COMBINED HEAT-EXCHANGE AND VENTILATION DEVICE

Abstract: 1. Countercurrent heat exchanging and ventilating system for ventilated agricultural stables, for using the heat energy of the consumed air discharged from the stable and for heating the fresh air drawn into the stable, comprising an exhaust air conduit (2) with a heat exchanger consisting of honeycomb foils, which conduit is lockable by means of a pivotable shut-off plate (6) and is associated with a ventilator (8) for removing the exhaust air at the entrance side of the exhaust air conduit, and furthermore comprising an air flow passage, which is arranged adjacent and parallel to the exhaust air conduit, and which receives the heat exchanger (5), characterised in (a) that the exhaust air conduit (2) forms the entire outer wall of the system and is seperated by means of a straight seperation wall (4) into two conduit sections (A and B) in such a manner that the one conduit section (A) forms the air flow passage and the other conduit section (B) forms the exhaust air section, (b) that the shut-off plate (6) is adjustable between two positions one of which closes the exhaust air conduit section (B) and releases the flow path to the other conduit section (A), and the other one opens the exhaust air conduit (B) and seperates the two conduit sections (A, B) from each other and also the exhaust air ventilator (8) from the conduit section (A), (c) and that an additional ventilator (3) is arranged for supplying fresh air at the lower end of the conduit section (A).

Description: Die Erfindung bezieht sich auf eine koebiniarte Wärmstauqch- und Lüftunqsvorrichtung mit den Merknalen des Oberbegriffes des Anspruches 1. Der Wärmetauscher mit senkrecht verlaufenden Durchströmkenälen weist an seinem äusseren Umfang einen vertikalen Rahmen bzv. Schacht auf, der durch übereinanderstapeln von einzel nen Ringelementen erstellt wird, in die der Wärmetauscher anschliessend eingesetzt und darin befestigt wird Die Einzalele#ente bestehen beispielsweise aus Kunststoffringen, die ähnlich wie Betonringe für Brunnenschächte übereinander gestapelt werden und damit den Schacht für den Wärmetauscher bilden. Auf diese Weise wird eine transportableS mit der Stallgebäude befestigbare bzw. werbindbare schachtartige Wärmetauschvorrichtung erzielt, die auf einfache Weise errichtet und ebenso einfach entfernt und erforderlichen- falls an anderer Stelle eingesetzt werden kann. Bei bisher bekannten Wärmetauschanlagen ist es erforderlicn, für den Sommerbetrieb, d.h. zum Kühlen des Stalles, zusätzlich zur Wärmetauschanlage eine gesonderte und selbständfoe Lüftungsanlage einzusetzen. Dies ist mit einem erheblichen zusätzlichen Aufwand und mit hohen Investionen verbunden, was insbesondere für kleinere Stalleinheiten wirtschaftlich nicht vertretbar ist. Aufgabe der Erfindung ist es, derartige Wärmetauschervor- richtungen mit möglichst einfachen Mitteln und möglichst geringem Konstruktionsaufwand in der Weise weiter zu entwickeln und zu verbessern, dass sie als kombinierte Wärmetauscher und Lüfter anwendbar und besonders einfach im Aufbau, im Einbau und in der Anwendung sind. Dies wird gemäss der Erfindung mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 erreicht. Weiter. Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Mit vorliegender Erfindung wird eine kombiniert. Wärme- tausch- und Lüftungsvorrichtung, die einen einwandfreien Winter- und Sowuterbetrieb gewährleistet, mit sehr geringem Aufwand und auf besonders einfache und zweckmässige Weise erzielt. Es ist lediglich erforderlich, die Rehren- bzw. Schachtvorrichtung, die den Wärmetauscher aufnimmt, in zwei Durchgangskanäle zu unterteilen, deren einer von dem Wdrmetsuscher ausgeftlllt wird und deren anderer frei bleibt, d.h. einen ungehinderten Luftdurchtritt zulässt, ferner eine Absperrvorrichtung in Form einer an der Schachtwsnd befe stigten Absperrplatte, sowie