DE3502131C2

DE3502131C2 -

Info

Publication number: DE3502131C2
Application number: DE19853502131
Authority: DE
Inventors: Linus 2849 Lutten De Hoene
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-01-18
Filing date: 1985-01-18
Publication date: 1989-05-24
Also published as: DE3502131A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher zur Raumluft klimatisierung, insbesondere von Stalluft, nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1.The invention relates to a heat exchanger for indoor air Air conditioning, especially of stable air, after the Oberbe handle of claim 1.

Zur Raumluftklimatisierung in Ställen für Tierhaltung, ins besondere für Rinder- oder Schweinehaltung, ist es bekannt, Wärmeaustauscher einzusetzen, die die Aufgabe haben, die mit hoher Luftfeuchtigkeit angereicherte Stalluft aus dem Stall zu entfernen und dabei die in ihr enthaltene Wärme an die zuzuführende Frischluft abzugeben. Der Vorteil des Einsatzes von Wärmeaustauschern liegt vor allem darin, daß bei wärme bedürftigen Tieren Heizenergie gespart werden kann und nicht mehr extrem kalte Zuluft in den Stall gelangt. Durch die Absenkung der Luftfeuchtigkeit wirkt sich die Vorwärmung günstig auf die Gesundheit der Tiere aus. An kalten Tagen ist es nicht mehr erforderlich, die Zuluft besonders zu re duzieren. Es erfolgt eine intensivere Durchlüftung der Ställe, durch die das Stallklima und die tierische Leistung verbessert werden.For indoor air conditioning in animal husbandry, ins special for cattle or pig farming, it is known Use heat exchangers that have the task of having stable air from the barn enriched with high humidity to remove and thereby the heat contained in it to the deliver fresh air to be supplied. The advantage of use of heat exchangers lies primarily in the fact that when it is warm needy animals heating energy can be saved and not more extremely cold supply air gets into the barn. Through the Lowering the humidity affects the preheating beneficial to animal health. On cold days it is no longer necessary to specially clean the supply air reduce. There is more intensive ventilation in the stables, which improves the house climate and animal performance will.

Wärmeaustauscher, deren Meßwerte unter Laborbedingungen günstig erscheinen, sind jedoch im praktischen Einsatz nicht ohne wei teres für die Zwecke in Ställen geeignet. Dies liegt insbe sondere darin, daß die Abluft aus Ställen stark schmutzhaltig ist und daß dieser Schmutz sich zusammen mit dem Niederschlag infolge der Luftfeuchtigkeit auf den Wärmeaustauschflächen niederschlägt und damit deren Wirkungsgrad beträchtlich ver ringert.Heat exchangers whose measured values are favorable under laboratory conditions appear, but are not without practical use teres suitable for the purposes in stables. This is especially true special in that the exhaust air from stables contains a lot of dirt and that this dirt is together with the precipitation due to the humidity on the heat exchange surfaces precipitates and thus ver considerably their efficiency wrestles.

Gemäß der Zeitschrift "top agrar", Heft 5, S. 148-149, haben sich drei Grundprinzipien durchgesetzt, nämlich Wärme austausch über Kunststoff-Folien, Kunststoffrohre und Glas rohre. Glasrohre weisen zwar den besten Wärmeübergang auf, jedoch sind deren Kosten am höchsten. Zur Vermeidung der Ver schmutzung weisen alle bekannten Systeme glatte Oberflächen auf, die in bestimmten zeitlichen Abständen zu reinigen sind. Dafür ist ein guter Zugang zu den Austauschflächen notwendig, sowie damit verbunden eine erhöhte bauliche Kompliziertheit.According to the magazine "top agrar", issue 5, pp. 148-149, three basic principles have prevailed, namely heat exchange via plastic films, plastic pipes and glass tube. Glass tubes have the best heat transfer, however, their costs are the highest. To avoid ver all known systems have smooth surfaces that have to be cleaned at certain intervals. This requires good access to the exchange areas, and associated with this an increased structural complexity.

