[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Klimatisieren eines Raumes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Eine Einrichtung dieser Art ist aus EP 1 862 742 bekannt, bei der in einem Deckenelement zwei Leitungsabschnitte in Reihe liegend so angeordnet sind, dass ein erster Leitungsabschnitt mit einer dem Raum zugewandten Raumaustauschfläche thermisch gekoppelt ist und der zweite Leitungsabschnitt stromabwärts vom ersten Leitungsabschnitt mit einer Deckenaustauschfläche thermisch gekoppelt ist, die der Raumdecke zugewandt ist.
Während in Betriebsphasen des Kühlens der erste Leitungsabschnitt und der zweite Leitungsabschnitt nacheinander von Kaltwasser durchströmt werden, wird in Zwischenphasen zwecks Ermöglichung einer Vorkühlung der Raumdecke bei Vermeidung einer Unterkühlung des Raumes durch Umstellen eines Dreiwegeventils das Kaltwasser durch eine den ersten Leitungsabschnitt umgehenden Überbrückungsleitung direkt in den zweiten Leitungsabschnitt geleitet, sodass nur die Deckenaustauschfläche gekühlt wird.
Hierbei strömt Kaltwasser zuerst durch den oberen Leitungsabschnitt, der mit der Deckenaustauschfläche thermisch gekoppelt ist, und dann durch den unteren Leitungsabschnitt zurück in den Rücklauf.
[0003] Bei einer aus EP 1 422 482 bekannten Bauform mit in Reihe geschalteten unteren und oberen Leitungsabschnitten erhofft man sich eine grössere Temperaturspreizung der Vorlauf- und der Rücklauftemperatur im unteren Leitungsabschnitt, der mit der Raumaustauschfläche thermisch gekoppelt ist, wenn der Volumenstrom des Kaltwassers in der Nacht reduziert wird.
Problematisch ist dabei, dass die Leistungsaufnahme einer Betondecke pro Zeiteinheit in der Nacht ziemlich klein ist und zudem die Raumtemperatur nur 3 bis 4 K höher ist als die Kaltwassertemperatur, sodass eine Unterkühlung des Raumes nicht verhindert werden kann mit der Folge, dass im Anschluss an den Nachtbetrieb ein Aufheizen des Raumes zur Kompensation der Unterkühlung erforderlich ist oder die Betondecke nicht die ganze Nacht geladen werden kann.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klimatisierungseinrichtung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, dass deren Steuerung besser an die Erfordernisse der Raumklimatisierung angepasst werden kann.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch, dass der obere und der untere Leitungsabschnitt als voneinander getrennte Kreisläufe ausgebildet sind, kann beispielsweise in der Nacht nur die Raumdecke gekühlt werden, während durch den unteren Kreislauf mit thermischer Koppelung zur Raumaustauschfläche keine Durchströmung stattfindet. Dadurch, dass die beiden Kreisläufe vollkommen unabhängig voneinander gestaltet sind, können die beiden Kreisläufe auch unabhängig voneinander in verschiedenen Lastbereichen betrieben werden. Hierdurch ergibt sich eine bessere Anpassung an die Erfordernisse der Raumklimatisierung.
[0006] Die Erfindung wird beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
<tb>Fig. 1<sep>eine schematische Draufsicht auf ein Deckenmodul mit getrennten Kreisläufen,
<tb>Fig. 2<sep>eine Schnittansicht längs der Linie I-I in Fig. 1,
<tb>Fig. 3<sep>eine Schnittansicht längs der Linie II-II in Fig. 1,
<tb>Fig. 4<sep>eine perspektivische Ansicht eines Eckteils des rahmenförmigen Lüftungskanals des Moduls,
<tb>Fig. 5<sep>eine schematische Schaltungsanordnung zur Erläuterung der Steuerung,
<tb>Fig. 6<sep>ein Diagramm zur Darstellung des Heiz- und Kühlbetriebs,
<tb>Fig. 7<sep>eine andere Anordnung der Steuerelemente,
<tb>Fig. 8<sep>eine weitere Abwandlung der Anordnung der Steuerelemente, und
<tb>Fig. 9<sep>eine abgewandelte Ausführungsform im Bereich des Lüftungskanals.
[0007] Fig. 1 bis 3 zeigen ein Modul 1 eines Deckenelementes, das, wie Fig. 2 und 3 zeigen, mittels Halteelementen, beispielsweise Halteschienen 1.1, an einer Raumdecke R befestigt wird, die üblicherweise aus Beton besteht. In dem Modul 1 sind zwei voneinander unabhängige Kreisläufe 2 und 3 angeordnet, von denen der untere Kreislauf 2 durch eine untere Leitungsschleife und der obere Kreislauf 3 durch eine obere Leistungsschleife schematisch dargestellt ist, die auf einer Seite des Moduls 1 jeweils mit einem Anschluss 2.1 bzw 3.1 versehen sind, die zweckmässigerweise auf einer Ebene liegen, wie die Ansicht in Fig. 2 zeigt.
