CH542408A - Verfahren und Vorrichtung zur Ausnutzung der Tagesschwankungen der Aussentemperatur für die Beeinflussung der Lufttemperatur in einem Raum - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Ausnutzung der Tagesschwankungen der Aussentemperatur für die Beeinflussung der Lufttemperatur in einem Raum

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CH542408A
CH542408A CH571872A CH571872A CH542408A CH 542408 A CH542408 A CH 542408A CH 571872 A CH571872 A CH 571872A CH 571872 A CH571872 A CH 571872A CH 542408 A CH542408 A CH 542408A
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Olof Andersson Lars
Isfalt Engelbrekt
Rosell Axel
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Olof Andersson Lars
Isfalt Engelbrekt
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Description


  
 



   Im Zusammenhang mit den Bemühungen um Verbesserung des Arbeitsmilieus in Büro- und Geschäftsräumen, wie auch in gewissen Industrieräumen, führt man, auch in Gegenden mit gemässigtem Klima, in wachsendem Umfang Luftbehandlung ein, die auch das Kühlen der zugeführten Luft mit Hilfe von Kühlmaschinen umfasst. In grösseren Geschäfts- und Bürohäusern, z.B. in Schweden, beispielsweise kommt es nur in verhältnismässig seltenen Ausnahmefällen vor, dass die Installationen keine künstliche Kühlung einschliessen.



   Durch diese Form von Kühlung entstehen bedeutende Kosten. Die Anlagekosten werden nicht nur durch die eigentlichen Kühlmaschinen belastet, hinzu kommen auch Kosten für Einrichtungen zur Kondensatorkühlung, also Kühltürme oder entsprechende Anordnungen, Leitungssysteme für Kühlmittel und gewöhnlich auch Kälteträger sowie Batterien für Kühlung der Zuluft. Auch das Kanalsystem zur Verteilung der Luft erhöht die Anlagekosten, da die Kanäle, die von der Luft nach den   Kühlbatterien    durchströmt werden, isoliert werden müssen.



   Für ein normales Bürohaus beispielsweise liegen die Gesamtkosten für Ergänzung der Luftbehandlung mit Kühlung zwischen sKr. 5 und 10 pro Kubikmeter Bauvolumen, d.h.



  zwischen   2%    und   3 Go    der gesamten Baukosten.



   Die Betriebskosten werden ebenfalls durch die Kühlfunktion belastet. Die grössten Posten sind dabei der Stromverbrauch für Kompressoren und Pumpen sowie Service- und Wartungskosten für die Kühlmaschine. Eine wesentliche Schwierigkeit liegt ferner darin, dass kundiges Servicepersonal nur sehr begrenzt zur Verfügung steht.



   Für den vorgenannten Typ von Kühlung besteht Bedarf in Schweden und anderen Ländern mit gleichgeartetem Klima nur während einer relativ kurzen Zeit des Jahres. Der Bedarf ist ferner auf die Zeit begrenzt, in der die Temperatur der Aussenluft über der Zulufttemperatur liegt, die erforderlich ist, um die Raumtemperatur innerhalb gewünschter Grenzen zu halten. Der Umstand, der bewirkt, dass ein Bedarf überhaupt besteht, liegt darin, dass die Arbeitszeit mit dem Teil des Tages zusammenfällt, an dem die Aussenlufttemperatur ihr Maximum hat. Während eines sehr grossen Teils des Tages liegt sie, auch während extrem warmer Perioden, auf der gewünschten Zulufttemperatur oder niedriger als sie.



   Das vorliegende Patent betrifft ein Verfahren, welches den Zweck hat, die Tagesschwankungen der Aussentemperatur für die Beeinflussung der Lufttemperatur in einem Raum auszunutzen.



   Dieser Zweck wird durch das Verfahren nach der Erfindung dadurch erfüllt, dass Aussenluft kontinuierlich oder intermittierend veranlasst wird, Kanäle in einer wärmespeichernden Masse zu durchströmen und dabei durch Aufnahme oder Abgabe von Wärme ihre Temperatur gemäss einem während des Tages wechselnden Bedarf an Erwärmung oder Kühlung zu ändern.