Das Erfordernis der regelmäßigen Reinigung, um einen aus reichenden Wirkungsgrad zu erhalten, und der teueren Aus tauschflächen hat dazu geführt, daß sich Wärmeaustauscher in Ställen nur spärlich durchsetzen.The need for regular cleaning to get one out maintain sufficient efficiency, and the expensive Aus Exchange surfaces has resulted in heat exchangers only barely enforce in stables.

Aus der US-PS 27 35 660 ist ein Wärmeaustauscher für Heiz kessel bekannt, bei dem die durch Röhren geleitete heiße Luft im Gegenstrom durch die dem Kessel zuzuführende Luft abgekühlt wird, die ihrerseits angewärmt wird. Dadurch wird verhindert, daß sich Kondensat auf den am Wärmeaustausch beteiligten Me tallwänden niederschlägt. Zur Verbesserung des Wirkungsgrades sind von den Wänden des Wärmeaustauschergehäuses ausgehend quergerichtete Umleitbleche vorgesehen, die in den Röhrenbe reich teilweise hineinragen, so daß die zuzuführende Luft da her im Zickzack durch die Röhren geleitet wird. Das Problem der möglichen Verschmutzung der Röhren ist hierbei nicht an gesprochen.From US-PS 27 35 660 is a heat exchanger for heating boiler known in which the hot air passed through tubes cooled in counterflow by the air to be supplied to the boiler which in turn is warmed up. This prevents that condensate on the Me precipitates. To improve efficiency are starting from the walls of the heat exchanger housing transversely directed baffles provided in the Röhrenbe partially protrude richly so that the air to be supplied is there is zigzagged through the tubes. The problem the possible contamination of the tubes is not an issue here spoken.

Die CH-PS 5 96 529 zeigt eine Gegenstromeinrichtung an einer Heiz- oder Kühlanlage, mit der zu erwärmendes Kaltwasser oder als Kühlmittel dienendes Kaltwasser von den heißen Rauch gasen des Kessels aufgewärmt wird, wobei der zur Wasserfüh rung verwendete Durchlaufkanal serpentinenförmig im Rauch gasauslaß angeordnet ist. Diese Einrichtung dient weder der Raumluftverbesserung, noch ist das Problem einer möglichen Verschmutzung angesprochen.CH-PS 5 96 529 shows a countercurrent device on one Heating or cooling system with the cold water to be heated or as coolant cold water from the hot smoke gases of the boiler is warmed up, the water supply flow channel used in a serpentine shape in the smoke gas outlet is arranged. This facility serves neither the Indoor air improvement, the problem is still a possible one Pollution addressed.

Aus dem DE-GM 81 38 535 ist ein Abgas-Heizkörper bekannt, der zur Vergrößerung seiner Oberfläche eine Rippenstruktur auf weist, die aus geradlinig gebildeten Abschnitten besteht. Allerdings ist auch hier keine Maßnahme angegeben, wie dem Verschmutzungsproblem bei der dort nicht auftretenden Konden satbildung begegnet werden kann.From DE-GM 81 38 535 an exhaust gas heater is known a rib structure to enlarge its surface points, which consists of rectilinear sections. However, no measure like that is given here either Contamination problem with the condens not occurring there sat formation can be met.

Schließlich zeigt die DE 32 46 919 A1 einen Wärmeaustauscher für die Gewinnung von Solarwärme, bei dem die durch ein ge schlossenes Rohrsystem geführte Flüssigkeit von der Solar wärme erwärmt wird. Das verwendete Rohrmaterial zeigt zwar eine mäanderförmige Struktur, jedoch ist bei dieser Anlage das Verschmutzungsproblem nicht relevant.Finally, DE 32 46 919 A1 shows a heat exchanger for the generation of solar heat, in which the ge closed pipe system led liquid from the solar heat is warmed. The pipe material used shows a meandering structure, however, is with this plant the pollution problem is not relevant.

