CH708016A1 - Klimaelement. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Klimaelement. Auf einer Lochplatte (1), welche einen mit einem Stutzen zur Zufuhr von Kühlluft versehenen Kasten an einer Unterseite begrenzt, liegt ein nach zwei aufeinander senkrechten Richtungen gewelltes profiliertes Blech (5) auf, welches an über seine Fläche verteilten Verbindungsstellen (6) mit der Lochplatte (1) z.B. Ultraschall-verschweisst ist. Es ist höchstens 0,5 mm dick und mit über seine Fläche verteilten Mikroperforationen, z.B. Schlitzen von höchstens 0,3 mm Breite, versehen. Das Klimaelement weist eine hohe mechanische Stabilität und hervorragende Geräuschdämpfung auf. Bei einer anderen Ausführung ist ein Rohr zur Durchleitung einer Kühlflüssigkeit grösstenteils zwischen der Lochplatte und dem nach einer Richtung gewellten profilierten Blech geklemmt. An einen Deckel, der auf dem profilierten Blech aufliegt, schliesst eine Phasenübergangsschicht an, die ganz oder teilweise aus einem Phasenübergangsmaterial besteht.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft ein Klimaelement, wie sie vor allem zum Kühlen von Räumen eingesetzt werden.

Stand der Technik

[0002] Ein gattungsgemässes Klimaelement ist etwa aus EP 0 769 659 A1 bekannt. Dort sind an einer Rückseite der Lochplatte Schienen angeordnet mit einem Kanal, der einen Abschnitt eines Rohres zur Führung von Kühlflüssigkeit aufnimmt. Diese an sich bewährte Lösung ist ziemlich aufwendig. Ausserdem kann gute Schalldämpfung im Raum nur erzielt werden, wenn der nicht von den Schienen belegte Teil der Rückseite der Lochplatte von einem Akustikvlies bedeckt ist. Luftzufuhr oder -austausch durch die Lochplatte hindurch ist daher kaum möglich. Die Kühlwirkung beruht lediglich auf Strahlungsaustausch zwischen dem Raum und der Lochplatte.

[0003] Aus EP 1 078 205 A1 ist ein Klimaelement bekannt, das einen Kasten bildet, welcher raumseitig durch ein mit Mikroperforationen versehenes ebenes Blech begrenzt wird und an einer Rückseite eine Öffnung aufweist, durch welche gekühlte Zuluft eingeleitet wird, die durch die Öffnungen im Blech in den Raum strömt und diesen kühlt. Diese Kühlwirkung wird durch Strahlungsaustausch zwischen dem Raum und dem von der Zuluft gekühlten Blech ergänzt. Auch mit diesem an sich bewährten Klimaelement ist nur eine geringe Geräuschdämpfung erzielbar.

Darstellung der Erfindung

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gattungsgemässes Klimaelement anzugeben, das eine gute Kühlwirkung mit guten Lärmdämpfungseigenschaften verbindet.

[0005] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst.

[0006] Das erfindungsgemässe Klimaelement erlaubt einen Austausch von gekühlter Luft mit dem Raum, aber auch Kühlung desselben durch Strahlungsaustausch und weist zugleich sehr gute akustische Eigenschaften auf. Diese werden erzielt, ohne dass ein Akustikvlies eingesetzt werden müsste, das stets einen zusätzlichen Montageschritt erfordert, Wärmeübergang und Luftaustausch behindert und leicht verschmutzen kann. Das erfindungsgemässe Klimaelement ist ausserdem mechanisch sehr stabil und kostengünstig herstellbar.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0007] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren, welche lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellen, näher erläutert. Es zeigen <tb>Fig. 1a<SEP>eine Draufsicht auf einen unteren Teile eines erfindungsgemässen Klimaelements gemäss einer ersten Ausführungsform, <tb>Fig. 1b<SEP>einen Schnitt durch das Klimaelement gemäss der ersten Ausführungsform entsprechend B-B in Fig. 1a , <tb>Fig. 1c<SEP>vergrössert einen Ausschnitt C aus Fig. 1b , <tb>Fig. 1d<SEP>einen Schnitt durch das Klimaelement gemäss der ersten Ausführungsform entsprechend D-D in Fig. 1a , <tb>Fig. 1e<SEP>vergrössert einen Ausschnitt E aus Fig. 1d , <tb>Fig. 2a<SEP>eine Draufsicht auf einen unteren Teil eines erfindungsgemässen Klimaelements gemäss einer zweiten Ausführungsform, <tb>Fig. 2b<SEP>einen Schnitt durch das Klimaelement gemäss der zweiten Ausführungsform entsprechend B-B in Fig. 2a , <tb>Fig. 2c<SEP>vergrössert einen Ausschnitt C aus Fig. 2b .