   Durch das Verfahren nach der Erfindung kann beispielsweise durch Ausnutzung der verhältnismässig niedrigen Nachttemperatur der Luft der erforderliche Kühlungseffekt während des warmen Teiles des Tages bewirkt werden. Ferner kann durch Ausnutzung einer verhältnismässig hohen Temperatur der Aussenluft am Tage der erforderliche Wärmeeffekt während des kälteren Teiles des Tages bewirkt werden. Es ist möglich, Vorrichtungen hierfür mit einfachen Mitteln und zu verhältnismässig niedrigen Kosten auszuführen.



   Das Patent betrifft auch eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die wärmespeichernde Masse zumindest teilweise aus der den Raum umgebenden Gebäudekonstruktion besteht.



   Was im Prinzip erforderlich ist, ist ein ausreichend grosser Wärmespeicher mit solchen Eigenschaften, dass sowohl die Abgabe als auch die Aufnahme von Wärme in Übereinstimmung mit den Schwankungen, die der Kühlbedarf aufweist, gesteuert werden können.



   Der Wärmespeicher kann sowohl aus einem festen Material als auch aus einer Flüssigkeit, z.B. Wasser, bestehen.



  Wirtschaftlich ist es jedoch am zweckmässigsten, wenn ein Teil der eigentlichen Baukonstruktion als Wärmespeicher angewendet werden kann.



   Bei einer Durchrechnung des vorliegenden Kühlbedarfes und der verfügbaren Wärmeleistung zeigt es sich, dass in einem normalen, für einen der vorerwähnten Zwecke vorgesehenen Gebäude die Ausnutzung der Geschossdecken des Gebäudes als Wärmespeicher eine mögliche Lösung ist. Um die gewünschte Wärmeübertragung zu erhalten, ist es jedoch notwendig, zwischen der Zuluft und dem Beton eine wesentlich grössere Berührungsfläche anzuordnen, als sie in bisherigen Ausführungen vorkommt. Dies kann z.B. dadurch geschehen, dass man die Geschossdecke mit einem System von Kanälen versieht, die von der dem Raum zugeführten Ventilationsluft durchströmt werden.

  Dabei ist es notwendig, zwischen der Übertragungsfläche und der Strömungsfläche für den Luftstrom ein solches Verhältnis zu wählen, dass sowohl   a-    Werte (a = Wärmeübergangszahl Luft-Beton) erforderlicher Grösse erreicht werden, als auch der thermische Verlauf, die Wärmeaufnahme und -abgabe, eine im Verhältnis zum Kühlbedarf des Raumes geeignete Periodizität erhält.



   Dieser Verlauf wird auch durch die Anordnung der Luftkanäle in der Betonplatte wie auch durch die Grösse der Luftströmung beeinflusst.



   Die Anordnung der Kanäle in einem grösseren Abstand von einer Fläche ergibt dabei u.a. eine grössere Verzögerung und auch eine Dämpfung der Temperaturschwankungen der Fläche im Verhältnis zu den Schwankungen der Aussenluft. Dies ist, über die Einwirkung auf die gespeicherte Wärmemenge hinaus, auch insofern von besonderer Bedeutung, als Wärmeübertragung zwischen den Flächen der Betonplatte und dem Raum einen wesentlichen Teil des Wärmeaustausches darstellt.



   Die grösste Wärmebelastung in den Räumen, denen die Luftbehandlung gilt, ist nicht oft von der Sonneneinstrahlung durch die Glasflächen in der Fassade her. Es ergibt sich deshalb eine Wärmeaufnahme während völlig verschiedener Zeitperioden an Fassaden, die nach verschiedenen Richtungen liegen. Die Länge der Luftkanäle, ihre Lage in der Betonplatte, und der Luftstrom sollten deshalb vorteilhaft so abgestimmt werden, dass Wärmeaufnahme in der Platte während der Zeitperiode geschieht, in der ein Bedarf an Kühlung besteht.



   Bei Büro- und Geschäftshäusern, und auch Wohnungen, liegt die Wärmebelastung durch Sonneneinstrahlung, beispielsweise pro Längenmeter der Fassade gemessen, innerhalb gewisser, recht gut definierter Grenzen. Die Dicke der Geschossdecken und der für die Luftbehandlung geeignete Luftstrom liegen ebenfalls innerhalb ziemlich enger Grenzen.

