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Vorrichtung zur Luftaufbereitung für geschlossene Räume.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Luftaufbereitung, d. h. zur Lufterneuerung und Verbesserung in geschlossenen Räumen, wie Geschäfts-, Hotel-, Krankenhaus-und Schulräumen sowie Wohnungen u. dgl.
Es sind bereits Vorrichtungen zur Luftaufbereitung für geschlossene Räume bekannt, bei denen die aufzubereitende Luft dem Raum entnommen, mittels eines Gebläses durch einen Kanal gepresst wird, in dem die Luft durch das Rohrsystem einer Kühlanlage gekühlt und entfeuehtet wird, wobei das Kühlmittel, nachdem es in einem Verdichter erneut verdichtet worden ist, durch einen getrennten Frischluftstrom gekühlt wird, der, durch ein anderes Gebläse aus der Atmosphäre entnommen, zur Kühlung des Kondensators benutzt und hierauf in die Atmosphäre wieder ausgetragen wird.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung unterscheidet sich von den genannten Vorrichtungen dadurch, dass eine mit einem Hochdruckgebläse verbundene Kammer vor der Aufbereitungskammer angeordnet ist und mit ihr durch Düsen in Verbindung steht, über denen der Luftauslass nach dem zu belüftenden Raum angebracht ist, wogegen ein Lufteinlass aus dem zu belüftenden Raum seitlich zu den Düsen in derselben Aufbereitungskammer angeordnet ist.
Gemäss der Erfindung erzeugt das genannte Hochdruckgebläse daher zunächst einen primären Luftstrom, für den die Luft einerseits der freien Atmosphäre, anderseits erfindungsgemäss dem zu belüftenden Raum durch das Gebläse entnommen wird. Der primäre Luftstrom wird zunächst in eine Vorkammer unter Druck gepresst und aus dieser durch Düsen in die Aufbereitungskammer gepresst, aus der die Luft durch den Auslass in den zu belüftenden Raum gelangt. Der durch die Düsen mit grosser Geschwindigkeit austretende primäre Luftstrom saugt durch den seitlich der Düsen angeordneten. Einlass Raumluft an, die zunächst durch das Rohrsystem des Kühlmittelverdampfers unmittelbar am Einlass gekühlt und entfeuchtet und hierauf zugleich mit dem Primärluftstrom durch den Auslass in den zu belüftenden Raum mit ausgetragen wird.
Ferner ist auch in der Vorkammer eine Abteilung des Rohrsystems des Kühlmittelverdampfers angeordnet, wodurch der Primärluftstrom in der Vorkammer gekühlt und entfeuchtet wird.
Der Primärluftstrom wird, wie erwähnt, sowohl durch Frischluft als auch durch Raumluft gebildet. Erfindungsgemäss kann durch eine Regelvorrichtung das Mengenverhältnis zwischen Frischluft und Raumluft durch eine in dem Einlasskanal zu dem Hochdruckgebläse vorgesehene Regelklappe geregelt werden.
Die Kühlung des verdampften Kühlmittels, das in einem Verdichter verdichtet wird, wird in bekannter Weise durch einen der Atmosphäre entnommenen und unmittelbar in diese wieder ausgetragenen Frischluftstrom herbeigeführt.
Durch die Vorrichtung gemäss der Erfindung wird der Vorteil erreicht, dass die verbrauchte Raumluft nicht nur einfach aufbereitet und in den Raum zurückgeführt, sondern je nach Bedarf mit frischer, der Atmosphäre entnommener Luft in einem gewünschten regelbaren Mengenverhältnis gemischt werden kann. Hiedurch kann die Luftbesehaffenheit, der Feuchtigkeitsgehalt und die Temperatur weitgehend dem Bedarf entsprechend beeinflusst und geregelt werden.