Der Erfindung liegt ausgehend von der US-PS 27 35 660 die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeaustauscher zur Raumluftklima tisierung, insbesondere von Stalluft, anzugeben, der bei ho hem Wirkungsgrad einfach im Aufbau ist, einen auch bei starker Verschmutzung über lange Zeit zu erhaltenen Wirkungsgrad aufweist und eine leichte Reinigung ermöglicht.The invention is based on the US-PS 27 35 660 Task based on a heat exchanger for indoor air conditioning tization, in particular of stable air, to be specified at ho hem efficiency is simple to build, even with a strong one Long-term pollution to maintain efficiency has and allows easy cleaning.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the features specified in claim 1 solved. Advantageous developments of the invention are specified in subclaims.

Die erfindungsgemäße Ausführung des Wärmeaustauschers er möglicht es, auf einfache Weise einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen, der über lange Zeit erhalten bleibt. Durch die besondere Struktur der Wärmeaustausch-Flächen hat die nicht zu vermeidende Verschmutzung nur geringen Einfluß auf den Wirkungsgrad. Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher hat den besonderen Vorteil, daß seine Struktur einen Selbstreini gungseffekt aufweist, der es ermöglicht, den Wärmeaustauscher nahezu über eine gesamte Saison zu betreiben, ohne daß eine Zwischenreinigung erforderlich wäre.The inventive design of the heat exchanger he enables high efficiency in a simple manner to achieve, which is preserved over a long time. Through the the special structure of the heat exchange surfaces does not have Pollution to be avoided only has a minor influence on the Efficiency. The heat exchanger according to the invention has the special advantage that its structure is self-cleaning tion effect that enables the heat exchanger to operate almost over an entire season without one Interim cleaning would be required.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei spiels näher erläutert.The invention is illustrated below by means of an embodiment explained in more detail.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungs gemäßen Wärmeaustauscher. Fig. 1 shows a longitudinal section through a heat exchanger according to the Invention.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch ein Austauscher rohr. Fig. 2 shows a longitudinal section through an exchanger tube.

Der in Fig. 1 dargestellte Wärmeaustauscher weist ein lang gestrecktes, im Querschnitt etwa rechteckförmiges Gehäuse 1 auf, dessen Seitenwände vorzugsweise aus Edelstahl bestehen. Dieses Material widersteht im hohen Maße den aggressiven Dämpfen der Stalluft. Der Wärmeaustauscher weist einen Frischluft-Bereich auf, der eine Zuflußöffnung 2 enthält, über die Frischluft von außen zugeführt werden kann. Am anderen Ende des Wärmeaustauschers befindet sich ein Ventilator 6, der die durch den Wärmeaustauscher geleitete Frischluft in den Stall abführt. In der Nähe einer Frischluft-Abflußöffnung 3 be findet sich eine Abluft-Zuflußöffnung 4, von der aus die Abluft durch Wärmeaustausch-Rohre 9 zur anderen Seite des Wärmeaus tauschers geführt wird und dort über einen Ventilator 7 nach außen abgegeben wird. Zu- und Abluft-Bereich des Wärmeaus tauscher sind quasi luftdicht gegeneinander abgeschlossen. The heat exchanger shown in FIG. 1 has an elongated housing 1 which is approximately rectangular in cross section, the side walls of which are preferably made of stainless steel. This material is highly resistant to the aggressive vapors in the stable air. The heat exchanger has a fresh air area which contains an inflow opening 2 through which fresh air can be supplied from the outside. At the other end of the heat exchanger there is a fan 6 which discharges the fresh air passed through the heat exchanger into the barn. In the vicinity of a fresh air drain opening 3 be there is an exhaust air inlet opening 4 , from which the exhaust air is passed through heat exchange tubes 9 to the other side of the heat exchanger and is discharged there via a fan 7 to the outside. The supply and exhaust air areas of the heat exchanger are quasi airtight.

Die Abluft wird durch die Wärmetauscherrohre 9 hindurchge führt, während die Frischluft die Wärmetauscherrohre 9 um spült. Über die Wärmeaustauschflächen der Wärmetauscherrohre 9 wird die in der Abluft enthaltene Wärme an die Zuluft abge geben. Diese wird dadurch erwärmt und ist daher zur Belüftung besser geeignet als die unerwärmte Außenluft.The exhaust air is passed through the heat exchanger tubes 9 , while the fresh air flushes the heat exchanger tubes 9 around. Via the heat exchange surfaces of the heat exchanger tubes 9 , the heat contained in the exhaust air is given off to the supply air. This heats it up and is therefore more suitable for ventilation than the unheated outside air.

