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Die Erfindung betrifft eine Ventilatoreinrichtung, insbesondere eine Deckenventilatoreinrichtung, zur Wärmerückführung von Wärmeenergie von einem ersten Wärmeniveau auf ein zweites Wärmeniveau, insbesondere von einem Deckenniveau auf ein Bodenniveau, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Weiter betrifft die Erfindung ein Wärmerückführungssystem zur Wärmerückführung von Wärmeenergie von einem ersten Wärmeniveau auf ein zweites Wärmeniveau, insbesondere von einem Deckenniveau auf ein Bodenniveau, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
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Auch betrifft die Erfindung einen Raum, insbesondere eine Halle oder ein Raum mit einer größeren Distanz zwischen einem Boden und einer Decke nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
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Nicht zuletzt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Klimatisierung eines Raums gemäß dem Anspruch 10.
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Aus dem Stand der Technik sind allgemein Deckenventilatoren bekannt. Diese sind an einer Decke angebracht und befördern Luft von einer Ansaugseite in Richtung einer Druckseite. Ein Ventilator ist somit eine fremd angetriebene Strömungsmaschine, die mittels eines in einem Gehäuse rotierenden Laufrads ein gasförmiges Medium fördert und verdichtet und dabei bevorzugt zwischen Ansaug- und Druckseite ein Druckverhältnis zwischen 1 und 1,1 erzielt. Maschinen mit einem Druckverhältnis zwischen 1,1 und 3 sind Gebläse. Ventilatoren und Gebläse werden auch als Lüfter bezeichnet, insbesondere wenn sie zur Luftabsaugung vorgesehen sind. Im weiteren Sinne werden alle zu den Verdichtern gerechnet. Verdichter im engeren Sinn erzielen dagegen Druckverhältnisse von mehr als 3. Im Verhältnis zur Leistung erzielen Ventilatoren aufgrund des niedrigen Druckverhältnisses hohe Volumenströme, Gebläse wegen des mittleren Druckverhältnisses mittlere Volumenströme.
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Ohne Wärmerückführungssysteme steigt den physikalischen Gesetzen folgend Wärme nach oben – unabhängig welche Art der Wärmeerzeugung für die Heizung zum Heizen des betreffenden Raums eingesetzt wird.
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Herkömmliche Deckenlüfter ergeben eine vergleichsweise unbefriedigende Lösung: Bei hoher Drehzahl wird die Luft lediglich zentrisch nach unten geführt – die hohe Aufprallgeschwindigkeit am Boden lasst die nebenstehenden Warmluftschichten in kontraproduktiver Weise schneller nach oben steigen. Außerdem ergeben sich unangenehme Zuglufterscheinungen unter den Systemen. Bei niedriger Drehzahl wird der Luft zu wenig gezielte Bewegungsenergie gegeben und die Wärme steigt in halber Höhe schon wieder thermisch nach oben auf. Es ergibt sich keine homogene Wärmeverteilung. Von weiterem energetischem Nachteil ist der vergleichsweise hohe Stromverbrauch.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Ventilatoreinrichtung und ein verbessertes Wärmerückführungssystem zu schaffen, welche die vorgenannten Nachteile überwinden. Insbesondere ist es eine Aufgabe, eine Einrichtung zu schaffen, welche energetisch optimiert ein optimales Raumklima schafft.
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Diese und weitere Aufgaben werden ausgehend von einer Ventilatoreinrichtung gemäß Anspruch 1, einem Wärmerückführungssystem gemäß Anspruch 8, einem Raum gemäß dem Anspruch 9 und einem Verfahren gemäß dem Anspruch 10 in Verbindung mit deren Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben oder werden nachstehend im Zusammenhang mit der Beschreibung der Figuren angegeben.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass bei einer Ventilatoreinrichtung, insbesondere eine Deckenventilatoreinrichtung, zur Wärmerückführung von Wärmeenergie von einem ersten Wärmeniveau auf ein zweites Wärmeniveau, insbesondere von einem Deckenniveau auf ein Bodenniveau, umfassend eine Ventilatoreinheit mit einer Druckseite, vorgesehen ist, dass die Ventilatoreinrichtung druckseitig Strömungsleitmittel aufweist, welche eine durch die Ventilatoreinheit generierte Strömung umleiten.
