abgeführte Raumluft.CORRECTED SHEET (RULE 91) When the rotating body 5 continues to rotate, the supply or exhaust air flowing through the net-like structure 24 in the direction of the arrow 28 from the inside to the outside is released to the latter, so that room ventilation with heat recovery is achieved. The same applies in principle if the fresh air supplied from outside has a higher temperature level than the room air discharged from the room.
Mit Hilfe des beschriebenen Wärmetauschers wird auch die in der Abluft enthaltene Feuchtigkeit unmittelbar der Zu- bzw. Frischluft zugeführt werden, da die an das netzartige Gebilde 24 von der Abluft abgegebene Feuchtigkeit von der sich bei der Durchströmung des netzartigen Gebildes erwärmenden Frischluft aufgenommen wird. Auch kann mit dem Wärmetau¬ scher eine Kühlung der dem Raum zugeführten Frischluft bewirkt werden, indem man die Abluft mit Hilfe einer geeigneten, am Gerät angeordneten Befeuchtungsvorrichtung etwa bis zur Kühlgrenze befeuchtet und anschlie¬ ßend durch den Wärmetauscher strömen läßt. Die Frischluft gelangt dann nahezu mit der dem Raumluftzustand entsprechenden Kühlgrenztemperatur in den Raum, ohne hierbei jedoch zusätzhche Feuchtigkeit aufgenommen zu haben.With the help of the heat exchanger described, the moisture contained in the exhaust air is also fed directly to the supply air or fresh air, since the moisture given off to the net-like structure 24 by the exhaust air is absorbed by the fresh air which heats up when the net-like structure flows through it. The heat exchanger can also be used to cool the fresh air supplied to the room by humidifying the exhaust air with the aid of a suitable humidification device arranged on the device, approximately up to the cooling limit, and then flowing it through the heat exchanger. The fresh air then almost enters the room at the cooling limit temperature corresponding to the room air condition, without having absorbed additional moisture.
Mit dem vorstehend beschriebenen Wärmetauscher lassen sich hohe Wir¬ kungsgrade selbst in der Größenordnung von 90% erreichen. Über die An¬ zahl der Wickellagen des die Wärmespeichervorrichtung bildenden netzar¬ tigen Gebildes 24 und die Größe der Mantelfläche des Drehkörpermantels 6 und damit der durchströmten Fläche des netzartigen Gebildes 24 lassen sich die gewünschten Betriebsbedingungen einstellen.With the heat exchanger described above, high efficiencies can be achieved even in the order of 90%. The desired operating conditions can be set via the number of winding layers of the net-like structure 24 forming the heat storage device and the size of the outer surface of the rotating body shell 6 and thus the area through which the net-like structure 24 flows.
Im Folgenden werden einige Beispiele für die Auslegung des beschriebenen Wärmetauschers bei unterschiedlichen Volumenströmen für die Zu- und Ab¬ luft und bei unterschiedlicher Anzahl der Schichten bzw. Wickellagen des netzartigen Gebildes 24 angegeben. Die in der nachfolgenden Tabelle an¬ gegebenen Werte beziehen sich auf eine Gesamtdurchtrittsfläche des netz- artigen Gebildes 24 (Zylinderumfang x Länge) von 1 m , wobei davon ausgegangen wird, daß mit gleichen Zu- und Abluftmengen gearbeitet wird. Für das netzartige Gebilde 24 wird dabei ein Kunststoff-Gewebema¬ terial mit einer Stärke der Drähte 25 und 26 von 0,3 mm und einer lich¬ ten Maschenweite der quadratischen Gewebemaschen von 1,4 mm verwendet.Some examples of the design of the heat exchanger described are given below with different volume flows for the supply and exhaust air and with different numbers of layers or winding layers of the net-like structure 24. The values given in the table below relate to a total passage area of the net-like structure 24 (cylinder circumference x length) of 1 m, it being assumed that the same supply and exhaust air quantities are used. A plastic fabric material with a thickness of the wires 25 and 26 of 0.3 mm and a light mesh width of the square fabric mesh of 1.4 mm is used for the net-like structure 24.