Die Wärmeaustauschrohre 9 bestehen aus dünnwandigen Kunst stoff-Rohren, die in Längsrichtung des Gehäuses 1 angeordnet sind und die in Axialrichtung eine mäanderförmige Wandstruktur aufweisen. Diese Wandstruktur hat sich als besonders vorteil haft erwiesen. Die mäanderförmige Struktur führt dazu, daß sich Verschmutzungen praktisch nur in den Vertiefungen nieder schlagen, wie in Fig. 2 dargestellt. Die zum Wärmeaustausch ur sprünglich zur Verfügung stehende Fläche der Abschnitte 11, 12 und 13 ist damit zwar reduziert, jedoch noch ausreichend groß, da die durch die Rohre hindurchgeführte Luft im wesentlichen an den inneren Abschnitten 12 entlangstreicht. Hingegen ist durch eine besondere Führung der die Rohre umstreichenden Frischluft gewährleistet, daß die Frischluft insbesondere durch die äußeren Vertiefungen 15 hindurchstreicht und damit weiterhin in gutem Kontakt mit dem Abschnitt 12 der Austauschfläche bleibt. Die Vertiefungen 14 sind ausreichend groß, um den Schmutz für eine Saison aufzu nehmen, ohne daß an der Innenseite der Abschnitte 12 eine nen nenswerte Verschmutzung auftritt. Es hat sich gezeigt, daß bei starker Erwärmung der Außenluft im Frühjahr ohne eine weitere Hindurchführung der Abluft durch die Wärmetauschrohre die Verschmutzungen innerhalb der Vertiefungen 14 austrocknen und verkrusten, so daß sie nach Durchblasen mit Luft als Schmutzkrümel aus den Vertiefungen 14 herausfallen und abge führt werden können. Durch diese quasi Selbstreinigung sind die Wärmetauschrohre 9 wieder für die nächste Saison ge reinigt. Eine spezielle Reinigung während des Saisonbetrie bes ist nicht erforderlich.The heat exchange tubes 9 consist of thin-walled plastic tubes which are arranged in the longitudinal direction of the housing 1 and which have a meandering wall structure in the axial direction. This wall structure has proven to be particularly advantageous. The meandering structure means that dirt is practically only reflected in the recesses, as shown in Fig. 2. The area of sections 11, 12 and 13 originally available for heat exchange is thus reduced, but still sufficiently large, since the air passed through the tubes essentially sweeps along the inner sections 12 . On the other hand, a special guidance of the fresh air surrounding the tubes ensures that the fresh air passes through the outer recesses 15 in particular and thus remains in good contact with section 12 of the exchange surface. The depressions 14 are large enough to take up the dirt for one season without a significant contamination occurring on the inside of the sections 12 . It has been shown that when the outside air is warmed up strongly in the spring without further passage of the exhaust air through the heat exchange tubes, the contaminants within the depressions 14 dry out and crust so that they fall out of the depressions 14 after being blown through with air as dirt crumbs and are carried away can. This quasi self-cleaning means that the heat exchange tubes 9 are cleaned again for the next season. A special cleaning during seasonal operation is not necessary.

Die Wärmetauschrohre 9 bestehen vorzugsweise aus Polyäthy len, es kann jedoch auch ein anderes Kunststoff-Material ver wendet werden, das einen ausreichend hohen Wärmedurchgangs- Koeffizienten aufweist. Als Wärmetauschrohre haben sich als besonders geeignet sogenannte ungelochte Drainage rohre erwiesen, die in der Drainagetechnik für völlig andere Zwecke eingesetzt werden. Derartige Rohre weisen jedoch eine mäanderförmige Struktur auf, die für die Zwecke der Erfin dung geeignet ist.The heat exchange tubes 9 are preferably made of Polyäthy len, but it can also be used a different plastic material ver, which has a sufficiently high heat transfer coefficient. So-called unperforated drainage pipes, which are used in drainage technology for completely different purposes, have proven to be particularly suitable as heat exchange pipes. However, such tubes have a meandering structure that is suitable for the purposes of the inven tion.