 

  Dies bedeutet, dass der maximale Bedarf an Wärmetransport zwischen Luft und Beton auch verhältnismässig geringe Schwankungen in verschiedenen Anlagen aufweist. Der Faktor, der bei einem gegebenen Luftstrom massgebliche Bedeutung für den Wärmetransport hat, ist A X a, wo A die Umschliessungsfläche der Kanäle, und a die Wärmeübergangszahl Luft Beton ist.



   Damit eine Kühlanlage der hier erwähnten Ausführung auf richtige Weise arbeiten kann, sollte also der Höchstwert für den Faktor A x a vorteilhaft innerhalb eines gewissen bestimmten Bereiches liegen.



   Wenn der Bedarf an Wärmetransport sinkt, kann A x   o    durch Regelung des Luftstromes vermindert werden.



   Der Gesamtverlauf ist, mathematisch gesehen, sehr kompliziert. Eine Durchführung der Berechnungen, die für eine sichere Arbeitsweise Voraussetzung sind, wäre vor   Einführung der Datenverarbeitungstechnik praktisch nicht möglich gewesen. Heute dagegen kann man ein Datenverarbeitungsprogramm aufbauen, das eine sichere und übersichtliche Bemessungsgrundlage abgibt.



   Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Die Fig. 1 und 2 zeigen Diagramme über den Temperaturverlauf in einem Büroraum mit einer Breite von 3,6 Metern und einer Südfassade mit ca. 40% Glasfläche. Der gewählte Aussenzustand entspricht einer Periode im Juli mit klarem Wetter und einer höchsten Aussentemperatur von   +24OC.    Die Geschossdecke hat eine Dicke von 0,3 m, und zwischen den Fensterscheiben sind Jalousien angeordnet. Fig. 3 und 4, letztere ein Schnitt IV-IV von Fig. 3, zeigen im Längs- bzw. Querschnitt eine vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung zum Wärmeaustausch zwischen Kanäle in einer Geschossdecke durchströmender Aussenluft und der Geschossdecke.



   Die Kurve 14 (Fig. 1) zeigt einen angenommenen Temperaturverlauf für die Aussenluft, die in eine Geschossdekke mit Wärmespeicherung gemäss der Erfindung kontinuierlich oder intermittierend hineingeblasen wird. Die Temperatur der in die Geschossdecke einströmenden Luft wurde hier gleich der Temperatur der Aussenluft plus einem Zuschlag von 1    C    für Gebläsearbeit angenommen. Null Uhr in der Nacht ist die Temperatur hierbei mit ca. 16   qC    gezeigt. Danach sinkt die Temperatur bis 4 Uhr, wo sie erneut zu steigen beginnt und etwa 14 Uhr 25   9C    erreicht, wonach sie erneut sinkt.



   Die Temperatur der in den Raum hineingeblasenen Luft wird hierbei infolge der wärmespeichernden Eigenschaften der Geschossdecke gemäss Kurve 13 schwanken. In der Nacht wird die Geschossdecke die durchströmende Luft erwärmen und am Tage sie kühlen. Wäre die Geschossdecke nicht mit einer Wärmespeichermasse gemäss der Erfindung beschaffen, d.h.



  ohne Beachtung des Wärmeaustausches mit der Durchströmungsluft, hätte die Temperatur der in den Raum hineingeblasenen Luft wie die Aussenluft geschwankt, mit einer Zugabe von 1   9C    gem. Kurve 14 in Fig. 1 oder Kurve 19 in Fig. 2 (14 und 19 sind dieselben Kurven).



   Der Wärmeaustausch zwischen Geschossdecke und durchströmender Luft wurde hierbei durch Änderung des Luftstromes geregelt. Bis 7 Uhr morgens beträgt der Luftstrom in den Raum von der Geschossdecke 360 kg/h, zwischen 7 Uhr und 11 Uhr 144 kg/h usw., gemäss der Skala oberhalb der Abszisse für die Tageszeit.