Wege zur Ausführung der Erfindung

[0008] Gemäss einer ersten Ausführungsform (Fig. 1a - e ) ist das Klimaelement als kastenartiges Luftkühlelement ausgebildet. Es weist an einer Unterseite eine rechteckige Lochplatte 1 auf, die vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Aluminium besteht und deren gewöhnlich lackierte Vorderseite dem zu kühlenden oder zu heizenden Raum zugewandt ist. An die Ränder der Lochplatte 1 schliessen Seitenwände 2 an. An einer Oberseite wird das Klimaelement durch einen zur Lochplatte 1 parallelen Deckel 3 verschlossen. Er trägt einen mittigen Stutzen 4, ah welchen eine Leitung zur Zuführung von - gewöhnlich gekühlter - Zuluft anschliessbar ist. Statt des Stutzens kann aber auch eine Zuluftöffnung in einer Seitenwand vorgesehen sein, u.U. ausserdem eine gegenüberliegende Abluftöffnung, sodass mehrere Klimaelemente hintereinandergeschaltet werden können.

[0009] An der Rückseite der Lochplatte 1 ist ein profiliertes Blech 5, vorzugsweise aus Aluminium oder Kupfer, angeordnet, das die besagte Rückseite zur Gänze bedeckt und an über die Fläche des profilierten Blechs 5 verteilten Verbindungsstellen 6 (in Fig. la, b durch gefüllte Kreise dargestellt) mit der Rückseite der Lochplatte 1 verbunden ist. Die Verbindungen sind vorzugsweise durch Ultraschall- oder Laser-Schweissen hergestellt, doch kann es sich auch um Klebestellen handeln. Vom Deckel 3 ist das profilierte Blech 5 beabstandet.

[0010] Das profilierte Blech 5 ist verhältnismässig dünn -vorzugsweise nicht dicker als 0,5 mm - und nach zwei Richtungen, die einen rechten Winkel einschliessen, gewellt. An durch Punkte angedeuteten einander kreuzenden Wellentälern 7, die Erhebungen mit Kuppen 8 (in Fig. 1a jeweils mit einem Kreuz bezeichnet) voneinander trennen, liegt das profilierte Blech 5 mit einer Vorderseite an der Rückseite der Lochplatte 1 an. Dort liegen demgemäss auch, z.B. an Kreuzungspunkten, die Verbindungsstellen 6. Der Abstand senkrecht zur Lochplatte 1 zwischen der Vorderseite des profilierten Blechs 5 in den Wellentälern 7 und dessen Rückseite an den Kuppen 8, also die Erstreckung des profilierten Blechs 5 senkrecht zur Ebene der Lochplatte 1, beträgt vorzugsweise zwischen 8mm und 15mm.

[0011] Die Profilierung kann auch anders als dargestellt ausgebildet sein, z.B. mit einander in einem spitzen Winkel kreuzenden Wellentälern oder mit noppenartigen Erhebungen, die durch ein Netz von sich verzweigenden Tälern voneinander getrennt sind usw.. Wesentlich ist, dass das profilierte Blech uneben ist derart, dass es, wenn es auf einer ebenen Fläche aufliegt, dieselbe nicht durchgehend, sondern an über die Fläche verteilten Punkten, Linien oder Flächenstücken berührt.

[0012] Das profilierte Blech 5 weist gleichmässig über seine Fläche verteilte Mikroperforationen auf, d.h. Perforationen, deren Abmessungen mindestens nach einer Richtung nicht grösser sind als die Dicke des profilierten Blechs 5. Es kann sich dabei etwa um Löcher handeln, deren Durchmesser vorzugsweise höchstens 0,3mm beträgt oder auch um Schlitze, bei denen wiederum vorzugsweise die Breite höchstens 0,3 mm beträgt und die Länge z.B. zwischen 1 mm und 3 mm. Der Lochanteil kann etwa zwischen 0,1% und 5% liegen.