einen Lüfter, der mit der Absperrplatte beweglich befestigt ist oder unabhängig von der Absperrplatte im Abluftkansl angeordnet ist. Der Aufwand, den diese Mittel bedingen, ist verschwindend gering, insbesondere sind die bauliche Ausgestaltung und der Einbau sehr einfach, da bauliche Veränderungen ausserhalb des Schachtes, d.h. am Gebäude oder am Abluftkanal selbst, nicht notwendig sind, und die baulichen Anderungen, die am Abluftschacht notwendig werden, in der Fabrik, also an den vorgefertigten Teilen, vorgenommen werden können. Für den Sommerbetrieb wird der Teil des Abluftschachtes, der den Wabentauscher enthält, gesperrt1 während der andere Teil durch tiffnen der Klappe in Betrieb genommen wird, so dass der Abluftventilator die Abluft nicht mehr durch den Wabentauscher, sondern durch den zusätzlichen Schacht teil unmittelbar nach aussen fördert. Das Ausmass der Lüftung kann durch stufenloses Verstellen der Klappe beliebig variiert werden, wobei die Klappe manuell oder durch Stellmotor von einer Bedienungsperson betätigt oder aber das tiffnen und Schliessen der Klappe in Abhängigkeit von der Temperatur selbsttätig gesteuert werden kann. Mit der erfindungsgetnässen Vorrichtung wird ferner erreicht, dass im Wärmetauschbet riebw d.h. bei geschlossener Abluftklappe, eine Staubfolis erzielt wird, wenn die Form der Klappe und die Ausgestaltung der Schachtwände, die gleich teilig den Wabentauscher abstützen, entsprechend gewählt vi rd. Nach dem Zyklon-Prinzip werden die schweren Staubteilchen mit einem geringen Luftanteil vom in den Wärmetauscher gelangenden Luftstrom abgelenkt, streichen an der Unterseite der geschlossenen Klappe entlang, treten dann an entsprechenden, hierfür vorgesehenen Aussparungen in den an sich geschlossenen Abluftschacht und sammeln sich auf der Oberseite der Klappe an, so dass sie von dort in eine separate Staubkammer zur Staubentnahme abgeführt werden können. Damit kann die Staubbelastung das Wärmetauschere weentlich reduziert werden. Der Wärmetauscher nach der Erfindung ist vorzugsweise aus einem dünnen Material bzw. einer starken Folie hergestellt, das bzw. die durch die den Wärmetauscher durchatrömende Luft in Vibrationsbewegung versetzt wird, um den Reinigungseffekt der Wandungen des Wärmetauschers zu unterstützen. Dieser Reinigungseffekt ist ein Selbstreinigungseffekt, der sich aus der vertikalen Anordnung der Wärmetauscherkanäle nach der Erfindung ergibt, wobei der in den Kanälen angesammelte Staub sich von selbst löst und nach unten sinkt. Zur Unterstützung dieser Selbstreinigung werden vorzugsweise die Innenwände der einzelnen Kanäle des Wärmetauschers so ausgabildet t dass sie im spitzen Winkel zur Achsrichtung vcrlaufends Luftführungsrillen oder Kanäle aufweisen, so dass die in jedem einzelnen Kanal des Wärmetauschers vorhandene Luftsäule einen Drall erhält und die Luftsäule sich an den Ecken der Kanäle löst. Die Luftführungsrillen oder -kanäle sind vorzugsweise im Querschnitt sägezahnförmig ausgebildet, wobei der ansteigende Teil des Sägezahnes stromabwärts und der abfallende Teil des Sägezahnes strom auFwärts liegt. In weiterer Ausqestaltunq der Erfindung wird vorgeschlaqen, den Wärmetauscher als tiefgezogenes integrale. Gehause suszuqestalten, das als Ganzes an der Stalidecke bzw. im Kamin angeordnet ist, wobei die beiden Ventilatoren in dieses Tiefziehgehäuae integriert sind sowie alle für den aoäteren Einsatz der Ventilatoren erforderlichen Vorkehrungen (Halterungen, Anschlüsse) getroffen sind, ein Reini gungsdeckel für die Staubabführung vorgesehen ist, usw.. Des weiteren wird rit der Erfindung vorgeschlagen, den oberen Abschluss der Durchströmkanäle des Wabentauschers wegen Hagel, Sonneneinstrahlung und dergl. dadurch zu schützen, dass auf das obere Ende des Wärmetauschers bzw. auf den Kamin eine den Wabentauscher überapannende Schutzplatte aufgesetzt wird, die Aussparungen für die nach