   Die Kurve 12 zeigt, wie die Temperatur der Raumluft hierbei schwanken wird. Bis 8 Uhr wird die Temperatur der Raumluft nahezu gleich der Temperatur der eingeblasenen Luft sein. Nach 8 Uhr macht sich die Wirkung der Sonneneinstrahlung geltend mit resultierendem Temperaturanstieg der Aussenluft. Um 11 Uhr wird die Luftstrommenge auf 360 kg/h erhöht, wobei die Temperatur der Raumluft infolge der hierdurch bewirkten Entnahme von Kälte von der Geschossdecke sinkt. Die gestrichelte Partie der Kurve 12 entspricht dem Fall, dass der Luftstrom während des ganzen Tages (und auch der Nacht) konstant, d.h. gleich 360 kg/h beträgt.



   Ein bedeutender Teil der Kühlung des Raumes während des Tages geschieht durch Wärmeübertragung zwischen Geschossdecke und Raum. Die Kurve 11 zeigt die Temperatur der Raumluft, wenn die Temperatur der eingeblasenen Luft gemäss Kurve 13 schwankend angenommen wird und die Geschossdecke konventionell, d.h. nicht für Wärmespeicherung vorgesehen ist. Da die Geschossdecke hierbei nicht abkühlbar ist, wird ihre Oberflächentemperatur am Morgen höher und folglich ihre Kühlwirkung durch Strahlung schlechter sein.



   Dieses letztere Verhältnis wird durch die Kurven 15 und 17 in Fig. 2 beleuchtet, wobei die Kurve 15 die Temperatur der Deckenfläche bei Lufttemperaturen gemäss den Kurven 11 und 13, und Kurve 17 die Temperatur der Deckenfläche bei einer Geschossdecke gemäss den Kurven 12 und 13 zeigt. Bei der Geschossdecke mit Wärmespeicherung gemäss der Erfindung wird gemäss der Kurve 17 die Temperatur der Deckenfläche infolge der Abkühlung während der Nacht z.B. 8 Uhr morgens ca. 20    C    sein. Die entsprechende Temperatur für die Decke der nicht abkühlbaren Geschossdecke ist gemäss Kurve 15 ca.



  24    C.    Die Differenz in der Raumlufttemperatur zwischen den Kurven 11 und 12 hat somit ihre Ursache in der Differenz der Deckentemperatur gemäss den Kurven 15 und 17.



   Die Kurven 16, 18 und 19 beziehen sich auf ein herkömmliches Luftbehandlungssystem, bei dem die Aussenluft direkt, ohne Wärmeaustausch mit einem Wärmespeicher, in den Raum eingeführt wird, und die Temperatur der in den Raum eingeblasenen Luft gemäss Kurve 19 um 1   qC    höher als die Temperatur der Aussenluft angenommen ist. Die Temperatur der Aussenluft wird hierbei gemäss Kurve 18 und die Temperatur der Deckenfläche gemäss Kurve 16 schwanken.



  Auch hier wird die Temperatur der Deckenfläche höher als die der abkühlbaren Deckenfläche gemäss Kurve 17.



   Abgesehen von den hier beschriebenen Massnahmen für Ausnutzung der Geschossdecken als Wärmespeicher, kann die allgemeine Anordnung der Vorrichtung in den meisten Hinsichten mit üblicher Praxis übereinstimmen.



   Die Kanäle in den Geschossdecken können z.B. rechtwinklig zur Fassade angeordnet und an ihrem einen Ende an einen z.B. in der Korridordecke verlegten Zuluftkanal angeschlossen werden. Am anderen Ende kann eine geeignete Anzahl Kanäle mit einem Zuluftgerät verbunden werden.



   Für eine eventuell notwendige endgültige Justierung der Zulufttemperatur kann z.B. im Zusammenhang mit dem Zuluftgerät ein Lufterhitzer angeordnet werden.



   Bei der Vorrichtung gemäss den Fig. 3 und 4 wird die Luft auf ihrem Wege durch die Kanäle durch Drosselorgane veranlasst, einen oder mehrere Strahlen zu bilden, die gegen gewählte Partien der Kanalwand gerichtet werden.



   Damit zwischen Strahl und Wand eine Wärmeübertragung von einiger Bedeutung zustandekommen kann, muss der Strahl hierbei eine solche Geschwindigkeit haben, dass zwischen Strahl und Kanalwand Wirbelung auftritt. Die Vorrichtung gemäss Fig. 3 und 4 hat den Vorteil, dass der Strahl, und damit die Wärmeübertragung, auf die Stellen der Kanalwand konzentriert werden kann, die die grösste umgebende Masse aufweist.