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) Bei ähnlichen geometrischen Verhältnissen (Variation der Drahtstärke) än¬ dern sich die Tabellendaten n um den Faktor (d/do) ' ,t um den Faktor (d/do) ' und die Drehzahl um den Faktor (d/do)" " , wenn d die Draht¬ stärke und do die Referenzdrahtstärke bedeuten. Die übrigen spezifischen Daten bleiben weitgehend unberührt.CORRECTED SHEET (RULE 91) With similar geometric relationships (variation of the wire thickness), the table data n change by the factor (d / do) ', t by the factor (d / do)' and the speed by the factor (d / do) " ", if d means the wire gauge and do the reference wire gauge. The other specific data remain largely unaffected.
Tabelletable
In der vorgenannten Tabelle sind:In the above table are:
V = Volumenstrom je Seite (m /h) dP = Druckverlust je Seite (Pa) n = Anzahl Lagen t = Bautiefe in Strömungsrichtung (mm) i^ = Wärmetauschgrad (%)V = volume flow per side (m / h) dP = pressure loss per side (Pa) n = number of layers t = depth in flow direction (mm) i ^ = degree of heat exchange (%)
Überraschenderweise können die in der vorgenannten Tabelle angegebenen ho¬ hen Wirkungsgrade mit einer relativ kleinen Drehgeschwindigkeit des Dreh¬ körpers erreicht werden. Um beispielsweise bei einem Druckverlust der Luft im netzartigen Gebilde 24 von 25 Pa und einer Luftdurchströmgeschwindigkeit von etwa 0,39 m/s durch das netzartige Gebilde einen Wirkungsgrad in der Größenordnung von 90% zu erreichen, reicht schon eine Drehzahl von 10 U/mi völlig aus. Bei einer Halbierung der Drehzahl arbeitet der Wärmetauscher im¬ mer noch mit einem Wirkungsgrad von etwa 89%.Surprisingly, the high efficiencies given in the above table can be achieved with a relatively low rotational speed of the rotating body. In order to achieve an efficiency of the order of 90% with a pressure loss of the air in the net-like structure 24 of 25 Pa and an air flow velocity of approximately 0.39 m / s through the net-like structure, a speed of 10 U / mi is already sufficient out. If the speed is halved, the heat exchanger still works with an efficiency of about 89%.
Der vorstehend beschriebene Wärmetauscher läßt sich in verschiedener Hin¬ sicht abwandeln. Im allgemeinen genügt es, wenn der Drehkörper 5 auf der Seite der Montageplatte 4 nur auf drei Lager- bzw. Laufrollen gelagert wird. Die beiden Ventilatoren 21 können mit ihren Gehäusen auch unmittelbar in den Öffnungen 19 und 20 der Montageplatte 2 eingebaut werden. Der luft- durchlässige Mantel 6 des Drehkörpers 5 kann auch aus Kunststoff oder aus Metall bestehen, z.B. aus einem ausreichend steifen Metallnetz. Auch die Trennwand 8 kann aus Kunststoff, Metall oder Holz bestehen. Anstelle des bevorzugt vorgesehenen Gewebematerials für den Aufbau der mehrschichtigen Wärmespeichervorrichtung kann auch ein entsprechend dünnes, flexibles Git¬ terelement aus sich kreuzenden Kunststoffdrähten 25 und 26 verwendet wer¬ den, wobei diese an den Kreuzungspunkten aneinander fixiert sind. Das mehrschichtige netzartige Gebilde 24 sollte aus einem Gewebematerial bzw. einem Gittermaterial mit einer relativ offenen regelmäßigen Struktur her¬ gestellt werden. Die Wärmeleitfähigkeit des netzartigen Gebildes 24 in Durch¬ strömrichtung sollte möglichst gering gehalten werden. Dies ist durch das bevorzugt verwendete Kunststoffmaterial sowie durch die beschriebene punkt- bzw. linienförmige Berührung der einzelnen aufeinanderliegenden Lagen A, B, C usw. gegeben. Abweichend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann der das netzartige Gebilde 24 tragende Körper 5 auch feststehend angeordnet werden. In diesem Fall kann die Trennwand 8 zusammen mit der Ventilator¬ vorrichtung gegenüber