oben offenen Kanäle aufweist. Die Schutzplatte ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie z.B. aus PVC besteht und Schlitze im Abstand der Durchflusskanäle besitzt. Die Stege zwischen den Schlitzen sind in spezieller Weise so gewölbt, dass sie das obere Ende der geschlossenen Kanäle übergreifen. Die Wölbungen mit im Querschnitt U-Fosm sind z.B. so geformt, dass das Material stärkster Krümmung wesentlich dicker ist (z.B. 4 mm) als den auslaufenden Enden (z.B. 1 mm). Nachstehend wird die Erfindunq in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausfu..hrungsbeispielen erläutert. Es zeigt: Fiq. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen Vorrichtung im Schnitt bei Betrieb des Wärmetauscher. und geschlossenem Ab luftschacht, Fig. 2 die Darstellung nach Fig. 1 bei geöffnetem Abluft schacht und ausser Betrieb genommenen Wärmetsuscher, Fig. 3 eine Darstellung entsprechend der Ftg. 1, wobei der Abluftschacht für den Sommerbetrieb ebenfalls geschlossen ist, der Ventilator Jedoch fsst eingebaut ist, Fig. 4 eine Darstellung ähnlich der nach Fig.2 mit geöffne- tem Abluftachacht für den Sommerbetrieb und starrer Anordnung des Ventilators wie in Fig. 3, Fig, 5 eine Darstellung ähnlich der nach Fig. 3 mit zusätz- lichter Staubfalle, Fig. 6 eine schematische Darstellung des einstückigen Tiefziehteiles fUr das Gehäuse, im Schnitt, Fig. 7 eine Seitenansicht eines Wabentauscherkanales in schematischer Darstellung, Fig. 8 einen Wabentsuacherkanal im Querschnitt, Fig. 9 eine Seitenschnittansicht durch einzelne Wabentau scherkansle mit aufgesetzter Schutzplatte, und Fig. 10 die Schutzplatte nach Fig. 9 in Aufsicht. Bei der Darstellung nach Fig. 1 ist ein horizontaler Abluftkanal 1 an einen vertikalen Abluftachacht 2 angeschlossen, der aus einzelnen ringförmigen Abschnitten zussmwengesetzt ist, die übereinander gestapelt sind. Am Ausgang des Abluftkanales ist ein Ventilator 3 worgesehan. Der Abluftschacht 2 weist eine den Schacht 2 in zwei Schechtabachnitte A und B teilende Wand 4 auf. Im Schachtabschnitt A ist der Wabenw#rmetauscher 5 vorgesehen, der an den Begrenzungswänden befestigt ist, während der chechtab- schnitt 4 frei ist und einen ungehinderten Luftdurchtritt ermöglicht, wenn die Absperrvorrichtung 6 in Form einer Absperrplatte, die bei 7 an dem Schacht 2 gelenkig gelagert ist, geschlossen ist. Bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2 ist it der Klappe 6 ein Abluftventilator 8 befestigt, der zusammen mit der Klappe 6 verschwenkbar ist. Die geöffnete Stellung der Klappe 6 ist in Fig. 2 darge- stellt. In Fig. 1, also bei geschlossener Klappe, wird die Abluft 9 durch die Wirkung der Ventilatoren 3 und 8 durch den Wärmetauscher 3 gefuhrt; dies stellt den Wirmetauscher- betrieb, d.h. den Winterbetrieb dar. In Fig. 2 wird die gesaate Ab luft in Richtung der Pfeile 10 von dem Ventilator 8 durch den Schachtteil B abgefuhrt. Dies stellt den Sommerbetrieb dar, bei des keine Abluft durch den Wärmetauscher geführt wird, sondern der Wärmetauscher unwirksam ist. Bei der Darstellung nach den riguren 3 und 4, die i. Prinzip der nach den Figuren 1 und 2 entspricht, ist anstelle des mit der Klappe 6 befestigten Ventilators 8 eine Klappe 11 vorgesehen, die an der Wand 4 bei 12 gelagert ist, und dieser Klappe ll ist ein ortsfester Ventilator 13 zugeordnet, der schräg in den Abluftkanal 1 eingesetzt ist und der bei geschlossener Klappe die Abluft 9 durch den Yarbetau- scher 3 fuhrt, während (Flç. 4) bei geschlossener Klappe 1I die Abluft 10 in Sommerbetrieb durch den Schachtabschnitt 8 nach oben befördert wird. In teig. 5 ist die Ausführungsform nach Fig. 3 und h in der Weise weiterentwickelt, dass eine Staubfalle an der Absperrplatte 11 vorgesehen ist. Diese Staubfalle ist im Falle der Ausfuhrungsfor. nach Fig. 5 so ausgebildet, dass an der Mand 4 im Bereich des Celenkesl2 der Klappe 11 eine LuFtführung 14, 13 an der Wand 