Die Leitungsschleife des unteren Kreislaufs 2 ist mit einer Raumaustauschfläche 4 thermisch gekoppelt, indem Leitungsabschnitte dieser Leitungsschleife in plattenförmigen Wärmeleitprofilen 5 verlegt sind, die über Profilansätze 5a einerseits einen guten Wärmeleitkontakt mit der Leitungsschleife und über die Plattenfläche andererseits einen guten Wärmeleitkontakt mit der Raumaustauschfläche 4 herstellen. Die Leitungsschleife des oberen Kreislaufs 3 kann ebenfalls auf Leitungsabschnitten in plattenförmigen Wärmeleitprofilen verlegt sein, die durch Profilansätze 6a einen guten Wärmeleitkontakt einerseits mit der Leitungsschleife und andererseits einer der Raumdecke R zugewandten Deckenaustauschfläche 7 des Moduls 1 herstellen, durch welche Wärme durch Strahlung und Konvektion auf die Raumdecke R übertragen wird.
In Fig. 1 bis 3 sind die Profilansätze 6a direkt auf der Oberseite eines Lüftungskanals 10 angeordnet, die die Deckenaustauschfläche 7 bildet.
[0008] Fig. 5 zeigt schematisch die bevorzugte Ansteuerung der beiden getrennten Kreisläufe 2 und 3. Der obere Kreislauf 3 ist durch eine Vorlaufleitung 31.1, in der ein Durchgangsventil 31 angeordnet ist, an die durch eine ausgezogene Linie wiedergegebene zentrale Kaltwasservorlaufleitung K (Kaltwasserversorgung) angeschlossen. Eine Rücklaufleitung 32 ist durch eine gestrichelte Linie wiedergegeben, die vom Kreislauf 3 zur zentralen Kaltwasserrücklaufleitung führt.
Der untere Kreislauf 2 ist über ein Drei-Wege-Ventil 21 in einer Vollaufleitung 21.1 sowohl an die Vorlaufleitung einer zentralen Warmwasserversorgung H über einen Leitungsabschnitt 21.1b als auch an die Vorlaufleitung der zentralen Kaltwasserversorgung K über einen Leitungsabschnitt 21.1a angeschlossen. Vom unteren Kreislauf 2 führt eine Rücklaufleitung 22.1 über ein Drei-Wege-Ventil 22 ebenfalls über zwei Leitungsabschnitte 22.1a und 22.1b zum Rücklauf der zentralen Warmwasser- und Kaltwasserleitung H und K.
[0009] Durch diese Ansteuerung der beiden getrennten Kreisläufe 2 und 3 kann beispielsweise im Nachtbetrieb der obere Kreislauf 3 zum Kühlen der Raumdecke R durch Öffnen des Durchgangsventils 31 mit Kaltwasser durchströmt werden, während der untere Kreislauf 2 durch Schliessen des Ventils 21 nicht von Kaltwasser durchströmt wird.
Dies ist in Fig. 6 durch die Stellung b wiedergegeben, wobei in Fig. 6 die beiden Ventile 21 und 22 als Einheit dargestellt sind, die bei einer praktischen Ausführungsform zweckmässigerweise auch als Einheit in Form eines Sechs-Wege-Ventils ausgebildet werden, sodass nur ein Antrieb für die beiden Ventile 21 und 22 erforderlich ist.
[0010] Zum maximalen Kühlen des Raumes können die beiden Ventile 21 und 22 die in Fig. 5 wiedergegebene Stellung einnehmen, die der Stellung a in Fig. 6 entspricht, wobei durch Zwischenstellungen der Ventile ein stetiger Übergang zwischen 100% und 0% Kühlen möglich ist.
[0011] Fig. 6 zeigt in der Stellung c die maximale Heizstellung der beiden Ventile 21, 22.
Das Durchgangsventil 31 wird im Heizbetrieb geschlossen, sodass im oberen Kreislauf 3 keine Durchströmung stattfindet.
[0012] Fig. 7 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Ansteuerung der beiden Kreisläufe 2 und 3 mit drei Drei-Wege-Ventilen, von denen die Ventile 23 und 24 wiederum zweckmässigerweise eine Einheit als Sechs-Wege-Ventil bilden, indem sie gemeinsam entsprechend dem in Fig. 5 wiedergegebenen Schema umgeschaltet werden. Dem an den Vorlauf VL der zentralen Warmwasser- und Kaltwasserleitung H und K angeschlossenen Ventil 23 ist ein Drei-Wege-Ventil 25 nachgeschaltet, das in der in Fig. 7 dargestellten Schaltstellung den unteren Kreislauf 2 und den oberen Kreislauf 3 mit Kaltwasser versorgt.
Der durch eine gestrichelte Linie wiedergegebene Rücklauf RL aus den beiden Kreisläufen 2 und 3 wird zusammengeführt und zum Ventil 24 geleitet, das die Verbindung mit der zentralen Rücklaufleitung H und K herstellt.
[0013] Bei dieser Ansteuerung kann bei einer Tagschaltung, wenn die Raumtemperatur steigende Tendenz hat und sich z.B. auf eine maximale Temperatur von 26 deg. C zu bewegt, die Einheit aus den Ventilen 23, 24 in die in Fig. 7 wieder gegebene Stellung, die der Stellung a der Fig. 6 entspricht, und das Ventil 25 in die in Fig. 7 wiedergegebene Stellung gebracht werden, sodass 100% Kühlen eingestellt ist.
Wenn die Raumtemperatur fallende Tendenz hat und sich von der maximalen Temperatur von 26 deg. C in Richtung der minimalen Temperatur von z.B. 21 deg.