[0013] Durch die über die ganze Fläche verteilten Verbindungsstellen 6 ist die Lochplatte 1 in Verbindung mit dem profilierten Blech 5 mechanisch sehr belastbar, insbesondere sehr biegesteif. Aufgrund der Mikroperforationen des profilierten Blechs weist das Klimaelement auch hervorragende akustische Eigenschaften auf. Auch ohne den Einsatz von weichen dämpfenden Materialen wie etwa einem Akustikvlies, die stets verschmutzungsanfällig sind, wird über den ganzen massgeblichen Frequenzbereich eine hohe Geräuschdämpfung erzielt. Dennoch ist es möglich, die akustischen Eigenschaften weiter zu verbessern, indem im Zwischenraum zwischen der Lochplatte 1 und dem profilierten Blech 5 ein akustisch aktives Dämpfungsmaterial vorgesehen ist. Vorzugsweise füllt dasselbe den Zwischenraum nur teilweise aus, derart, dass ausreichend Durchlässe für Luftströmung frei bleiben. In jedem Fall bewirkt Schall beim erfindungsgemässen Klimaelement eine Selbstreinigung, da durch akustische Schwingungen allfällig auf dem profilierten Blech 5 abgelagerte Partikel abgestossen werden.

[0014] Klimaelemente wie das beschriebene werden gewöhnlich als Deckenelemente eingesetzt und knapp unter einer Raumdecke so aufgehängt, dass sie dieselbe lückenlos bedecken. Zur Kühlung wird gekühlte Zuluft durch den Stutzen 4 in den von der Lochplatte 1, den Seitenwänden 2 und dem Deckel 3 umschlossenen Hohlraum eingeleitet, welche dann langsam durch das profilierte Blech 5 und die Lochplatte 1 in den Raum absinkt, wobei die Strömung durch die geringe Breite der Mikroperforationen im profilierten Blech 5 auf Werte begrenzt wird, welche die Ausbildung störender kompakter Kaltluftströme nicht zulässt. Zugleich wird die Lochplatte 1 auf Temperaturen gekühlt, die tiefer als die Raumtemperatur ist. So wird der Raum zusätzlich durch Strahlungsaustauch mit den Lochplatten gekühlt. Auf diese Weise kann insgesamt eine hohe Kühlwirkung erzielt werden, ohne dass störende Zugserscheinungen aufträten. Das Klimaelement kann auch durch Einleitung von geheizter Zuluft zum Heizen eingesetzt werden.

[0015] Gemäss einer zweiten Ausführungsform (Fig. 2a - c ) ist das Klimaelement als ebenfalls kastenartiges Flüssigkeitskühlelement ausgebildet, dessen Kühlwirkung überwiegend auf Strahlungsaustausch mit dem Raum beruht.

[0016] Es weist ebenfalls an einer Unterseite eine rechteckige Lochplatte 1 auf, die vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Aluminium besteht und deren gewöhnlich lackierte Vorderseite dem zu kühlenden oder zu heizenden Raum zugewandt ist. An die Ränder der Lochplatte 1 schliessen Seitenwände 2 an. Ein zur Lochplatte 1 paralleler, unterhalb der oberen Ränder der Seitenwände 2 durchgehender Deckel 3 verschliesst einen kastenartigen unteren Teil des Klimaelements an der Oberseite.

[0017] An der Rückseite der Lochplatte 1 ist wiederum ein profiliertes Blech 5, vorzugsweise aus Aluminium oder Kupfer, angeordnet, das die besagte Rückseite zur Gänze bedeckt und an über die Fläche des Blechs verteilten Verbindungsstellen 6 (in Fig. 2a wieder durch gefüllte Kreise dargestellt) mit der Rückseite der Lochplatte 1 verbunden ist. Die Verbindungen sind wiederum vorzugsweise durch Ultraschall- oder Laser-Schweissen hergestellt, doch kann es sich auch um Klebestellen handeln.

[0018] Das profilierte Blech 5 ist in diesem Fall nur nach einer ersten Richtung gewellt, in der sich demnach Wellentäler 7 und Wellenkämme 8 ́ abwechseln, die jeweils in einer auf die erste Richtung senkrechten zweiten Richtung durchlaufen. Im Übrigen kann das profilierte Blech gleich ausgebildet sein wie weiter oben im Zusammenhang mit dem Klimaelement gemäss der ersten Ausführungsform beschrieben.