In den Zeichnungen zeigt die Fig. 1 eine Vorderansicht der erfindungsgemässen Anlage bei ab- genommener Gehäusevorderwand, die Fig. 2 in einem um etwa ein Drittel kleineren Massstab eine Stirnansicht der Anlage nach der Fig. l, die die Verbindung mit der Frischluft veranschaulicht, die Fig. 3 in etwa dem gleichen Massstab wie die Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anlage nach den Fig. 1 und 2
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mit teilweise weggebrochenem Deckel, um den Kanal sichtbar zu machen, der die Luft dem Hochdruckgebläse zuführt. Die Fig. 4 ist eine Vorderansicht einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung. Die Fig. 5 zeigt eine Stirnansicht der Anlage nach der Fig. 4, die Fig. 6 ein Schaltschema der Anlagen gemäss den Fig. l, 2 und 3,4 und 5.
Die Fig. 7 veranschaulicht eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Die Fig. 8 ist eine vergrösserte Ansieht in der Richtung der Linie 3-3 der Fig. 1 und die Fig. 9 eine Ansicht in der Richtung der Linie 4-4 der Fig. 1. Die Fig. 10 zeigt eine schaubildliche Darstellung der Luftaufbereitungsanlage nach der Erfindung.
In den Zeichnungen bedeutet 10 allgemein das Gehäuse der Luftaufbereitungsvorriehtung, die am oberen Teil der Stirnseite mit einem Lufteinlass 11 (Fig. 2) für die aus dem zu belüftenden Raum abzusaugende Luft und kopfseitig mit einem jalousieartigen Luftauslass 12 für die aufbereitete, in den Raum einzuführende Luft ausgerüstet ist. Im unteren Teil des Gehäuses befinden sich ein Kondensator 13, ein Verdichter 14, ein Motor 15 zum Antrieb des Verdichters 14 mit Hilfe eines Riemens 16 und ein vom Motor 15 angetriebener Ventilator 17, der gegen den Kondensator 13 bläst und Frischluft umwälzt, der gegebenenfalls Luft aus dem zu belüftenden Raum zugemischt sein kann.
Eine Scheidewand 18, die in senkrechter Richtung verläuft oder im oberen Teil nach vorn geneigt sein kann und sich in der Längsrichtung der Anlage erstreckt, teilt die obere Hälfte der Anlage in eine vordere und eine hintere Kammer. Die hintere Kammer der oberen Hälfte der Anlage dient als Luftdurchgangkanal. Ein Kanal 19 verbindet den hinteren Teil der oberen Hälfte mit einer Frischluftquelle (Atmosphäre), z. B. durch eine fensterartige Öffnung 20 in der Gebäudewand 21. In dem Kanal 19 sind plattenförmige Blenden 22 vorgesehen, die den Eintritt von Regenwasser u : dgl. in die Anlage verhindern.
In der lotrecht und quer zur Anlage verlaufenden Wand 23 (Fig. 1) der Vorrichtung ist eine Öffnung vorgesehen, innerhalb der der Ventilator 17 angeordnet ist. Diese Wand unterteilt die Vorrichtung gemäss Fig. l, von vorne betrachtet, in eine linke und eine rechte Hälfte. Die Wand geht jedoch nicht durch den vorderen Teil der oberen Hälfte der Anlage, in dem die Kühlschlangen 34 untergebracht sind. Der Frischluftkanal 19 ist so ausgebildet, dass er mit der durch die Wand 23 abgeteilten linken und mit der rechten Hälfte der Vorrichtung in Verbindung gebracht werden kann, und enthält vornehmlich eine Scheidewand 24 (Fig. 3), die praktisch eine Fortsetzung der Wand 23 darstellt.
Innerhalb des Gehäuses 10 ist ein lotrecht verlaufender, in der Nähe seines oberen Endes mit zwei Öffnungen 26 und 27 versehener Kanal 25 vorgesehen, aus dem ein Gebläse 28 (Fig. 1) Luft ansaugt, das von einem auf Stützen 29a gelagerten Motor 29 angetrieben wird. Das Gebläse 28 ist vorzugsweise als sogenanntes Hochdruckgebläse ausgebildet, das Frischluft (Pfeil a) durch den Einlass 37 a aus der Atmosphäre ansaugt, die durch die Öffnung 26, den Kanal 25 in das Hochdruckgebläse 28 und von hier in die Vorkammer 31, Aufbereitungskammer 60 (Fig. 2) und durch den Auslass 12 gelangt.