4 vorgesehen ist, die den an der Unterseite der Klappe ligeführten Abluftstrom, der die wesentlichen Staubpartikel enthält, umlenkt und auf der Oberseite der Klappe 11, wie bei 16 dargestellt, ablaqert, von wo der Staub in eine Staubkammer abgeführt werden kann. Bei einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform wird die Staubfalle dadurch erzielt, dass die Klappe 11 it Falle der Fig. 3 nit Schlitzen versehen wird, die senkrecht zur Zeichenebene verlaufen1 so dass die Staubabscheidung durch diese Schlitze erfolgen kann. Die l{Hrmetauseh- und Lüftungsvorrichtung nach der Erfindung ist bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 6 dargestellt ist, in einem Gehäuse 17 angeordnet, das ein einteiliges Tiefziehbauteil ist. Dieses Gehäuse 17 mit den darin aufgenommenen Teilen der Wärmetausch- und Lüftungsvorrichtung wird an der Stalldecke 18 bzw. im AbluFtschacht 2 bzw. Kamin festgelegt. Es besteht aus einem Abschnitt 18 zur Aufnahme des Ventilators 8, einem Abschnitt 19 zur Aufnahme des Ventilators 3 und einem mittleren Abschnitt 20. Der Abschnitt 18 ist durch eine Klappe 21 von dem Abschnitt 20 getrennt. Die Klappe 21 ist bei 22 gelenkig angeordnet. In ihrer Geschlossen-Stellung (dargestellt) wirkt sie mit einer Versteifung zwischen den Gehäusesb- schnitten 18 und 20 so zusammen, dass der die Abluft 10 führende Kanal vom übrigen Teil getrennt ist. Im mittleren Abschnitt 20 ist ein lösbarer Deckel 24 vorgesehen, der an Nasen 25 und 26 anliegt. Dieser Deckel ist ein Rainigungsde ckel zum Entfernen von Staub und Verunreinigungen. Mit 27 ist im Abschnitt 19 eine Staunase dargestellt, die über eine Deformation 28 in den mittleren Abschnitt 20 übergeht, an dessen unterem Ende bei 29 ein Wasserablauf vorgesehen ist. Dieser Defor;nation 28 ist eine entsprechende Gegendeformation 30 an der unteren Begrenzung des Wärmetauschers 5 zugeordnet, die eine Arretierung des Wärmetauschers im Gehäuse darstellt. In den figuren 7 und 8 ist mit 31 ein einzelner Luftfüh rungskanal des Wsbentauschers 5 schematisch dargestellt. Dieser Kanal ist vorzugsweise quadratisch ausgebildet, kann jedoch auch dreieckförmig oder in einer anderen quer- schnittsform ausgeführt sein. In den Wandungen eines derartigen Kanales sind schräg verlaufende Rillen bzw. Kanäle 32 vorgesehen, die sich vorzugsutaise gleichmässig über die gesamten Innenflächen der Kanäle erstrecken. Diese Kanäle werden durch im Querschnitt z.B. sagezahnförmige Verformungen 33 gebildet, wobei die Stirnwand 34 des Sägezahnes dem Luftstrom 35 zugewandt ist. Durch diese schrägen Rillen btr. Kanäle wird der Luftstrom 35 in den einzelnen Durchflusskanälen so geführt, dass eine Verwirbelung eintritt, die der Ansammlung von Verunreinigungen in den Kanälen entgegenwirkt. Das Material, aus dem die einzelnen Kanäle des Wabentauschers hergestellt sind, ist ein relativ dünnes Material, z.B. in Form einer dicken Folie. Da dieses Material, das aus Kunststoff besteht, durch Einwirkungen von aussen, z.B. durch Hagel, durch Sonneneinstrahlung usw. erheblich beschadigt werden kann, hat es sich als zweckmässig herausgestellt, den Wabentauscher auf der Oberseite des Amines it einer Schutzpiatte 36 zu versehen, die rostartig ausgebildet ist, derart, dass die Stege 37 einer solchen Platte die äusseren Enden der geschlossenen Kanäle 38 des Wabentauschers übergreifen, so dass schädliche Einwirkungen vorn Wär:netau- scher selbst ferngehalten werden können. Sinnvoll ist es hierbei, die Stege der Schutzplatte etwa U-förmig auszubilden, wobei die Dicke dieser Schutzplatte im Krümmungsbereich des U (bei 39)wesentlich grösser ist als an den Enden der Schenkel (bei 40), an denen die Beanspruchung naturgemäss erheblich geringer ist. Eine derartige Schutzplatte kann auf einfache Weise auf den Wärmetauscher von oben aufgesetzt und an ihm festgeklemmt, festgeschraubt oder in entsprechender Weise mit ihm verbunden sein.