[0019] Das Klimaelement umfasst ausserdem ein mäanderförmiges Rohr 9 mit im Wesentlichen von einem Rand der Lochplatte 1 zum gegenüberliegenden Rand durchlaufenden geraden Abschnitten, die jeweils unter einem der Wellenkämme 8 ́ des profilierten Blechs 5 liegen und zwischen diesem und der Lochplatte 1 geklemmt sind. Sie sind durch kurze querverlaufende Abschnitte verbunden, welche durch Öffnungen im profilierten Blech 5 geführt sind.

[0020] Der Deckel 3 liegt auf dem profilierten Blech 5, d.h. auf den Wellenkämmen 8 ́ desselben auf und ist an über die Fläche desselben verteilten Verbindungsstellen 10 (in Fig. 2a durch leere Kreise bezeichnet) mit ihm verbunden. An der Oberseite des Deckels 3 schliesst eine Phasenübergangsschicht 11 an, welche ganz oder teilweise aus einem Phasenübergangsmaterial besteht. Sie füllt einen unten vom Deckel 3, seitlich von Teilen der Seitenwände 2 und oben von einer Deckwand 12 umschlossenen Hohlraum. Das Rohr 9 ist sowohl mit der Lochplatte 1 als auch mit dem Deckel 3 und über diesen mit der Phasenübergangsschicht 11 thermisch sehr eng gekoppelt.

[0021] Durch die Verbindungsstellen 6 zwischen der Lochplatte 1 und dem profilierten Blech 5 sowie die Verbindungsstellen 10 zwischen diesem und dem Deckel 3 ist das Klimaelement mechanisch wiederum äusserst stabil und biegesteif. Die mechanische Festigkeit wird durch das Rohr 9 noch verstärkt und kann durch Verbindungen zwischen diesem und der Lochplatte 1 oder dem profilierten Blech 5 oder beiden weiter erhöht werden. Die akustischen Eigenschaften sind wiederum hervorragend. Auch hier ist der Einsatz von akustisch dämpfenden Materialien zwar gewöhnlich nicht nötig, aber durchaus möglich, d.h. der Zwischenraum zwischen dem Lochblech 1 und dem perforierten Blech 5 kann ganz oder teilweise mit Dämpfungsmaterial gefüllt sein. Schall wird in jedem Fall nicht nur stark gedämpft, sondern bewirkt wiederum auch eine Reinigung des Klimaelements.

[0022] Klimaelemente der beschriebenen Art werden gewöhnlich ebenfalls als Deckenelemente eingesetzt und mit einigem Abstand unter einer Raumdecke 13 aufgehängt, meist so, dass sie dieselbe lückenlos verdecken. Zur Kühlung wird gekühlte Flüssigkeit, gewöhnlich Wasser oder Sole, durch die Klimaelemente geleitet, die meist zu mehreren hintereinandergeschaltet sind. Die Flüssigkeit durchströmt jeweils das Rohr 9 und kühlt die Lochplatte 1. Die Kühlung des Raumes erfolgt überwiegend durch Strahlungsaustausch mit der Vorderseite der Lochplatte 1, unterstützt durch freie Konvektion, d.h. die Abkühlung von aufsteigender Luft an der Lochplatte 1 und auch, indem sie durch die Lochplatte 1 dringt, direkt am Rohr 9 und am profilierten Blech 5.

[0023] Dank dem Phasenübergangsmaterial der Phasenübergangsschicht 11 ist es möglich, ausserhalb der Betriebszeiten, gewöhnlich nachts, die tieferen Aussentemperaturen auszunützen. Dazu wird die Phasenübergangsschicht gekühlt, sodass das Phasenübergangsmaterial einem exothermen Phasenübergang unterworfen wird, bei dem es viel Wärme an die Kühlflüssigkeit abgibt. Bei grossem Kühlbedarf, gewöhnlich tagsüber, unterstützt es dann die Kühlung, indem es beim umgekehrten endothermen Phasenübergang viel Wärme aufnimmt.