In dem Gehäuse 1 des Wärmeaustauschers sind die Rohre gegen einander versetzt in mehreren Lagen mit Abstand zueinander angeordnet. Von den Seitenwänden des Gehäuses 1 ausgehend, ragen Leitwände 10 über wenigstens die Hälfte der Weite des Gehäuseraumes 8 in diesen hinein. Diese Leitwände 10, die ebenfalls vorzugsweise aus Edelstahl oder Aluminium be stehen, decken etwa ⁴/₅ der Querschnittsfläche des Gehäuses 1 ab. Über die Länge des Gehäuses 1 sind mehrere dieser Leitwände 10 angeordnet, die jeweils abwechselnd von der einen Seite und der anderen Seite des Gehäuses 1 in den Gehäuseraum 8 ragen. Damit ergibt sich eine Zwangsführung der durch die Öffnung 2 zugeführten Außenluft. Diese muß daher quer zu den Wärmetauschrohren 9 durch diese hin durchströmen, wird dann um die Leitwände 10 herum mehr fach abgelenkt und strömt wieder in Querrichtung zwischen den Wärmetauschrohren 9 hindurch. Durch die wechselsei tige Anordnung der Leitwände 10 ist die zugeführte Luft daher gezwungen, mäanderförmig zwischen den Wärmetausch rohren 9 hindurchzustreichen. Damit ergibt sich ein besonders starker Wärmetausch-Effekt. Die besondere Struktur der Wärme tauschrohre 9 unterstützt diesen Wärmetauschereffekt, indem die Rohre 9 umlaufende Vertiefungen 15 aufweisen, durch die die sie umströmende Luft geführt wird. Damit sind neben den Abschnitten 12 auch die seitlichen Abschnitte 13 und die Außenabschnitte 11 am Wärmeaustausch beteiligt. Im Falle einer starken Verschmutzung innerhalb der Vertiefung 14 verbleiben jedoch als Wärmeaustausch-Flächen immer noch die Abschnitte 12. Die mehrfache Umlenkung der die Rohre 9 umspü lenden Frischluft bewirkt weiter einen verlängerten Tausch weg, der den Wirkungsgrad ebenfalls erhöht.In the housing 1 of the heat exchanger, the tubes are offset from one another in several layers at a distance from one another. Starting from the side walls of the housing 1 , guide walls 10 protrude into the housing space 8 over at least half the width thereof. These guide walls 10, which also are preferably be made of stainless steel or aluminum cover approximately ^_4/5 of the cross-sectional area of the housing 1 from. A plurality of these guide walls 10 are arranged over the length of the housing 1 , each projecting alternately from one side and the other side of the housing 1 into the housing space 8 . This results in a forced guidance of the outside air supplied through the opening 2 . This must therefore flow transversely to the heat exchange tubes 9 through them, is then deflected more times around the guide walls 10 and flows again in the transverse direction between the heat exchange tubes 9 . Due to the alternate arrangement of the baffles 10 , the supplied air is therefore forced to pass through pipes 9 meandering between the heat exchange. This results in a particularly strong heat exchange effect. The special structure of the heat exchange tubes 9 supports this heat exchanger effect in that the tubes 9 have circumferential recesses 15 through which the air flowing around them is guided. In addition to the sections 12 , the lateral sections 13 and the outer sections 11 are also involved in the heat exchange. In the case of severe contamination within the recess 14 , however, the sections 12 still remain as heat exchange surfaces. The multiple deflection of the fresh air surrounding the pipes 9 further causes an extended exchange away, which also increases the efficiency.