dem Körper 5 drehbar ausgeführt werden.The heat exchanger described above can be modified in various ways. In general, it is sufficient if the rotating body 5 is mounted on the side of the mounting plate 4 only on three bearing or rollers. The two fans 21 can also be installed with their housings directly in the openings 19 and 20 of the mounting plate 2. The air- permeable jacket 6 of the rotating body 5 can also consist of plastic or metal, for example from a sufficiently rigid metal mesh. The partition 8 can also consist of plastic, metal or wood. Instead of the preferably provided fabric material for the construction of the multilayer heat storage device, a correspondingly thin, flexible grid element made of intersecting plastic wires 25 and 26 can also be used, these being fixed to one another at the crossing points. The multilayered net-like structure 24 should be made from a woven material or a lattice material with a relatively open regular structure. The thermal conductivity of the net-like structure 24 in the flow direction should be kept as low as possible. This is given by the preferably used plastic material and by the described point or line contact of the individual layers A, B, C etc. lying one on top of the other. In a departure from the exemplary embodiment described, the body 5 carrying the net-like structure 24 can also be arranged in a fixed manner. In this case, the partition 8 can be made rotatable with respect to the body 5 together with the fan device.
Wie erwähnt, kann der erfindungsgemäße regenerative Wärmetauscher auch Bestandteil einer Luftkühleinrichtung sein, welche verdunstendes Wasser zur Kälteerzeugung verwendet. Das Gerät kann zugleich auch zur Luftbefeuchtung verwendet werden. Es weist dann eine von der zu befeuchtenden Luft durch¬ strömte Befeuchtungsvorrichtung auf, z.B. ein oder auch mehrere hintereinan¬ der angeordnete luftdurchlässige Elemente aus einem saugfähigen Material, die von einer Wasserzuführung am Gerät befeuchtet werden. Soll die über den Wärmetauscher strömende Zu- bzw. Frischluft gekühlt werden, so kann die aus dem Raum abgeführte Abluft, bevor sie das netzartige Gebilde durch¬ strömt, mit einer geeigneten Vorrichtung befeuchtet werden. Dies läßt sich mit außerordentlich geringem Energieaufwand durchführen, wenn die luftbe¬ feuchtenden Elemente ebenfalls als Gewebe- oder Gitterelemente aus einem saugfähigen Material, z.B. Baumwolle o. dgl. hergestellt und, in Durchström¬ richtung der Abluft gesehen, in mehreren, zweckmäßig etwa 3 bis 8 Lagen, angeordnet werden, wobei die Gewebe- bzw. Gitterelemente z.B. mittels einer Sprühvorrichtung mit Wasser befeuchtet werden.As mentioned, the regenerative heat exchanger according to the invention can also be part of an air cooling device which uses evaporating water to generate cold. The device can also be used for air humidification. It then has a humidifying device through which the air to be humidified flows, e.g. one or more air-permeable elements, arranged one behind the other, made of an absorbent material and moistened by a water supply on the device. If the supply or fresh air flowing through the heat exchanger is to be cooled, the exhaust air discharged from the room can be moistened with a suitable device before it flows through the network-like structure. This can be carried out with an extremely low expenditure of energy if the air-humidifying elements are also fabric or grid elements made of an absorbent material, e.g. Cotton or the like is produced and, viewed in the direction of flow of the exhaust air, is arranged in several, suitably about 3 to 8 layers, the fabric or grid elements being e.g. be moistened with water using a spray device.