   Ferner kann hierdurch die die Kanalwände umgebende Masse wärmespeicherungsmässig dadurch unwirksam gemacht werden, dass der Luftstrom unter die Grenze vermindert wird, an der zwischen Strahl und Kanalwand Wirbelung entsteht.



  Durch Aufhören der Wirbelung vermindert sich nämlich der Wärmeübergang drastisch zu bedeutungslosen Werten, ohne dass dies auf Kosten der Forderung nach ausreichendem Ventilationsfluss geschieht.



   Durch die Vorrichtung gemäss Fig. 3 und 4 ist es auch möglich, bereits vorhandene Hohlgeschossdecken-Konstruktionen ohne grössere Änderungen anzuwenden.

 

   Die eigentliche Geschossdecke ist mit 21 bezeichnet. Durch die Geschossdecke in ihrer Längsrichtung erstreckt sich eine Anzahl paralleler Kanäle 22, die z.B., wie in Fig. 4 gezeigt ist, kreisrunden Querschnitt haben können. Die Kanäle 22 sind in Fig. 4 mit   22a, 22b,    22c und 22d bezeichnet. Die Geschossdekke ist ferner mit geeigneter Bewehrung 23 versehen, auf die auch   Überbeton    24 aufgegossen sein kann. Das Einlassende des Kanales 22 weist ein Drosselorgan 25 mit einer Düsenöffnung 26 als einzige Verbindung zwischen den beiden Seiten des Drosselorganes 25 auf. Das Drosselorgan 25 ist z.B. eine in die Kanalöffnung eingesetzte drehbare Einheit. Tiefer in den Kanal 22 hinein können ein oder mehrere weitere Drosselorgane 25 mit Düsenöffnung 26 eingesetzt sein.



   Das Drosselorgan 25 mit der Düsenöffnung 26 wird für den   Wärmeaustausch zwischen Luft und Geschossdecke 21 so ausgenutzt, dass der Luft durch die Düsenöffnung 26 eine erhöhte Geschwindigkeit   vl,    z.B. za. 10 m/s, gegeben wird. Der Luftstrahl von der Düsenöffnung wird gegen eine geeignete Partie der Kanalwand gerichtet. Im Kanal 22b in Fig. 4 wird z.B. der Strahl gegen die Decke des Kanales gerichtet. Hierbei wird die Masse innerhalb der gestrichelten Markierung 27 vom Luftstrahl gekühlt bzw. erwärmt werden. Im Kanal 22c gemäss   Fig. 4    ist das Drosselorgan 25 etwas gedreht, so dass hier im wesentlichen die Masse innerhalb der Markierung 28 Wärme mit der durch die Geschossdecke hindurchströmenden Luft austauschen wird.



   Auf diese Weise ist es möglich, den Wärmeaustausch dorthin zu konzentrieren, wo sich die meiste Wärmespeichermasse befindet. Wenn z.B. durch Aufgiessen von Überbeton 24 die Wärmespeichermasse oberhalb der Kanäle grösser wird, ist es möglich, durch zweckdienlich gerichtete Düsenöffnungen und Anpassung der Luftgeschwindigkeit den Wärmeaustausch auf diese Wärmespeichermasse zu konzentrieren.



   In den Figuren ist jedes Drosselorgan 25 mit nur einer Düsenöffnung gezeigt. Es versteht sich, dass mehrere Düsenöffnungen, z.B. zwei einander diametral entgegengesetzt, angeordnet werden können.



   Der Wärmeaustausch zwischen Strahlen von der Düsenöffnung wird infolge der verhältnismässig hohen Strahlgeschwindigkeit mit einer um viele Male höheren Wärmeleitzahl als der Wärmeaustausch weiter kanaleinwärts geschehen, die dort z.B. eine Geschwindigkeit v2 von ca. 1 m/s haben kann, da der Wärmeaustausch im ersteren Fall unter kräftiger Turbulenz geschieht. Wenn die Strahlgeschwindigkeit genügend gesenkt wird, hört die Turbulenz auf, was in einer drastischen Verminderung des Wärmeaustausches resultiert.