Die für die Zuluft und die Abluft vorgesehenen Ventilatoren 6, 7 sind vorzugsweise in ihrem Luftdurchsatz regelbar, um den Luftbe darf an verschiedene, klimatische Bedingungen und Stallei genschaften anzupassen. Die für die Zu- und Abfuhr vorge sehenen Ein- und Auslaßöffnungen können den jeweiligen An forderungen in einem bestimmten Stall angepaßt werden. In einem ausgeführten Beispiel betrug die wirksame Gesamtlänge des Wärmeaustauschers 3 m bei einer Weite von 75 cm.The fans 6, 7 provided for the supply air and the extract air can preferably be regulated in their air flow rate in order to adapt the air intake to various climatic conditions and stable properties. The provided for the supply and discharge inlet and outlet openings can be adapted to the respective requirements in a particular stall. In one example, the effective total length of the heat exchanger was 3 m with a width of 75 cm.

Das im Betrieb des Wärmeaustauschers anfallende Kondensat in den Wärmetauschrohren 9 kann bei leichter Schrägstellung der Rohre 9 gegen die Horizontale selbsttätig abfließen, wobei ein Rest an Kondensat innerhalb der Vertiefungen 14 verbleibt. Bei waagerechter Lage der Wärmetauschrohre 9 wird jedoch das Kondensat durch den Luftstrom aus den Rohren 9 herausgetrie ben und kann über einen Kondensat-Ablauf am Ende der Wärmetausch rohre aufgefangen werden. The resulting condensate during operation of the heat exchanger in the heat exchange tubes 9 9 can flow out automatically to the horizontal with a slight tilt of the pipes, wherein a residue of the condensate remains within the recesses fourteenth When the heat exchange tubes 9 are in a horizontal position, however, the condensate is pushed out by the air flow from the tubes 9 and can be collected via a condensate drain at the end of the heat exchange tubes.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1 Gehäuse
2 Zuflußöffnung für Frischluft
3 Abflußöffnung für Frischluft
4 Zuflußöffnung für Abluft
5 Abflußöffnung für Abluft
6 Ventilator
7 Ventilator
8 Gehäuseraum
9 Wärmeaustauschrohre
10 Leitwand
11 Außenabschnitt
12 Innenabschnitt
13 Seitenabschnitt
14 Vertiefung
15 Vertiefung 1 housing
2 inlet opening for fresh air
3 drain opening for fresh air
4 Inlet opening for exhaust air
5 Drain opening for exhaust air
6 fan
7 fan
8 housing space
9 heat exchange tubes
10 guide wall
11 outer section
12 interior section
13 side section
14 deepening
15 deepening

Claims

1. Heat exchanger for indoor air conditioning, in particular stall air, in which the air to be discharged from the room is guided along one side of heat exchange tubes, on the other side of which the fresh air to be supplied is at least partially passed in countercurrent, the substantially straight nig parallel heat exchange tubes are arranged within a closed housing in the longitudinal direction of the housing ( 1 ), in which the housing ( 1 ) for the passage of fresh air and for the passage of room air each have an inflow ( 2, 4 ) and a drain opening ( 3, 5 ), in each of which a fan ( 6, 7 ) for supplying fresh air or removal of room air is provided, and in the guide walls ( 10 ) starting from the side walls of the housing ( 1 ) little less than half the width of the housing space ( 8 ) protrude into the sen, with at least some of the heat exchange tubes running transversely to the guide walls ( 10 ) ( 9 ) is passed, and wherein the guide walls ( 10 ) in the longitudinal direction of the housing alternately project from one and the other side of the housing ( 1 ) into the housing space, characterized in that the heat exchange tubes ( 9 ) horizontally extending thin-walled art are fabric pipes, which have a meandering wall structure in their axial direction, which successively forms straight sections ( 11, 12, 13 ) in the radial and axial directions, and that the room air to be discharged is guided through the heat exchange pipes.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the sections ( 11, 12, 13 ) are of approximately the same length.

3. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heat exchange tubes ( 9 ) consist of polyethylene.

4. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that a condensate drain is provided on the housing ( 1 ).

5. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the air throughput of the fans ( 6, 7 ) is independently controllable.