Mit diesem Luftstrom (Pfeil a) wird ein Raumluftstrom (Pfeil al) gemischt, der über den Kanal 25 durch den Einlass 27 aus dem Raum entnommen wird und zugleich mit dem Frischluftstrom (Pfeil a) auf dem gleichen Wege durch das Gebläse, die Vorkammer 31, die Aufbereitungskammer 60 und den Auslass 12 in den Raum ausgetragen wird. Beide Luftströme Pfeil a und a1 bilden den sogenannten Primärluftstrom.
Durch Regelung der Stellung der beweglichen Drosselklappen 30 zwischen den Öffnungen 26 und 27 kann die Zusammensetzung dieses Primärluftstromes geregelt werden. Das Gehäuse 70 (Fig. 1) verhindert, dass das Gebläse 28 die Luft auf irgendeinem andern Weg als durch den Kanal 25 hindurch ansaugt.
Die in die Kammer 60 mündenden, über die Decke der Kammer 31 verteilten Düsen 32 bestehen aus schmalen kammerartigen Körpern, deren Oberseite vorzugsweise schwach gegen den Einlass 11 geneigt und mit einer Anzahl gegen das Austrittsende verjüngter Luftausströmöffnungen 33 versehen ist.
Durch Ejektorwirkung von an der Decke der Vorkammer 31 befindlichen Düsen 32, die die Luft aus der Vorkammer 31 mit verhältnismässig grosser Geschwindigkeit in die Aufbereitungskammer 60 ausblasen, wird durch den Raumeinlass 11 (Fig. 2) ein Sekundärluftstrom (Pfeil b) angesaugt, in der Aufbereitungskammer 60 durch den Verdampfer 34 des Kühlmittels gekühlt und entfeuchtet, mit dem Primärluftstrom gemischt und mit diesem durch den Auslass 12 in den zu belüftenden Raum ausgetragen.
Ein dritter Luftstrom dient zur Kühlung des Kühlmittels der Kühlanlage und wird aus der Atmosphäre durch den Einlass 37 a (Pfeil c) durch das Gebläse 17 angesaugt (Fig. 1 und 3), gegen den Kondensator 13 geblasen, der hiedurch gekühlt wird, und dann durch den Auslass 37b in die Atmosphäre ausgetragen.
Es sind somit drei verschiedene Luftströme zu unterscheiden, u. zw. erstens der Primärluftstrom (Pfeil a und al), bestehend aus dem aus der Atmosphäre angesaugten Frisehluftstrom (Pfeil a) und dem
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung geht das Kühlmittel aus dem entsprechenden Ventil 35 (Fig. 1, 2) mittels einer nach abwärts führenden Leitung 35'durch die der Aufbereitungskammer vor-
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geschaltete Kammer 31, dann durch die zur Kühlung der angesaugten Luft vorgesehene Schlange 34 und weiterhin durch den in Fig. 1 rechts gelegenen Teil der Kammer 31 über die Saugleitung 36 in den Verdichter 14.
Gegebenenfalls können die Verdampferschlangen auch so ausgebildet und angeordnet sein, dass sie nur die Primärluft oder die Sekundärluft statt beide beeinflussen.
Im unteren Teil der Kammer 31 sind sehalldämpfende Flächen beliebiger Art angeordnet, damit kein Geräusch vom Gebläse 28 in den von der Anlage versorgten geschlossenen Raum dringt.
Das Gemisch von Primärluft und Sekundärluft wird dem zu belüftenden Raum aus der Kammer 60 durch den Auslass 12 zugeführt. Falls gewünscht, können Leitflächen in der Kammer 60 zu dem Zweck angeordnet sein, die durch den Auslass 12 strömende Luft in einer schwach geneigten Richtung nach vorn in den zu belüftenden Raum hineinzuführen.