Schließlich kann das erfindungsgemäße mehrschichtige netzartige Gebilde als Wärmespeichervorrichtung auch bei Wärmetauschern anderer AusführungenFinally, the multi-layer network-like structure according to the invention can also be used as a heat storage device in heat exchangers of other designs
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) und/oder als Wärmetauscher für andere Einsatzzwecke verwendet werden, z.B. für die Wärmerückgewinnung aus Abgasen. Insbesondere dann, wenn der regenerative Wärmetauscher bei hohen Einsatztemperaturen zur Anwendung kommt, kann das aus mehreren Schichten bestehende netzartige Gebilde nach der Erfindung auch aus einem Gewebe- oder Gittermaterial aus Metall gefer¬ tigt werden. In diesem Fall empfiehlt es sich, zwischen den einzelnen Schichten Distanzelemente anzuordnen, vorzugsweise in Gestalt einer Gitter¬ oder Gewebelage, deren Maschenweite z.B. um das 5-fache größer ist als die Maschenweite des für das wärmetauschende netzartige Gebilde verwendeten Gewebe- oder Gittermaterials. Auch kann das erfindungsgemäße mehrschichtige netzartige Gebilde als Wärmespeichervorrichtung auch bei statischen Wärme¬ tauschern eingesetzt werden. Mit Vorteil läßt sich die Wärmespeichervorrich¬ tung nach der Erfindung auch so ausführen, daß das mehrschichtige netzar¬ tige Gebilde insgesamt zu einem etwa zick-zack-förmigen oder mäanderförmi- gen Gebilde geformt wird. Eine solche Ausbildung empfiehlt sich vor allem bei einem statischen Wärmetauscher, der von dem wärmeaufnehmenden und dem wärmeabgebenden gasförmigen Medium alternierend in wechselnder Rich¬ tung durchströmt wird. Mit dieser Gestaltung des netzartigen Gebildes lassen sich besonders kleine Abmessungen für den Wärmetauscher erreichen. Das netzartige Gebilde wird, wie erwähnt, aus dünnen Drähten bzw. monofilen Fäden gefertigt, deren Stärke vorteilhafterweise bis etwa 1 mm beträgt, in bevorzugter Ausführung unter 0,3 mm liegt. Das Verhältnis der lichten Ma¬ schenweite des Gewebe- oder Gittermaterials zur Drahtstärke liegt zweckmäßig im Bereich von 2 bis 8, vorzugsweise bei 5.CORRECTED SHEET (RULE 91) and / or used as a heat exchanger for other purposes, for example for heat recovery from exhaust gases. Particularly when the regenerative heat exchanger is used at high operating temperatures, the network-like structure consisting of several layers according to the invention can also be made from a woven or lattice material made of metal. In this case, it is advisable to arrange spacer elements between the individual layers, preferably in the form of a grid or fabric layer, the mesh size of which is, for example, 5 times greater than the mesh size of the fabric or grid material used for the heat-exchanging net-like structure. The multilayer network-like structure according to the invention can also be used as a heat storage device even in static heat exchangers. Advantageously, the heat storage device according to the invention can also be designed in such a way that the multi-layered net-like structure is formed overall into an approximately zigzag-shaped or meandering structure. Such a design is particularly recommended in the case of a static heat exchanger through which the heat-absorbing and the heat-emitting gaseous medium flow alternately in alternating directions. With this design of the net-like structure, particularly small dimensions for the heat exchanger can be achieved. As mentioned, the net-like structure is made from thin wires or monofilament threads, the thickness of which is advantageously up to about 1 mm, in a preferred embodiment less than 0.3 mm. The ratio of the clear mesh size of the fabric or grid material to the wire thickness is expediently in the range from 2 to 8, preferably 5.
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP CORRECTED SHEET (RULE 91) ISA / EP
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