C bewegt, kann beispielsweise das Ventil 25 in eine Zwischensteilung gebracht werden, in der der untere Kreislauf 2 mit etwa 50% des Volumenstroms durchflossen wird und der obere Kreislauf 3 mit ca 75%. Dies reicht in der Regel aus, um die fallende Temperatur im Raum zu stoppen. Wenn dies nicht ausreichen sollte, kann die Einheit aus den Ventilen 23 und 24 stetig gedrosselt werden, wodurch der Wasservolumenstrom durch den unteren Kreislauf 2 schneller verringert wird als im oberen Kreislauf 3, sodass die Raumdecke R in dieser Zeit mit kaum reduzierter Leistung geladen werden kann.
[0014] Im Falle einer Nachtschaltung nehmen die beiden Ventile 23, 24 die Stellung a in Fig. 6 ein, während das dritte Drei-Wege-Ventil 25 so geschaltet wird, dass der Kaltwasservorlauf nur zum oberen Kreislauf 3, nicht aber zum unteren Kreislauf 2 führt.
In den meisten Fällen wird hierdurch der Raum nachts nicht unterkühlt, wenn nur die Raumdecke R gekühlt wird. Sollte jedoch eine als Minimum vorgegebene Raumtemperatur von beispielsweise 21 deg. C in der Nacht unterschritten werden, so kann durch eine mit einem Temperatursensor verbundene Programmsteuerung vorgesehen werden, um die Ventile 23 und 24 zu drosseln.
[0015] Fig. 8 zeigt eine weitere Abwandlung der Ansteuerung der getrennten Kreisläufe 2 und 3, wobei anstelle des Drei-Wege-Ventils 25 in Fig. 7 ein Durchgangsventil 26 in der Vorlaufleitung VL zum unteren Kreislauf 2 vorgesehen ist. Die Schaltstellungen der Ventile 23 und 24 entsprechen wiederum den in Fig. 6 wiedergegebenen.
Durch Schliessen des Durchgangsventils 26 kann der untere Kreislauf 2 vollständig von dem oberen Kreislauf 3 getrennt werden, wenn beispielsweise im Nachtbetrieb nur der obere Kreislauf 3 die Raumdecke R kühlen soll.
[0016] Der Wasservolumenstrom durch das Durchgangsventil 26 kann in Abhängigkeit von der Raumtemperatur geregelt werden, während der obere Kreislauf 3 ohne zusätzliche Ventilsteuerung Kaltwasser aus der Vorlaufleitung VL entnimmt. Der untere Kreislauf 2 kann bei dieser Anordnung durch das Ventil 26 immer stetig geregelt werden, ohne dass dies einen nennenswerten Einfluss auf den oberen Kreislauf 3 hat.
[0017] Um eine Unterkühlung des Raumes zu verhindern, kann ein Programm zur Steuerung der beiden als Einheit zusammengefassten Ventile 23 und 24 vorgesehen werden, wonach die beiden Ventile 23, 24 schliessen, wenn eine Raumtemperatur von beispielsweise 21 deg.
C unterschritten wird.
[0018] In entsprechender Weise kann ein Heizbetrieb gesteuert werden, wie Fig. 6 zeigt, wobei wie bei dem Kühlbetrieb eine stetige Änderung der Temperaturregelung durch stetige Verstellung der Ventile möglich ist.
[0019] Ein Modul 1 mit den beiden getrennten Kreisläufen 2 und 3 kann in verschiedener Weise ausgebildet sein. Vorzugsweise hat das Modul 1 den in den Fig. 1 bis 3 wiedergegebenen Aufbau, bei dem ein im Querschnitt geschlossener Lüftungskanal 10 einen Rahmen des Moduls 1 bildet. Dieser hohle Rahmen ist auf der Seite der Leitungsanschlüsse 2.1 und 3.1 des unteren und oberen Kreislaufs 2 und 3 mit einer Anschlussöffnung 10.1 versehen, durch die von einer nicht dargestellten Quelle aus Luft in den Lüftungskanal 10 eingeleitet werden kann, die auf eine vorbestimmte Temperatur gekühlt oder aufgeheizt sein kann.
Auf dem Aussenumfang des rahmenförmigen Lüftungskanals 10 sind Luftaustrittsöffnungen 11 ausgebildet, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach oben gerichtet sind, wie durch Pfeile in Fig. 2 angedeutet und in der Draufsicht der Fig 1 wiedergegeben.
[0020] Die Querschnittsform des Lüftungskanals 10 ist zweckmässigerweise etwa rechteckig und sie weist auf dem Aussenumfang auf der dem Raum zugewandten Seite eine stegförmige Erweiterung 102 auf, auf deren Oberseite die Luftaustrittsöffnungen 11 ausgebildet sind und deren aussenliegender Rand etwas nach oben gezogen ist, sodass die Raumaustauschfläche 4 in Form eines Blechelementes mit abgewinkelten Rändern an diesem Rand 10.3 eingehängt werden kann.
[0021] Fig.