Das vom Verdichter 14 verdichtete beliebige Kühlmittel wird im Kondensator 13 durch Frischluft kondensiert, die durch das in der Frischluftumwälzungskammer angeordnete Gebläse 17 über den Kondensator 13 geführt wird. Die in diesem Teil der Vorrichtung eintretende, die Kondensierung bewirkende Luft geht durch den Einlass 37 a (Fig. 3) des Kanals 19 und wird durch den Auslass 37b des Kanals 19 ins Freie geführt. Wie zu erkennen ist, nimmt diese Luft auch Wärme vom Verdiehter und seinem Antriebsmotor auf.
Das im Kondensator 13 verflüssigte Kühlmittel wird in den Flüssigkeitsbehälter 38 geleitet, aus dem es in die Vorkühlschlange 39 innerhalb einer Schale 40 auf dem Boden der Vorrichtung geführt wird. Die Vorkühlschlange 39 hat in der Regel eine beträchtliche Länge, um eine verhältnismässig grosse Wärmeaustausehfläche darzubieten.
Gegebenenfalls kann das Kühlmittel, das aus dem Behälter 38 zum Vorkühler 39 fliesst, durch mehrere Windungen einer Schlange, z. B. Rohrschlange 41 a (Fig. 1) im Bereich des vom Gebläse 27 erzeugten Luftstroms, geführt werden, damit es durch die Frischluft vorgekühlt wird.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird Verdampfungsvorkühlung verwendet.
Die aus der Sekundärluft in der Kammer 60 kondensierte Feuchtigkeit wird in einer Schale 61 (Fig. 1) aufgefangen und abgeleitet in das Rohr 41. Die aus der Luft in der Kammer 31 kondensierte Fruchtig- keit wird ebenfalls in einer Schale od. dgl. (nicht dargestellt) aufgefangen und aus der Kammer 31 durch ein Rohr 62 abgeführt. Das Rohr 62 hat zweckmässig geringen Durchmesser und ist spiralförmig ausgebildet. Daher ergibt sich kein merkbarer Druekverlust in der Vorkammer, ausserdem ist wegen der Reibung in dem spiralförmigen Rohr die Geschwindigkeit der aus der Vorkammer 31 durch das Rohr 62 unerwünschterweise etwa mitaustretenden Luft so gering, dass kein störendes Pfeifen auftritt. Die sich in der Schale 61 und dem Rohr 62 sammelnde Flüssigkeit wird in das Kondensatrohr 41 geführt, das sie an die Schale 40 abgibt.
Auf diese Weise wird das Kühlmittel in der Schlange 39 durch Verdampfung von der aus dem Gebläse 17 strömenden Luft und von dem der Schale 40 zugeführten Kondensat vorgekühlt.
Die Verdampfungsvorkühlung der Flüssigkeit stellt ein einfaches, jedoch sehr wirksames Mittel dar zur Beseitigung der Feuchtigkeit, die durch die Kühlschlangen der Vorrichtung niedergeschlagen wird, so dass die Notwendigkeit von Abflussrohren u. dgl. entfällt und der Wirkungsgrad der Vorrichtung erhöht wird.
Wenn von den Kühlschlangen 34 Feuchtigkeit in grösserer Menge niedergeschlagen wird, als Feuchtigkeit beim Vorkühlvorgang verdampft wird, so steigt der Wasserstand in der Schale 40. Damit das Kondensat nicht überfliesst und der Wirkungsgrad der Vorrichtung weiterhin erhöht wird, ist auf der Welle des Gebläses 17 ein Spritzring 42 vorgesehen. Dieser Spritzring kann eine beliebige Ausbildung erhalten, vorzugsweise hat er jedoell die Gestalt eines Drahtringes, der durch eine Anzahl von Speichen 64 (Fig. 9) mit der Antriebswelle verbunden ist. Wenn der Wasserstand in der Schale 40 über eine bestimmte Höhe steigt, beispielsweise über die Oberkante der V orkiihlschlangen 39, so verspritzt der Spritzring 42 Wasser aus der Schale.