  Diese Eigenschaft der Vorrichtung nach der Erfindung kann so ausgenutzt werden, dass man, wenn man die Geschossdecke als Wärmespeicher anzuwenden wünscht, den Luftstrom so erhöht, dass zwischen Strahl und Kanalwand Turbulenz eintritt.



  Wünscht man nicht, dass die Luft temperaturmässig von der Geschossdecke beeinflusst wird bzw. sie beeinflusst, senkt man den Luftstrom unter den Wert, der Turbulenz zwischen Strahl und Wand entspricht. Die für gute Ventilation erforderlichen Ströme leiden nicht darunter, da es kein Problem ist, den Luftstrom für beginnende Turbulenz zwischen den für gute Ventilation empfohlenen Grenzen liegend zu halten.



   Durch Änderung von Ausbildung, Placierung und Anzahl der Drosselorgane 25 lässt sich leicht der gewünschte Wärmeaustausch mit der wärmespeichernden Masse erhalten.



  Bei einem verhältnismässig kurzen Kanal kann ein einziges Drosselorgan im Kanal ausreichend sein, während bei längeren Kanälen zwei oder mehr längs des Kanals verteilte Drosselorgane erforderlich sein können, damit die den Kanal umgebende wärmespeichernde Masse in ausreichendem Umfang ausgenutzt werden kann.



   Bei der Geschossdecke in Fig. 3 kann das Drosselorgan 25 am Einlass des Kanales auch ein Stück weiter als dargestellt in den Kanal hinein versetzt sein.



   Mit einer auf diese Weise ausgeführten Vorrichtung, die hinsichtlich Kanalbemessung und Kanalanordnung richtig ausgeführt ist, und von einer richtig angeordneten Regelungsanlage gesteuert wird, kann, in einem Klima nordeuropäischen Typs, der Raumluftzustand innerhalb üblicher Komfortgrenzen gehalten werden, ohne dass die Installation eine Kühlmaschine einschliessen muss.



   Da der Aufbau der Vorrichtung im übrigen keine mit beträchtlichen Kosten verbundene Abweichungen von einer Klimaanlage herkömmlichen Typs aufweist, ist die Einsparung bei den Anlagekosten praktisch gleich den gesamten vorerwähnten Kosten für auf traditionelle Weise ausgeführte Kühlung.



   PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zur Ausnutzung der Tagesschwankungen der Aussentemperatur für die Beeinflussung der Lufttemperatur in einem Raum, dadurch gekennzeichnet, dass Aussenluft kontinuierlich oder intermittierend veranlasst wird, Kanäle in einer wärmespeichernden Masse zu durchströmen und dabei durch Aufnahme oder Abgabe von Wärme ihre Temperatur gemäss einem während des Tages wechselnden Bedarf an Erwärmung oder Kühlung zu ändern.



   UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I zur Kühlung des Raumes während des Tages, wenn die Nachttemperatur der Aussenluft niedriger ist als die während des Tages im Raum gewünschte Temperatur, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenluft während der Nacht veranlasst wird, die wärmespeichernde Masse zu kühlen, und die Kühle während des Tages zum Raum überführt wird.



   2. Verfahren nach Patentanspruch I zur Erwärmung des Raumes während der Nacht, wenn die Tagestemperatur der Aussenluft höher ist als die während der Nacht im Raum gewünschte Temperatur, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenluft während des Tages veranlasst wird, die wärmespeichernde Masse zu erwärmen, und die Wärme während der Nacht zum Raum überführt wird.



   3. Verfahren nach Unteranspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Wärmeaustausches zwischen der wärmespeichernden Masse und dem Raum durch Strahlung und/oder Konvektion geschieht.



   4. Verfahren nach Unteranspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustausch zwischen Luft und wärmespeichernder Masse durch Änderung der stündlichen
Durchströmungsmenge des Luftstromes durch die wärmespeichernde Masse regelbar ist.



   5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeich net, dass die Luft auf ihrem Weg durch die Kanäle durch
Drosselorgane veranlasst wird, einen oder mehrere Strahlen zu bilden, die gegen gewählte Partien der Kanalwand gerichtet werden.