4 zeigt einen Eckabschnitt des Lüftungskanals 10 in einer Ansicht schräg von oben, wobei auf der Oberseite des Lüftungskanals 10 zwei parallel zueinander verlaufende Leitungsabschnitte des oberen Kreislaufs 3 in Leitungsaufnahmeabschnitten bzw. Profilansätzen 6a verlegt sind, die direkt auf der Oberseite des Lüftungskanals 10 angebracht sein können, ohne dass ein plattenförmiges Teil vorgesehen ist, wie dies in Fig. 1 und 2 an den Wärmeleitprofilen 5 wiedergegeben ist.
[0022] Der Lüftungskanal 10 wird durch die Raumaustauschfläche 4 von unten vollständig abgedeckt, wobei die Unterseite des Lüftungskanals 10 vorzugsweise einen Abstand von der Raumaustauschfläche 4 hat, sodass beispielsweise Mineralwolle oder ein anderes Wärmeisoliermaterial und/oder akustisch wirksames Material zwischen Lüftungskanal 10 und Raumaustauschfläche 4 angeordnet werden kann.
Hierdurch wird beim Kühlen der Raumdecke R Kälte nur nach oben geleitet.
[0023] Die Raumaustauschfläche 4 des Moduls 1 kann geschlossen oder gelocht ausgebildet sein, um ein Schall absorbierendes Element zu bilden. Dadurch, dass die Raumaustauschfläche 4 sich bis zum äusseren Rand des Moduls 1 erstreckt und den Lüftungskanal 10 in einem Abstand abdeckt, kann die gesamte Fläche der Raumaustauschfläche 4 Schall absorbierend ausgebildet bzw. als akustisch wirksame Fläche ausgenutzt werden.
[0024] Die Modulbauform der Klimatisierungseinrichtung hat den Vorteil, dass beispielsweise ein einzelnes Modul 1 an der Decke befestigt und an die Luft- sowie Kalt- bzw. Warmwasserversorgung angeschlossen werden kann, sodass das Modul 1 funktionsfähig ist, ohne dass weitere Massnahmen erforderlich sind.
Entsprechend kann ein Modul 1 auch vorgefertigt auf die Baustelle geliefert werden, sodass auf der Baustelle keine weiteren Montagearbeiten am Modul 1 erforderlich sind. Die einzelnen, für sich funktionsfähigen Module 1 für einen Deckenaufbau können somit nach und nach montiert werden.
[0025] Bei der Montage der Module ist, wenn der einen Rahmen bildende Lüftungskanal 10 montiert wird, die Lüftung sofort einsatzbereit. Wenn die Raumaustauschfläche 4 noch nicht in den Rahmen des Moduls 1 eingehängt sein sollte, kann nach Anschluss des Kreislaufes 3 sofort die Deckenkühlung in Betrieb genommen werden.
Nach Einhängen der Raumaustauschfläche 4 am Rahmen des Moduls 1 kann auch die Raumkühlung einsetzen, sobald der untere Kreislauf 2 angeschlossen ist.
[0026] Wenn die Raumaustauschfläche 4 abgenommen und z.B. im Werk nachträglich umgerüstet wird, beispielsweise indem mehrere Wärmeleitschienen und/oder andere Akustik-Dämmmatten aufgebracht werden, können während der Umrüstzeit die Funktionen Lüften und Kühlen der Raumdecke weiter in Betrieb bleiben. Entsprechend ist es auch möglich, ein Modul 1 ohne Raumaustauschfläche 4 zum Lüften und Kühlen der Raumdecke zu betreiben.
Eine Grundkühlleistung kann durch den auf der Oberseite des Lüftungskanals verlegten Kreislauf 3 erbracht werden in Verbindung mit kalter Luft im Lüftungskanal 10, ohne dass die Raumaustauschfläche 4 an diesem Aufbau eingehängt ist.
[0027] Ein Vorteil der beschriebenen Bauform ist, dass der Lüftungskanal 10 vollständig getrennt von der Heiz- und Kühlfunktion ist, sodass Lüftung einerseits und Heizen/Kühlen andererseits völlig unabhängig voneinander betrieben werden können.
Dabei kann aufgrund der voneinander getrennten Kreisläufe 2 und 3 durch Warmwasser im unteren Kreislauf 2 eine Heizleistung erbracht werden, während eine Heizung der Raumdecke entfallen kann.
[0028] Die Modulbauform nach der vorliegenden Erfindung bezieht sich nicht nur auf die Ausgestaltung eines einzelnen Moduls, sondern auch auf dessen modular aufgebaute Funktionsweise, weil die einzelnen Funktionen unabhängig voneinander betrieben werden können, beispielsweise Lüften und/oder Kühlen.
Diese modulare Funktionsweise wird auch durch die voneinander unabhängigen Kreisläufe 2 und 3 unterstützt.
[0029] Die modulare Funktionsweise eines Moduls 1 hat auch den Vorteil, dass bei einer Decke, die aus einer Vielzahl von Modulen 1 aufgebaut ist, einzelne Abschnitte der Decke in anderer Weise betrieben werden können als ein anderer Abschnitt der Decke, beispielsweise indem auf einem Abschnitt mit Sonneneinstrahlung im Raum die Kühlleistung erhöht wird gegenüber einem im Schatten liegenden Abschnitt. Dabei können in Abhängigkeit von einem Temperatursensor die Module abschnittsweise gesteuert werden.
[0030] Es sind verschiedene Abwandlungen der beschriebenen Bauform möglich.