Dieses Wasser wird von dem durch das Gebläse 27 erzeugten Luftstrom den Aussenflächen des Kondensators 18 zugeführt und über diese verteilt. Somit wird dann das Kühlmittel im Kondensator durch Verdampfung vorgekühlt, der Wirkungsgrad der Vorrichtung dadurch erhöht und das von den Schlagen niedergeschlagene Kondensat verdampft. Das verdampfte Kondensat gelangt mit der durch den Austritt 37b des Kanals 19 austretenden Luft ins Freie.
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Leitflächen 20 (Fig. 2) sichert die wirksame Verteilung der Luft in dem von der Vorrichtung versorgten Raum, so dass dieser frei von Zugluft bleibt, die den sich dort aufhaltenden Personen Unbehaglichkeit verursachen könnte.
In der Praxis hat sieh ein Winkel von etwa 200 gegen die Senkrechte insofern bewährt, als er eine gleichmässige und befriedigende Ausbreitung der Luft sichert.
Damit die Anlage geräuschlos arbeitet, können der Motor 15 und der Verdichter 14 vom Fundament der Anlage durch nachgiebige Schwingungsdämper 43 od. dgl. getrennt sein.
Erforderlichenfalls können Ablenkflächen 44 (Fig. 2) verwendet werden, um die Luft vom Einlass 37 a des Kanals 19 gegen den Boden der Vorrichtung zu leiten, wogegen andere, nicht dargestellte Ablenkflächen dazu dienen, um die Luft, die den Kondensator 23 bestrichen hat, nach oben gegen den Auslass 37b des Kanals 19 zu führen.
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Der Oberteil 45 des-Gehäuses 10 ist in der Regel abnehmbar. Durch das Abheben des Oberteils 45 werden die Regelklappe 30 und der Schaltkasten 46 (Fig. 3) zugänglich. Letzterer ist an einem Arm 47 oben im hinteren Teil der Anlage angebracht. Der Schaltkasten 46 enthält einen Schalter 48 (Fig. 6) für den Gebläsemotor 29 und den Schalter 49 zum Ein-und Ausschalten sowohl des Gebläsemotors 29 als auch des Verdichtermotors 15, die beide parallelgeschaltet sind. Durch Schliessen des Schalters 48 kann der Gebläsemotor 29 allein, auch wenn der Verdichtermotor 15 stillsteht, eingeschaltet werden, so dass eine Belüftung und ein Luftumlauf stattfinden kann, auch wenn eine Konditionierung der Luft nicht erwünscht ist.
Im Stromkreis des Verdichtermotors 15 ist in der Regel ein thermischer Überlastungssehalter 50 vorgesehen.
Bei einer andern Ausführungsform der Erfindung nach den Fig. 4 und 5 ist statt eines luftgekühlten Kondensators ein weiter unten näher beschriebener wassergekühlter Kondensator angeordnet.
Die Einführung konditionierter Luft in den Raum und die Absaugung von Luft aus diesem Raum erfolgen hier in gleicher Weise wie bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform der Erfindung.
Gemäss den Fig. 4 und 5 wird jedoch keine Aussenluft zwecks Kondensierung in die Vorrichtung gesaugt. Aus diesem Grunde ist der Frisehluftkanal 19 (1" der der Leitung 25 Frischluft zur Versorgung des Belüftungsgebläses 28 zuführt, erheblich enger als der Kanal 19 der Fig. 1 bis 3. Gemäss der Fig. 4 wird das Kühlmittel in einem Rohrkondensator 51 kondensiert. Das Kühlmittel fliesst dabei durch ein Rohr. das in einem Rohr grösseren Durchmessers liegt, so dass zwischen diesen beiden als Rohrschlange gebogenen Rohren ein Mantelraum entsteht, durch den Kühlwasser geleitet wird. Das Kühlwasser wird dem Kondensator 51 durch das Rohr 52 zugeführt und gelangt durch den Einlass 53 an der Oberseite des Kondensators in den das Kühlmittelrohr umgebenden Wassermantel.