Claims: Patentanspr(3chs n 1. Im Cegenstromprinzip arbeitende W#rmetausch- und Lüftungsvorrichtung für landwirtschaftliche Ställe mit Entlüftung, zur Nutzung der Wärmeenergie der verbrauch ten, aus dem Stall abgeführten Abluft und zur Erwärmung der in den Stall eingeführten Frischluft, mit einem Folienwabenwärmetauscher, dessen Seitenflächen vollstlin- dig an den Seitenkanälen der Abluftkanäle anliegen bzw. die Begrenzungen der Abluftkanäle bilden, der an seinem äusseren Umfang einen vertikalen Rahmen bzw. Schacht aufweist, welcher durch Ubereinanderstapeln von ringfdr- migen Einzelelementen erstellt wird, in die dann der Wirmetauscher eingesetzt wird, an dessen unterem Ende ein Ventilator vorgesehen ist, der an das Zuluft-Abluft- Kanalsystem angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die den Wärmetauscher t5) aufnehmende Rshmen- bzw. Schachtvorrichtung (2) in zwei Durchströmkanäle (A, B) unterteilt ist, deren einer den Wärmetauscher (5) aufnimmt, und deren anderer einen ungehinderten Durchtritt der Abluft BUS dem Abluftkanal (1) ermöglicht, und dass dem freien Durchgangskanal (B) eine Absperrvorrichtung (6, 11) sowie ein eigener Ventilator (8, 13) zugeordnet ist. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrvorrichtung (6, 11) eine von Hand oder durch Servoantrieb verstellbare, vorzugsweise thermostatge steuerte Klappe ist. 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator (8) mit der Klappe (6) verbunden und zusammen mit ihr verschwenkbar ist. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator (13) ortsfest und schrei im Abluftkanal (1) angeordnet ist. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrsorrichtung (6, 11) Uffnungen in Form von Schlitzen und dergl. aufweist, die als Staubfalle im Tauscherbetrieb bei geschlossener Klappe wirksam sind, udn dass den Schlitzen eine separate Staubkammer zugeordnet ist. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeirhnet, dass die Klappe (11) und/oder die Verkleidung bzw. Schachtwand (4) so ausgebildet ist, dass an der Klappe (11) Staubabweisführungen (14, 15) vorgesehen sind, die im Abluftstrom enthaltene, an der Unterseite der Klappe (11) entlangstreichende Staubpar tikel auf die Oberseite der Klappe (11) richten und damit aus dem Luftstrom (9) in den Wärinetauscher (5) absondern. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (5) aus einen dünnen Material oder einer steifen Folie besteht, das bzw. die durch die durch den Wärmetauscher (5) strömende Luft in Vibrationsbewe- gung versetzt wird, um den Reinigungseffekt der Wandun- gen des Wärmetauschers zu unterstützen. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch nekennzelchnet, dass die Wandungen (31) des Wärinetau- schers (5) is spitzen Winkel zur Achsrichtung verlaufen de parallele Luftführungsrillen oder -kanäle (32) aufweisen. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennteichnet, dass die Luftföhrungsrillen oder -kanale (32) im Quarschnitt sägezahnförmig (33, 34) ausgebildet sind, wobei der ansteigende Teil des Sägezahnes stromabwärts und der abfallende Teil (34) des Sägezahnes stromaufwärts in bezug zur Luftströmungsrichtung (35) liegt. 1C. Vorrichtung nach einen aer Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein tiefgezogenes, einteiliges Gehäuse (17) aufweist, das als Ganzes an der Stelldece (18) bzw. im Abluftschacht (2) angeordnet bzw. festge legt ist, und dass im Gehäuse die Ventilatoren (3, 83 sowie alle übrigen für den Betrieb der Vorrichtung erforderlichen Elemente und Anschlüsse integriert sind, derart, dass die Vorrichtung einbaufertig ist. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - l0,#dadurch gekennzeichnet, dass die obere Begrenzung des Wärmetau schers im Abluftschacht (2) mit einer abnehmbaren Schutzplatte (36, 37) versehen ist, die an den Stellen der oben offenen Wabentauucerkanale (31) schlitzförmige Aussparungen aufweist, und dass die Stege (37) der Schutzplatte (36) im Querschnitt U-fdrmig ausgebildet sind, wobei die Dicke der Stege im gekrümmten Teil (39) grosser ist als im nach unten auslaufenden geraden Teil (40).

Inventors: SCHONHAMMER, JOHANN, Schönhammer, Johann
Applicants: PENZKOFER, LUDWIG, SCHONHAMMER, JOHANN
Application year: 1984
Main classification: A01K1
IPC codes: A01K1