So kann die Leitungsführung des unteren Kreislaufs 2 und/oder des oberen Kreislaufs 3 je nach den Abmessungen des Moduls und des Luftführungskanals 10 in Windungen oder in parallelen Strängen ausgebildet werden. Weiterhin können die Wärmeleitprofile 5 eine andere als die dargestellte Plattenform mit einer U-förmigen Aufnahme 5a bzw. 6a für die Leitungsabschnitte haben.
[0031] Die Deckenaustauschfläche 7 kann gegenüber der in den Fig. 2 und 3 wiedergegebenen Ausführungsform vergrössert ausgebildet sein, indem die Oberseite des Lüftungskanals 10 in Richtung auf die Innenseite des Moduls verlängert wird, sodass die Leitungen des oberen Kreislaufs 3 auch auf diesem Bereich der Deckenaustauschfläche 7 angeordnet werden können.
[0032] Es ist auch eine Ausführungsform möglich, bei der der Rahmen, der in den Fig.
1 bis 4 durch den Lüftungskanal 10 wiedergegeben ist, durch einen nach unten offenen U-Querschnitt ausgebildet ist. Bei einer solchen Ausführungsform kann die Unterseite des Lüftungskanals 10 durch die Raumaustauschfläche 4 gebildet werden, die so eingehängt wird, dass sie den nach unten offenen U-Querschnitt des Rahmens auf der Unterseite abdeckt.
[0033] Weiterhin ist es möglich, ein Modul 1 so auszubilden, dass nur die Funktionen Heizen und Kühlen erfüllt werden. Bei einer solchen Ausführungsform kann der Rahmen im Querschnitt durch ein nach unten offenes U gebildet werden, wobei in einem Abstand von der unteren offenen Seite dieses U-förmigen Rahmens die Raumaustauschfläche 4 angeordnet wird.
Ein Lüftungskanal ist bei einer solchen Bauform nicht vorgesehen.
[0034] Auf der Innenseite der Raumaustauschfläche 4 kann Mineralwolle odei ein anderes Wärme isolierendes und/oder akustisch wirksames Material angeordnet werden.
[0035] Das Modul 1 wird zweckmässigerweise nahe an der Raumdecke R montiert, vorzugsweise in einem Abstand von 10 bis 20 mm zwischen Unterseite der Raumdecke und Oberseite der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel oben liegenden Leitungsschleife 3, wobei die Wärmeübertragung durch Strahlung und Konvektion zwischen Deckenaustauschfläche 7 bzw.
Kreislauf 3 und Raumdecke R erfolgt.
[0036] Es ist auch möglich, bei einer aus mehreren Modulen 1 aufgebauten Heiz- und Kühldecke einzelne Module 1 abklappbar auszubilden.
[0037] Die Halterungen 1.1 eines einzelnen Moduls 1 können zweckmässigerweise auch in der Höhe einstellbar ausgebildet werden, um Bautoleranzen auszugleichen.
[0038] Die Module 1 können in optisch ansprechender Form gestaltet werden, wobei jedes Modul die Funktionen Heizen, Kühlen und Lüften erfüllt.
Anstelle einer Luftzufuhr zum Lüftungskanal 10 kann auch eine Luftabsaugung über die Anschlussöffnung 10.1 des Lüftungskanals vorgenommen werden.
[0039] Durch die rahmenförmige Bauweise eines Moduls 1 kann auch in einfacher Weise ein Beleuchtungselement innerhalb eines Moduls 1 integriert werden.
[0040] Weiterhin kann insbesondere im Lüftungskanal 10 auch ein Kabelkanal integriert werden, durch den Kabel zu anderen Einrichtungen verlegt werden können. Der Lüftungskanal wird zweckmässigerweise als Aluminiumstrangzugprofil ausgebildet.
[0041] Es sind auch verschiedene Anordnungen von Lüftungsöffnungen am Lüftungskanal 10 möglich.
Der Lüftungskanal 10 kann einen Rechteckquerschnitt haben, wobei auf der Oberseite, d.h. auf der Deckenaustauschfläche 7 Luftauslassöffnungen ausgebildet sein können.
[0042] Ebenso ist es möglich, auf der Unterseite des Lüftungskanals 10 Luftaustrittsöffnungen vorzusehen.
[0043] Insbesondere ist es auch möglich, den Raum unter dem Lüftungskanal 10 gegenüber dem Innenraum des Moduls abzutrennen und die Raumaustauschfläche 4 in diesem Bereich 4a mit Luftaustrittsöffnungen zu versehen, wie dies Fig. 9 als Beispiel zeigt. Dabei können auch anstelle der Unterseite Luftauslassöffnungen seitlich an dem nach oben abgewinkelten Rand der Raumaustauschfläche 4a ausgebildet sein.
[0044] Anstelle der beschriebenen Drei- bzw.
Sechs-Wege-Ventile können auch andere Steuerelemente für die Fluidströmung vorgesehen werden, die eine stetige Änderung des Volumenstroms zulassen.
[0045] Die beschriebene Klimatisierungseinrichtung kann nicht nur als Deckenelement, sondern auch als Wandelement eingesetzt werden.
The invention relates to a device for conditioning a room according to the preamble of claim 1.
A device of this type is known from EP 1 862 742, in which two line sections lying in a ceiling element are arranged in series so that a first line section is thermally coupled to a space-facing space exchange surface and the second line section downstream of the first line section is thermally coupled to a ceiling replacement surface, which faces the ceiling.