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Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist eine gezielte Rückführung der Wärme von einem Deckenbereich oder einem ersten Wärmeniveau in den Bodenbereich oder ein zweites Wärmeniveau möglich. Ohne Zuglufterscheinungen wird dabei die Wärme rückgeführt und am Aufsteigen gehindert. Es ergibt sich ein angenehmes und homogenes Hallenklima. Durch die mit der Ventilatoreinrichtung eingesetzte Motorentechnologie mit elektronisch kommutiertem Motor verbrauchen die erfindungsgemäßen Einrichtungen überproportional weniger Strom als herkömmliche Deckenlüfter, bei wesentlich höherem Wirkungsgrad, weit höherer Luftleistung, geringerer Schallemission und ohne jegliche Zuglufterscheinungen. Die erfindungsgemäßen Strömungsleitmittel, insbesondere die als Turbulatordüse ausgebildete Turbolatoreinheit erlaubt auch die Durchdringung von komplexen Hochregalsystemen und wirkt hier gegen kühle Eckbereiche.
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Die Ventilatoreinrichtung ist beispielsweise als Deckenventilatoreinrichtung ausgebildet, insbesondere für Industrie- und Gewerbebauten sowie Hallen.
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Dabei bringt die Ventilatoreinrichtung eine erhebliche Heizkostenersparnis im Winter – bis zu 30% – hinzu kommen eine wesentlich geringere Laufzeit eines Heizsystems, eine individuelle, auf die jeweilige Halle oder Umgebung einstellbare, radiale Luftverteilung durch die Turbulatoreinrichtung und eine Vermeidung von negativen Zuglufterscheinungen für Menschen und Arbeitsprozesse. Insbesondere bewirken die Deckenventilatoreinrichtungen ein homogenes, angenehmes Klima in jeder Halle. Dies führt weiter zu geringeren Energiekosten, einem angenehmen, fußwarmen Arbeitsklima für die Mitarbeiter, der Erfüllung von Anforderungen der Energieeinsparverordnung (EnEV) zur Erlangung des Energieausweises für Hallengebäude und einem angenehmen Lüftungssystem im Sommer. Weitere Vorteile sind:
Eine stufenschaltbare Ausführung oder stufenlos regelbare Ausführung, energetisch optimierte Energiesparmotoren mit deutlich geringerem Stromverbrauch, Elektromotoren mit vollelektronisch kommutiertem Motor für geringsten Energieverbrauch und stufenlose 0–10 VDC Regelung über ein Potenziometer, eine Energiesparsteuerung und/oder bauseitige Regelsysteme, vollautomatischer Betrieb in Abhängigkeit des Temperaturunterschiedes zwischen Hallenboden und Deckenbereich, gekapselte Motorausführung – entwickelt für Hallengebäude und geschützt gegen Staub und Feuchte, spezielle Flügelgeometrie in Sicheltechnik für geringste Schallemission, daher auch für Verkaufsbereiche bestens geeignet, einstellbare Turbulatorlamellen zur individuellen Anpassung an die jeweilige Hallengeometrie, Gehäuse aus Hochglanzedelstahl gefertigt – gegen Schattenwirkung, hohe Energieeinsparung im Winter durch Wärmerückführung in den Messbereich der Raumthermostate, damit weniger Laufzeiten der Heizung bzw. Umwälzpumpen, serienmäßig vier Aufhängeösen am Gerät, einfacher Elektroanschluss durch serienmäßige Klemmkästen in UV-geschützter Ausführung, geringes Gewicht von etwa maximal 11 kg, kurze Bauweise sowie seitliche Ansaugung erlauben eine Montage auch in niedrigen Hallen, Sonderausführung für niedrige Aufhängehöhe z. B. im Personenbereich, mit Schutzkorb möglich, Sonderausführung des Gehäuses pulverbeschichtet in jeder RAL-Farbe möglich.
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Eine andere Ausführung sieht die Ausbildung der Ventilatoreinrichtung als Wandabluftventilator für Hallengebäude, Lager, Industrie- und Gewerbehallen vor.