   PATENTANSPRUCH II
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmespeichernde Masse zumindest teilweise aus der dem
Raum umgebenden Gebäudekonstruktion besteht.

 

   UNTERANSPRÜCHE
6. Vorrichtung nach Patentanspruch II, wobei der Raum eine Geschossdecke aus Beton hat, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmespeichernde Masse denjenigen Teil der
Geschossdecke des Raumes umfasst, in der die Kanäle für die
Durchströmung der Aussenluft angeordnet sind.



   7. Vorrichtung nach Patentanspruch II oder Unteranspruch
6, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein oder mehrere nacheinander im Durchströmungsweg der Luft in den Kanälen  (22) angeordnete Drosselorgane (25) mit einer oder mehreren
Düsenöffnungen (26) einschliesst, durch die die Luft strahlenförmig gegen gewählte Partien der Kanalwand gerichtet wird.

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.



   

Claims (1)

  1. **WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. Wärmeaustausch zwischen Luft und Geschossdecke 21 so ausgenutzt, dass der Luft durch die Düsenöffnung 26 eine erhöhte Geschwindigkeit vl, z.B. za. 10 m/s, gegeben wird. Der Luftstrahl von der Düsenöffnung wird gegen eine geeignete Partie der Kanalwand gerichtet. Im Kanal 22b in Fig. 4 wird z.B. der Strahl gegen die Decke des Kanales gerichtet. Hierbei wird die Masse innerhalb der gestrichelten Markierung 27 vom Luftstrahl gekühlt bzw. erwärmt werden. Im Kanal 22c gemäss Fig. 4 ist das Drosselorgan 25 etwas gedreht, so dass hier im wesentlichen die Masse innerhalb der Markierung 28 Wärme mit der durch die Geschossdecke hindurchströmenden Luft austauschen wird.
    Auf diese Weise ist es möglich, den Wärmeaustausch dorthin zu konzentrieren, wo sich die meiste Wärmespeichermasse befindet. Wenn z.B. durch Aufgiessen von Überbeton 24 die Wärmespeichermasse oberhalb der Kanäle grösser wird, ist es möglich, durch zweckdienlich gerichtete Düsenöffnungen und Anpassung der Luftgeschwindigkeit den Wärmeaustausch auf diese Wärmespeichermasse zu konzentrieren.
    In den Figuren ist jedes Drosselorgan 25 mit nur einer Düsenöffnung gezeigt. Es versteht sich, dass mehrere Düsenöffnungen, z.B. zwei einander diametral entgegengesetzt, angeordnet werden können.
    Der Wärmeaustausch zwischen Strahlen von der Düsenöffnung wird infolge der verhältnismässig hohen Strahlgeschwindigkeit mit einer um viele Male höheren Wärmeleitzahl als der Wärmeaustausch weiter kanaleinwärts geschehen, die dort z.B. eine Geschwindigkeit v2 von ca. 1 m/s haben kann, da der Wärmeaustausch im ersteren Fall unter kräftiger Turbulenz geschieht. Wenn die Strahlgeschwindigkeit genügend gesenkt wird, hört die Turbulenz auf, was in einer drastischen Verminderung des Wärmeaustausches resultiert.
    Diese Eigenschaft der Vorrichtung nach der Erfindung kann so ausgenutzt werden, dass man, wenn man die Geschossdecke als Wärmespeicher anzuwenden wünscht, den Luftstrom so erhöht, dass zwischen Strahl und Kanalwand Turbulenz eintritt.
    Wünscht man nicht, dass die Luft temperaturmässig von der Geschossdecke beeinflusst wird bzw. sie beeinflusst, senkt man den Luftstrom unter den Wert, der Turbulenz zwischen Strahl und Wand entspricht. Die für gute Ventilation erforderlichen Ströme leiden nicht darunter, da es kein Problem ist, den Luftstrom für beginnende Turbulenz zwischen den für gute Ventilation empfohlenen Grenzen liegend zu halten.
    Durch Änderung von Ausbildung, Placierung und Anzahl der Drosselorgane 25 lässt sich leicht der gewünschte Wärmeaustausch mit der wärmespeichernden Masse erhalten.
    Bei einem verhältnismässig kurzen Kanal kann ein einziges Drosselorgan im Kanal ausreichend sein, während bei längeren Kanälen zwei oder mehr längs des Kanals verteilte Drosselorgane erforderlich sein können, damit die den Kanal umgebende wärmespeichernde Masse in ausreichendem Umfang ausgenutzt werden kann.