While in the operating phases of cooling the first line section and the second line section are flowed through in succession of cold water, in intermediate phases to allow a pre-cooling of the ceiling while avoiding hypothermia of the room by switching a three-way valve, the cold water through a bypass line bypassing the first line section directly into the second Conducted section so that only the ceiling replacement surface is cooled.
In this case, cold water flows first through the upper conduit section, which is thermally coupled to the ceiling replacement surface, and then through the lower conduit section back into the return.
In one known from EP 1 422 482 design with series-connected lower and upper line sections, one hopes a greater temperature spread of the flow and the return temperature in the lower line section, which is thermally coupled to the space exchange surface when the volume flow of the cold water in the night is reduced.
The problem is that the power consumption of a concrete ceiling per unit time at night is quite small and also the room temperature is only 3 to 4 K higher than the cold water temperature, so that a hypothermia of the room can not be prevented with the result that following the Night operation requires heating of the room to compensate for hypothermia or the concrete ceiling can not be charged throughout the night.
The invention has the object of providing an air conditioning device of the type described in such a way that their control can be better adapted to the requirements of the room air conditioning.
This object is achieved by the features in the characterizing part of claim 1.
Characterized in that the upper and the lower line section are formed as separate circuits, for example, at night only the ceiling can be cooled, while no flow takes place through the lower circuit with thermal coupling to the space exchange surface. The fact that the two circuits are designed completely independent of each other, the two circuits can be operated independently of each other in different load ranges. This results in a better adaptation to the requirements of the room air conditioning.
The invention will be explained in more detail for example with reference to the drawing. Show it
<Tb> FIG. 1 <sep> is a schematic plan view of a ceiling module with separate circuits,
<Tb> FIG. 2 <sep> is a sectional view along the line I-I in Fig. 1,
<Tb> FIG. 3 <sep> is a sectional view along the line II-II in Fig. 1,
<Tb> FIG. 4 is a perspective view of a corner part of the frame-shaped ventilation duct of the module,
<Tb> FIG. 5 <sep> is a schematic circuit diagram for explaining the control,
<Tb> FIG. 6 <sep> is a diagram illustrating the heating and cooling operation,
<Tb> FIG. 7 <sep> another arrangement of the controls,
<Tb> FIG. 8 <sep> another modification of the arrangement of the controls, and
<Tb> FIG. 9 <sep> a modified embodiment in the region of the ventilation duct.
Fig. 1 to 3 show a module 1 of a ceiling element, which, as shown in FIGS. 2 and 3, by means of retaining elements, such as retaining rails 1.1, is attached to a ceiling R, which is usually made of concrete. In the module 1 two independent circuits 2 and 3 are arranged, of which the lower circuit 2 is shown schematically by a lower loop and the upper circuit 3 by an upper power loop, which on one side of the module 1 respectively with a port 2.1 or 3.1 are provided, which are conveniently on a plane, as the view in Fig. 2 shows.
The line loop of the lower circuit 2 is thermally coupled to a space exchange surface 4 by line sections of this line loop are laid in plate-shaped Wärmeleitprofilen 5 on profile approaches 5a on the one hand a good Wärmeleitkontakt with the line loop and on the plate surface on the other hand make a good Wärmeleitkontakt with the space exchange surface 4. The line loop of the upper circuit 3 may also be routed to line sections in plate-shaped Wärmeleitprofilen that produce by Profilansätze 6 a good Wärmeleitkontakt on the one hand with the line loop and on the other hand, the ceiling R facing the ceiling replacement surface 7 of the module 1, by which heat by radiation and convection on the Room ceiling R is transferred.
In Fig. 1 to 3, the profile projections 6a are arranged directly on the top of a ventilation duct 10, which forms the ceiling replacement surface 7.
Fig. 5 shows schematically the preferred control of the two separate circuits 2 and 3. The upper circuit 3 is connected by a feed line 31.1, in which a through valve 31 is disposed to the reproduced by a solid line central cold water supply line K (cold water supply) connected. A return line 32 is represented by a dashed line leading from the circuit 3 to the central cold water return line.
The lower circuit 2 is connected via a three-way valve 21 in a Vollaufleitung 21.1 both to the flow line of a central hot water supply H via a line section 21.1b and to the flow line of the central cold water supply K via a line section 21.1a. From the lower circuit 2, a return line 22.1 via a three-way valve 22 also via two line sections 22.1a and 22.1b leads to the return of the central hot water and cold water line H and K.
By this control of the two separate circuits 2 and 3, for example, in the night mode, the upper circuit 3 for cooling the ceiling R can be flowed through by opening the through-valve 31 with cold water, while the lower circuit 2 does not flow through by closing the valve 21 of cold water becomes.
This is shown in Fig. 6 by the position b, wherein in Fig. 6, the two valves 21 and 22 are shown as a unit, which are conveniently formed in a practical embodiment as a unit in the form of a six-way valve, so only a drive for the two valves 21 and 22 is required.
For maximum cooling of the space, the two valves 21 and 22 assume the reproduced in Fig. 5 position corresponding to the position a in Fig. 6, wherein a constant transition between 100% and 0% cooling possible by intermediate positions of the valves is.