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Dabei ergeben sich die folgenden Vorteile:
Vollautomatisch Arbeitsweise gegen zu hohe Temperaturen im Arbeitsbereich. Schaffung eines angenehmeren Raumklimas für Mitarbeiter im Sommer. Schutz für Erzeugnisse an heißen Tagen. Des Weiteren:
Stufenschaltbar oder stufenlos regelbar (elektronisch kommutiert), Arbeitsweise vollautomatisch über Thermostatsteuerung oder Komfortsteuerung, wodurch die überschüssige Wärme im Sommer nach draußen gebracht wird, serienmäßig mit integriertem Insektenschutzgitter, Wetterschutzgitter mit automatisch und stufenlos öffnenden Lamellen, Wandeinbauplatte und Gehäuse aus Edelstahl, Wandplatte in Standard und Sondermaßen, je nach Hallenbauart realisierbar, Ansaugschutzgitter auf Ansaugseite, gegen Feuchte und Staub geschützter Motor, geringes Einbautiefenmaß, höchste Abluftleistung bei geringer Schallemission und Stromaufnahme und eine Luftleistung bis 5800 m3/h.
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In Verbindung mit einer Gebäuderegeltechnik oder mit einer Mikroprozessorsteuerung regelt die Einrichtung vollautomatisch die einstellbare Abluftmenge. Die robusten und langlebigen Einrichtungen sind schnell und einfach montiert über die Wandeinbauplatte und schaffen ein wesentlich angenehmeres Klima. Erzeugnisse, Mitarbeiter und/oder Kunden in Verkaufsbereichen werden vor zu hohen Temperaturen geschützt. Für einen vollautomatischen Betrieb gibt es die Einrichtungen in Standardversion mit stufenschaltbarem Motor in Verbindung mit 5-Stufenschalter und Thermostat oder alternativ mit stufenlos regelbarem Motor in 0–10 Volt Regelung über eine Komfort-Mikroprozessorsteuerung. Beide Systeme arbeiten äußerst energiesparend über effiziente Motorentechnik und sind zuverlässig und wartungsfrei.
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Technische Daten sind beispielsweise für eine Einrichtung mit stufenschaltbarem Motor:
Nennspannung: 1~230 VAC, Frequenz: 50 Hz, Volumenstrom stufenschaltbar über Schaltgeräte bis etwa 5000 m3/h, Drehzahl etwa 940 l/min, Leistungsaufnahme maximal etwa 165 Watt, Stromaufnahme maximal etwa 0,8 A, Umgebungstemperatur etwa –25°C bis etwa +40°C.
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Technische Daten sind beispielsweise für eine Einrichtung mit stufenlos regelbarem Motor:
Nennspannung: 1~200–277 VAC, Frequenz: 50 Hz, Volumenstrom stufenlos regelbar 0–10 V – von 0 bis etwa 5800 m3/h, Drehzahl etwa 1220 l/min, Leistungsaufnahme maximal etwa 325 Watt, Stromaufnahme maximal etwa 2,1 A, Umgebungstemperatur etwa –25°C bis etwa +60°C.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Strömungsleitmittel ein die Ventilatoreinheit teilweise einhausendes Mantelgehäuse umfassen. Dabei umgibt das Mantelgehäuse die Ventilatoreinrichtung umfänglich um eine Axialachse der Ventilatoreinrichtung. Das Gehäuse ist bevorzugt undurchlässig, sodass in radialer Richtung keine Luft herausströmt.
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In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Strömungsleitmittel mindestens eine Turbolatoreinheit umfassen, welche eine Strömungsänderung der durch die Ventilatoreinheit generierten Strömung bewirkt. Insbesondere bewirkt die Turbolatoreinheit eine Verwirbelung der Strömung auf der Druckseite. Hierdurch wird eine verbesserte Strömung auf der Druckseite generiert.
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In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Turbulatoreinheit zusammen mit dem Mantelgehäuse als Turbulatordüse ausgebildet ist.
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In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Turbulatoreinheit einen Mittelteil und daran radial abstehenden Lamellen umfasst. Somit ist die Turbulatoreinheit nach Art eines Laufrades ausgebildet. Allerdings ist die Turbulatoreinheit fest ausgebildet, das heißt, die Turbulatoreinheit rotiert nicht um die Mittelachse. Insbesondere ist der Mittelteil mit den Lamellen einteilig ausgebildet, beispielsweise durch Laserschweißen aus einem entsprechenden Blech. Dabei sind die Lamellen beispielsweise über einen Steg mit dem Mittelteil verbunden. Die Lamellen werden durch entsprechendes Biegen zu dem Mittelteil angestellt. Das heißt, ein Anstellwinkel der Lamellen wird beispielsweise mittels Biegen in Relation zu dem Mittelteil realisiert. In anderen Ausführungsformen sind die Lamellen und der Mittelteil separat hergestellt und nachträglich miteinander verbunden.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Mittelteil nach Art einer feststehenden Nabe ausgebildet ist.