[0024] Das profilierte Blech kann wiederum anders ausgebildet sein als beschrieben, insbesondere auch nach zwei Richtungen gewellt sein, was allerdings den Herstellungsaufwand vergrössert, weil viele Durchführungen für das Rohr erforderlich sind. Die Verbindungsstellen zur Verbindung mit der Lochplatte und dem Deckel können anders verteilt sein als dargestellt. Die Phasenübergangsschicht 11 kann ganz aus Phasenübergangsmaterial bestehen oder auch aus einer Mischung oder einem Verbund von Phasenübergangsmaterial und einem gut wärmeleitendem Material wie etwa dünnen Metalldrähten, Metallschaum, Kohlefasern oder Graphit, das den Wärmeübergang zwischen dem Phasenübergangsmaterial und dem Deckel 3 verbessert. Die Phasenübergangsschicht und die Deckwand können auch fehlen, sodass sich das Klimaelement auch zum Heizen eignet. In diesem Fall kann auch der Deckel vom profilierten Blech beabstandet sein und der Kasten eine Öffnung aufweisen, durch die Zuluft eingeleitet werden kann, die sich am Rohr abkühlt, bevor sie durch die Lochplatte in den Raum absinkt.

Bezugszeichenliste

[0025] <tb>1<SEP>Lochplatte <tb>2<SEP>Seitenwände <tb>3<SEP>Deckel <tb>4<SEP>Stutzen <tb>5<SEP>profiliertes Blech <tb>6<SEP>Verbindungsstellen <tb>7<SEP>Wellentäler <tb>8<SEP>Kuppen <tb>8 ́<SEP>Wellenkämme <tb>9<SEP>Rohr <tb>10<SEP>Verbindungsstellen <tb>11<SEP>Phasenübergangsschicht <tb>12<SEP>Deckwand <tb>13<SEP>Raumdecke

Claims (16)

1. Klimaelement mit einer Lochplatte (1), dadurch gekennzeichnet, dass an einer Rückseite der Lochplatte (1) ein mit über seine Fläche verteilten Mikroperforationen versehenes profiliertes Blech (5) angeordnet und an über seine Fläche verteilten Verbindungsstellen (6) mit derselben verbunden ist.

2. Klimaelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das profilierte Blech (5) nach mindestens einer Richtung gewellt ist.

3. Klimaelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das profilierte Blech (5) nach mindestens zwei verschiedenen Richtungen gewellt ist, derart, dass es durch einander kreuzende Wellentäler (7) getrennte isolierte Erhebungen bildet.

4. Klimaelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das profilierte Blech (5) eine Dicke von höchstens 0,5 mm aufweist.

5. Klimaelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroperforationen als Löcher von höchstens 0,3mm Durchmesser oder als Schlitze von höchstens 0,3mm Breite ausgebildet sind.

6. Klimaelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lochanteil des profilierten Blechs (5) zwischen 0,1% und 5% liegt.

7. Klimaelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckung des profilierten Blechs (5) senkrecht zur Lochplatte (1) zwischen 8 mm und 15 mm beträgt.

8. Klimaelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das profilierte Blech (5) aus Aluminium oder Kupfer besteht.

9. Klimaelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das profilierte Blech (5) an den Verbindungsstellen (6) mit der Lochplatte Ultraschall- oder Laser-verschweisst ist.

10. Klimaelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum zwischen der Lochplatte (1) und dem profilierten Blech (5) ganz oder teilweise mit einem Dämpfungsmaterial gefüllt ist.

11. Klimaelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es einen an einer Seite von der Lochplatte (1) begrenzten Kasten bildet, mit an Seitenrändern der Lochplatte (1) anschliessenden Seitenwänden (2) und einem an die Seitenwände (2) anschliessenden Deckel (3).

12. Klimaelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (3) vom profilierten Blech (5) beabstandet ist und eine Öffnung zur Einleitung von Luft im Deckel (3) oder den Seitenwänden vorgesehen ist.

13. Klimaelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens ein Rohr (9) zur Durchleitung einer Flüssigkeit aufweist, welches an der Lochplatte (1) anliegt und mindestens teilweise vom profilierten Blech (5) bedeckt ist.

14. Klimaelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (3) an über seine Fläche verteilten Verbindungsstellen (10) mit dem profilierten Blech (5) verbunden ist.

15. Klimaelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das profilierte Blech (5) an den Verbindungsstellen (10) mit dem Deckel (3) Ultraschall- oder Laser-verschweisst ist.

16. Klimaelement nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Aussenseite des Deckels (3) eine ein Phasenübergangsmaterial enthaltende Phasenübergangsschicht (11) anschliesst.