Fig. 6 shows in the position c, the maximum heating position of the two valves 21, 22nd
The passage valve 31 is closed in the heating mode, so that no flow takes place in the upper circuit 3.
Fig. 7 shows a modified embodiment of the control of the two circuits 2 and 3 with three three-way valves, of which the valves 23 and 24, in turn, suitably form a unit as a six-way valve by acting together according to the in Fig. 5 reproduced scheme can be switched. The connected to the flow VL of the central hot water and cold water line H and K valve 23 is a three-way valve 25 downstream, which supplies the lower circuit 2 and the upper circuit 3 with cold water in the switching position shown in Fig. 7.
The represented by a dashed line return RL from the two circuits 2 and 3 is merged and passed to the valve 24, which establishes the connection with the central return line H and K.
In this driving, in a daytime switching, when the room temperature is increasing, and may be e.g. to a maximum temperature of 26 deg. C moves the unit from the valves 23, 24 to the position shown in Fig. 7 again, which corresponds to the position a of Fig. 6, and the valve 25 are brought to the reproduced in Fig. 7 position, so that 100% Cooling is set.
If the room temperature has a falling tendency and differs from the maximum temperature of 26 deg. C in the direction of the minimum temperature of e.g. 21 deg.
C moves, for example, the valve 25 can be brought into an intermediate division, in which the lower circuit 2 is flowed through with about 50% of the volume flow and the upper circuit 3 with about 75%. This is usually sufficient to stop the falling temperature in the room. If this is not sufficient, the unit from the valves 23 and 24 can be throttled steadily, whereby the water volume flow through the lower circuit 2 is reduced faster than in the upper circuit 3, so that the ceiling R can be charged at this time with hardly reduced power ,
In the case of night service, the two valves 23, 24 assume the position a in Fig. 6, while the third three-way valve 25 is switched so that the cold water supply only to the upper circuit 3, but not to the lower circuit 2 leads.
In most cases, this does not overcool the room at night, if only the ceiling R is cooled. However, should a minimum predetermined room temperature, for example, 21 deg. C can be undershot at night, it may be provided by a program associated with a temperature sensor program control to throttle the valves 23 and 24.
Fig. 8 shows a further modification of the control of the separate circuits 2 and 3, wherein instead of the three-way valve 25 in Fig. 7, a through valve 26 is provided in the flow line VL to the lower circuit 2. The switching positions of the valves 23 and 24 in turn correspond to those shown in Fig. 6.
By closing the passage valve 26, the lower circuit 2 can be completely separated from the upper circuit 3, for example, when in the night mode, only the upper circuit 3 is to cool the ceiling R.
The water volume flow through the passage valve 26 can be controlled in dependence on the room temperature, while the upper circuit 3 takes without additional valve control cold water from the flow line VL. The lower circuit 2 can be controlled in this arrangement by the valve 26 always steadily, without this having a significant impact on the upper circuit 3.
In order to prevent hypothermia of the room, a program for controlling the two unitized as a unit valves 23 and 24 may be provided, after which the two valves 23, 24 close when a room temperature of, for example, 21 deg.
C is below.
In a corresponding manner, a heating operation can be controlled, as shown in FIG. 6, wherein as in the cooling operation, a continuous change in the temperature control by continuous adjustment of the valves is possible.
A module 1 with the two separate circuits 2 and 3 may be formed in various ways. Preferably, the module 1 has the structure shown in FIGS. 1 to 3, in which a ventilation channel 10 closed in cross-section forms a frame of the module 1. This hollow frame is provided on the side of the line connections 2.1 and 3.1 of the lower and upper circuit 2 and 3 with a connection opening 10.1, can be introduced through the air from a source not shown in the ventilation duct 10, which cooled to a predetermined temperature or can be heated.
On the outer circumference of the frame-shaped ventilation duct 10 air outlet openings 11 are formed, which are directed upward in the illustrated embodiment, as indicated by arrows in Fig. 2 and reproduced in the plan view of FIG.
The cross-sectional shape of the ventilation duct 10 is suitably approximately rectangular and it has on the outer periphery on the side facing the room a web-shaped extension 102, on the upper side of the air outlet openings 11 are formed and the outer edge is pulled slightly upwards, so that the Room exchange surface 4 in the form of a sheet metal element with angled edges can be mounted on this edge 10.3.
FIG.
4 shows a corner section of the ventilation channel 10 in a view obliquely from above, wherein two parallel line sections of the upper circuit 3 are laid on the upper side of the ventilation channel 10 in line receiving sections or profiled shoulders 6a, which can be mounted directly on the upper side of the ventilation channel 10 , Without a plate-shaped part is provided, as shown in Fig. 1 and 2 on the Wärmeleitprofilen 5.
The ventilation duct 10 is completely covered by the space exchange surface 4 from below, the underside of the ventilation duct 10 preferably has a distance from the space exchange surface 4, so that, for example mineral wool or other Wärmeisoliermaterial and / or acoustically effective material between the ventilation duct 10 and space exchange surface. 4 can be arranged.
As a result, when cooling the ceiling R cold is directed upwards.
The space exchange surface 4 of the module 1 may be formed closed or perforated to form a sound-absorbing element. The fact that the space exchange surface 4 extends to the outer edge of the module 1 and the ventilation duct 10 covers at a distance, the entire surface of the space exchange surface 4 can be formed absorbing sound or exploited as an acoustically effective surface.