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In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Lamellen verstellbar gelagert an der Nabe angeordnet sind. Hierzu sind die Lamellen als dünne Blechteile ausgebildet. Diese sind über einen Verbindungssteg mit der Nabe verbunden. Die Verbindung ist lösbar oder unlösbar ausgeführt. Durch eine entsprechende Anordnung lässt sich eine Neigung der Lamellen über einen Anstellwinkel realisieren, insbesondere in axiale Richtung oder Strömungsrichtung. Über den Anstellwinkel lässt sich die Strömung auf der Druckseite einstellen. Der Anstellwinkel ist auf einen Anstellwinkel entsprechender Flügel der Ventilatoreinheit abgestimmt.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Lamellen flügelförmig ausgebildet sind. Durch den Anstellwinkel wird eine Umströmung der flügelförmigen Lamellen eingestellt.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Lamellen in Abhängigkeit von der Ausführung der Ventilatoreinheit eingestellt und/oder ausgebildet sind.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ventilatoreinheit ein in dem Mantelgehäuse rotierbar gelagertes Laufrad aufweist. Das Laufrad ist analog zu der Turbolatoreinheit ausgebildet, mit dem Unterschied, dass das Laufrad drehbar gelagert ist.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ventilatoreinheit einen Elektromotor, insbesondere einen kommutierten, energiesparenden Elektromotor aufweist. Der Elektromotor bildet einen Teil einer Antriebseinheit für das Laufrad.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ventilatoreinheit eine mit dem Elektromotor in Wirkverbindung stehende Steuereinrichtung aufweist. Über die Steuereinrichtung wird der Elektromotor gesteuert, insbesondere dessen Drehzahl. Der Elektromotor ist beispielsweise direkt mit dem Laufrad verbunden. In einer anderen Ausführungsform ist eine indirekte Verbindung vorgesehen, beispielsweise über ein Getriebe oder dergleichen.
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In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung mindestens einen Wärmesensor umfasst. Der Wärmesensor ist geeignet, eine Außenumgebungstemperatur, beispielsweise eine Lufttemperatur zu erfassen. Bevorzugt sind mehrere Wärmesensoren vorgesehen, beispielsweise zwei, drei oder vier Wärmesensoren. Die Wärmesensoren sind bevorzugt beabstandet voneinander angeordnet, insbesondere in verschiedenen Höhen zueinander.
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In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung einen Einstellmechanismus umfasst, mit dem eine Temperaturvorgabe von einem Benutzer einstellbar ist. Die Steuereinrichtung ist bevorzugt mit dem mindestens einen Wärmesensor, bevorzugt mit allen Wärmesensoren, gekoppelt. Über den Einstellmechanismus ist eine Solltemperatur durch einen Benutzer vorgebbar. Diese wird mit dem von dem Wärmesensor erfassen Wert verglichen. Bei Abweichungen wird entsprechend eine Drehzahl des Elektromotors bzw. des Laufrades geändert.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung eine Recheneinheit umfasst, mit die eingestellte Temperaturvorgabe mit einem von dem Wärmesensor erfasst Wert vergleicht und ein Steuersignal generiert.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung das Steuersignal in ein Signal zur Steuerung einer Drehzahl umwandelt, welches über Leitungsmittel an den Elektromotor weitergeleitet wird. Die Leitungsmittel sind bevorzugt als Draht oder als drahtlose Verbindung ausgebildet.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass an dem Mantelgehäuse einen Ansaugteil vorgesehen ist, um ein warmes Medium an einer Ansaugseite der Ventilatoreinheit anzusaugen.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Ansaugteil mindestens einen axialen Öffnungsbereich und mindestens einen quer dazu gelegenen, insbesondere radial dazu gelegenen Öffnungsbereich, aufweist.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Öffnungsbereiche als Gitter ausgebildet bzw. durch Gitter begrenzt sind. Die Gitter sind beispielsweise als Korb oder Topf mit einer gitterartigen Umfangsseite und einer gitterartigen Bodenseite ausgebildet.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass an der Druckseite ein Auslassbereich vorgesehen ist, der durch eine Schutzeinrichtung, insbesondere ein Schutzgitter, vor ungewollten Eingriffen geschützt ist. Alternativ ist kein Schutzgitter vorgesehen.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Anbringungseinrichtung vorgesehen ist, mit der die Ventilatoreinrichtung an Trägerkonstrukten anordenbar ist. Beispielsweise sind verschiedene Wandhalter, Haken, Ösen, Aufhängungen, Wandplatten oder dergleichen vorgesehen.