    Bei der Geschossdecke in Fig. 3 kann das Drosselorgan 25 am Einlass des Kanales auch ein Stück weiter als dargestellt in den Kanal hinein versetzt sein.
    Mit einer auf diese Weise ausgeführten Vorrichtung, die hinsichtlich Kanalbemessung und Kanalanordnung richtig ausgeführt ist, und von einer richtig angeordneten Regelungsanlage gesteuert wird, kann, in einem Klima nordeuropäischen Typs, der Raumluftzustand innerhalb üblicher Komfortgrenzen gehalten werden, ohne dass die Installation eine Kühlmaschine einschliessen muss.
    Da der Aufbau der Vorrichtung im übrigen keine mit beträchtlichen Kosten verbundene Abweichungen von einer Klimaanlage herkömmlichen Typs aufweist, ist die Einsparung bei den Anlagekosten praktisch gleich den gesamten vorerwähnten Kosten für auf traditionelle Weise ausgeführte Kühlung.
    PATENTANSPRUCH 1 Verfahren zur Ausnutzung der Tagesschwankungen der Aussentemperatur für die Beeinflussung der Lufttemperatur in einem Raum, dadurch gekennzeichnet, dass Aussenluft kontinuierlich oder intermittierend veranlasst wird, Kanäle in einer wärmespeichernden Masse zu durchströmen und dabei durch Aufnahme oder Abgabe von Wärme ihre Temperatur gemäss einem während des Tages wechselnden Bedarf an Erwärmung oder Kühlung zu ändern.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I zur Kühlung des Raumes während des Tages, wenn die Nachttemperatur der Aussenluft niedriger ist als die während des Tages im Raum gewünschte Temperatur, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenluft während der Nacht veranlasst wird, die wärmespeichernde Masse zu kühlen, und die Kühle während des Tages zum Raum überführt wird.
    2. Verfahren nach Patentanspruch I zur Erwärmung des Raumes während der Nacht, wenn die Tagestemperatur der Aussenluft höher ist als die während der Nacht im Raum gewünschte Temperatur, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenluft während des Tages veranlasst wird, die wärmespeichernde Masse zu erwärmen, und die Wärme während der Nacht zum Raum überführt wird.
    3. Verfahren nach Unteranspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Wärmeaustausches zwischen der wärmespeichernden Masse und dem Raum durch Strahlung und/oder Konvektion geschieht.
    4. Verfahren nach Unteranspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustausch zwischen Luft und wärmespeichernder Masse durch Änderung der stündlichen Durchströmungsmenge des Luftstromes durch die wärmespeichernde Masse regelbar ist.
    5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeich net, dass die Luft auf ihrem Weg durch die Kanäle durch Drosselorgane veranlasst wird, einen oder mehrere Strahlen zu bilden, die gegen gewählte Partien der Kanalwand gerichtet werden.
    PATENTANSPRUCH II Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmespeichernde Masse zumindest teilweise aus der dem Raum umgebenden Gebäudekonstruktion besteht.
    UNTERANSPRÜCHE 6. Vorrichtung nach Patentanspruch II, wobei der Raum eine Geschossdecke aus Beton hat, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmespeichernde Masse denjenigen Teil der Geschossdecke des Raumes umfasst, in der die Kanäle für die Durchströmung der Aussenluft angeordnet sind.
    7. Vorrichtung nach Patentanspruch II oder Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein oder mehrere nacheinander im Durchströmungsweg der Luft in den Kanälen (22) angeordnete Drosselorgane (25) mit einer oder mehreren Düsenöffnungen (26) einschliesst, durch die die Luft strahlenförmig gegen gewählte Partien der Kanalwand gerichtet wird.
CH571872A 1971-04-20 1972-04-18 Verfahren und Vorrichtung zur Ausnutzung der Tagesschwankungen der Aussentemperatur für die Beeinflussung der Lufttemperatur in einem Raum CH542408A (de)

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