The modular design of the air conditioning device has the advantage that, for example, a single module 1 attached to the ceiling and can be connected to the air and cold or hot water supply, so that the module 1 is functional without further action is required.
Correspondingly, a module 1 can also be delivered prefabricated to the construction site, so that no further assembly work on the module 1 is required on the construction site. The individual functional modules 1 for a ceiling construction can thus be gradually assembled.
When installing the modules, when the frame forming a ventilation duct 10 is mounted, the ventilation immediately ready for use. If the room exchange area 4 should not be suspended in the frame of the module 1, the ceiling cooling can be taken immediately after connection of the circuit 3 in operation.
After hanging the space exchange surface 4 on the frame of the module 1 and the room cooling can use as soon as the lower circuit 2 is connected.
When the space exchange area 4 is removed and e.g. In the factory is retrofitted, for example, by several heat conduction and / or other acoustic insulation mats are applied, the ventilation and cooling functions of the ceiling can remain in operation during the changeover. Accordingly, it is also possible to operate a module 1 without space exchange surface 4 for ventilating and cooling the ceiling.
A basic cooling capacity can be provided by the circuit 3 laid on the upper side of the ventilation duct in conjunction with cold air in the ventilation duct 10, without the space exchange surface 4 being suspended from this structure.
An advantage of the described design is that the ventilation duct 10 is completely separate from the heating and cooling function, so that ventilation on the one hand and heating / cooling on the other hand can be operated completely independently.
It can be provided by hot water in the lower circuit 2, a heating power due to the separate circuits 2 and 3, while heating the ceiling can be omitted.
The modular design according to the present invention relates not only to the design of a single module, but also to its modular design, because the individual functions can be operated independently, for example, ventilation and / or cooling.
This modular operation is also supported by independent circuits 2 and 3.
The modular operation of a module 1 also has the advantage that in a ceiling, which is composed of a plurality of modules 1, individual sections of the ceiling can be operated in a different manner than another section of the ceiling, for example by on a Sunlight section in the room, the cooling capacity is increased compared to a shaded section. In this case, depending on a temperature sensor, the modules can be controlled in sections.
Various modifications of the described design are possible.
Thus, the routing of the lower circuit 2 and / or the upper circuit 3 can be formed depending on the dimensions of the module and the air duct 10 in turns or in parallel strands. Furthermore, the Wärmeleitprofile 5 may have other than the illustrated plate shape with a U-shaped receptacle 5a and 6a for the line sections.
The ceiling replacement surface 7 may be formed enlarged compared to the reproduced in FIGS. 2 and 3 embodiment by the top of the ventilation duct 10 is extended towards the inside of the module, so that the lines of the upper circuit 3 also in this area Ceiling exchange surface 7 can be arranged.
It is also an embodiment possible in which the frame, which in Figs.
1 to 4 is represented by the ventilation duct 10, is formed by a downwardly open U-section. In such an embodiment, the underside of the ventilation duct 10 can be formed by the space exchange surface 4, which is suspended so that it covers the downwardly open U-section of the frame on the underside.
Furthermore, it is possible to form a module 1 so that only the functions heating and cooling are met. In such an embodiment, the frame may be formed in cross-section by a downwardly open U, wherein at a distance from the lower open side of this U-shaped frame, the space exchange surface 4 is arranged.
A ventilation duct is not provided in such a design.
On the inside of the space exchange surface 4 mineral wool odei another heat insulating and / or acoustically effective material can be arranged.
The module 1 is conveniently mounted close to the ceiling R, preferably at a distance of 10 to 20 mm between the underside of the ceiling and the top of the illustrated embodiment overhead line loop 3, wherein the heat transfer by radiation and convection between the ceiling exchange surface. 7 respectively.
Circuit 3 and ceiling R takes place.
It is also possible to form individual modules 1 hinged at a built-up of several modules 1 heating and cooling ceiling.
The brackets 1.1 of a single module 1 can conveniently be made adjustable in height to compensate for building tolerances.
The modules 1 can be designed in visually appealing form, each module fulfills the functions heating, cooling and ventilation.
Instead of an air supply to the ventilation duct 10 and an air extraction via the connection opening 10.1 of the ventilation duct can be made.
Due to the frame-shaped construction of a module 1, a lighting element can be integrated within a module 1 in a simple manner.
Furthermore, in particular in the ventilation duct 10, a cable channel can be integrated, can be routed through the cable to other facilities. The ventilation duct is expediently designed as an aluminum extruded profile.
Various arrangements of ventilation openings on the ventilation duct 10 are also possible.
The ventilation duct 10 may have a rectangular cross-section, wherein on the upper side, i. 7 air outlet openings may be formed on the ceiling replacement surface.
It is also possible to provide 10 air outlet openings on the underside of the ventilation duct.
In particular, it is also possible to separate the space below the ventilation duct 10 with respect to the interior of the module and to provide the space exchange surface 4 in this area 4a with air outlet openings, as shown in FIG. 9 as an example. In this case, instead of the underside, air outlet openings may be formed laterally on the upwardly angled edge of the space exchange surface 4a.
Instead of the described three- or
Six-way valves may also be provided with other fluid flow controls that allow a steady change in the flow rate.
The described air conditioning device can be used not only as a ceiling element, but also as a wall element.