Das gasförmige Kühlmittel wird durch den Einlass 53a am unteren Ende des Kondensators 51 dessen Innenrohr zugeführt und fliesst zum Wärmeaustausch im Gegenstrom in bezug auf das Kühlwasser. Das kondensierte Kühlmittel gelangt aus dem Kondensator 51 durch die Leitung 54 in den Behälter 38. Das den Kondensator verlassende Kühlwasser wird durch die Leitung 55 (Fig. 5) abgeführt. Der Durchfluss des Kühlwassers durch den Kondensator wird mittels des Ventils 56 nach Massgabe der Veränderungen des Druckes im Flüssigkeitsbehälter 38 geregelt, der durch die Steuerleitung 56a übertragen wird.
Die von den Kühlschlangen der Vorrichtung niedergeschlagene Feuchtigkeit wird durch das Rohr 57 in beliebiger Weise abgeführt.
Das vom Motor 15 angetriebene Gebläse 17 a lässt die Luft im Gehäuse im geschlossenen Kreislauf über den Verdichter M, den Motor 15 und den Kondensator 52 umlaufen. Daher wird die vom Verdichter und Motor abgegebene Wärme in das Kondensationsmittel überführt.
Wenn gewünscht, können Heizschlangen, die in beliebiger Weise mit einem Heizmittel wie Dampf versorgt sind, vorgesehen sein, um die Vorrichtung zur Konditionierung zu allen Jahreszeiten brauchbar zu machen. Diese Schlagen sind vorzugsweise so ausgebildet, dass sie nur die mitgerissene Sekundärluft aus dem Raum erwärmen, doch kann gegebenenfalls auch der aus den Düsen 32 austretende primäre Luftstrom erwärmt werden.
Für den Betrieb der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 im Winter bietet die Erfindung den Vorteil, dass bei Stillstand der Vorrichtung praktisch keine kalte Aussenluft durch die Öffnung 20 und die Vorrichtung hindurch in den zu belüftenden Raum gelangt, da diese Luft durch die verhältnismässig engen Öffnungen der Düsen 32 hindurchgehen müsste. Dadurch, dass ein nennenswerter Druckunterschied aussen und innen nicht besteht, kann ein Luftstrom durch die Düsen 32 in den Raum nicht auftreten. Dadurch, dass keine wesentliche Menge von Aussenluft an die Heizschlange gelangen kann, wird daher bei ausser Betrieb gesetzter Vorrichtung auch das Einfrieren der z. B. mit Wasser gefüllten Heizschlangen vermieden.
Bei der abgeänderten Ausführungsform der Erfindung nach der Fig. 7 ist das Flügelradgebläse 17 durch ein innerhalb eines Gehäuses 91 angeordnetes Zentrifugalgebläse 90 ersetzt. Das Gehäuse 91 ist über der Schale 40, aber nahe an dieser angeordnet. Im Gehäuse des Gebläses ist eine Öffnung 92 vorgesehen. Wenn der Wasserstand in der Schale 40 wegen genügender Verdampfung des Kondensats durch den Vorkühler 39 steigt, dringt Wasser durch die Öffnung 92 in das Gebläsegehäuse ein, wo es vom Luftstrom des Gebläses 90 erfasst und dem Kondensator 13 durch den Kanal 93 zugeführt wird, so dass das Kühlmittel im Kondensator durch Verdampfung kondensiert und die Feuchtigkeit verdampft wird. Obgleich ein Druck im Gebläsegehäuse 91 entsteht, wird diesem Druck durch den hydrostatischen Druck des Kondensats an der Öffnung 92 entgegengewirkt.
Das Gebläse 90 kann in beliebiger Weise angetrieben werden, etwa durch einen eigenen Motor oder durch den Motor 15. In diesem Fall wird der Motor vorzugsweise mit seiner Achse parallel zu derjenigen des Gebläses 90 angeordnet. Die Erfindung ist nicht auf eine besondere Antriebsweise beschränkt, vielmehr kann irgendein Antrieb, z. B. durch Zahnradvorgelege, Riemen oder durch Anordnungen auf gemeinsamer Welle Verwendung finden.
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