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In einer Ausführungsform ist die Ventilatoreinrichtung eckig ausgeführt. Dabei weist die Ventilatoreinrichtung bzw. weisen deren Außenkontur und die entsprechenden Bauteilel wie Mantelgehäuse, Turbulatoreinheit etc. einen eckigen Querschnitt, beispielsweise einen im Wesentlichen quadratischen, rechteckigen oder polygonalen Querschnitt auf, zumindest in einer Strömungsrichtung betrachtet. Beispielsweise ist nur eines der Bauteile eckig ausgebildet. Beispielsweise ist die Turbulatoreinheit im Wesentlichen eckig ausgebildet und auf eine ansonsten im Wesentlichen runde Ventilatoreinheit aufgesetzt.
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Die Erfindung schließt weitere die technische Lehre ein, dass bei einer Ventilatoreinrichtung, insbesondere einem Wärmerückführungssystem zur Wärmerückführung von Wärmeenergie von einem ersten Wärmeniveau auf ein zweites Wärmeniveau, insbesondere von einem Deckenniveau auf ein Bodenniveau, vorgesehen ist, dass mindestens eine erfindungsgemäße Ventilatoreinrichtung vorgesehen ist.
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Die Erfindung schließt zudem die technische Lehre ein, dass bei einer Ventilatoreinrichtung, insbesondere einem Raum, insbesondere eine Halle oder ein Raum mit einer größeren Distanz zwischen einem Boden und einer Decke einschließlich Gewächshäuser, vorgesehen ist, dass ein erfindungsgemäßes Wärmerückführungssystem vorgesehen ist. Der Raum ist insbesondere auch ein Gewächshaus oder dergleichen.
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Die Erfindung schließt auch die technische Lehre ein, dass bei einem Verfahren zur Klimatisierung eines Raums, insbesondere eine Halle oder einen Raum mit einer größeren Distanz zwischen einem Boden und einer Decke einschließlich Gewächshäuser, mit einer vorstehend beschriebenen Ventilatoreinrichtung und/oder einem vorstehend beschrieben Wärmerückführungssystem, umfassend die Schritte: Erfassen einer Temperatur und Steuern der Ventilatoreinrichtung in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur, wobei druckseitig eine mittels der Ventilatoreinrichtung generierte Strömung mittels Strömungsleitmitteln umgeleitet wird, wobei die Strömung mittels mindestens einer Turbolatoreinheit umgeleitet und/oder verändert wird.
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Im Folgenden wird eine Funktionsweise der Erfindung beschrieben.
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Die Beheizung großer, hoher Hallengebäude oder anderer Räume mit einem relativ großen Abstand von Boden und Decke, insbesondere im Bereich von mindestens 2 m, bevorzugt von 2,50 m, weiter bevorzugt von 3,0 m, noch weiter bevorzugt von 3,5 m, 4,0 m, 4,5 m, 5,0 m und mehr erfordert einen enormen Energieaufwand. Den physikalischen Gesetzen folgend, steigt die Wärme nach oben und bildet ein Wärmepolster unter dem Dach oder der Decke. Die dort gelagerte Stauwärme geht so durch Transmissionsverluste nach außen vermehrt verloren und im Arbeitsbereich am Boden fehlt die Wärme. Herkömmliche Ventilatoren helfen in Hallen nicht weiter, da sie der Luft zu wenig gezielte Bewegungsenergie geben und die Luft nur mit hoher, kontraproduktiver Geschwindigkeit bewegen können. So reißt der Luftstrom bei herkömmlichen Lösungen nach unten weit über dem Boden ab und die Wärme steigt wieder nach oben. Ventilatoren mit Flügelrädern unter der Hallendecke führen zur Staubaufwirbelung und haben viel zu hohe Luftgeschwindigkeiten was Zugluft verursacht. Außerdem ergibt sich keine homogene Luft-Wärmeverteilung. Dabei ist der Stromverbrauch bei herkömmlichen Ventilatoren messbar wesentlich höherer als bei der erfindungsgemäßen Einrichtung, beispielsweise mit elektronisch kommutierter Motortechnologie. Bei vorhandener Dachlüftung ist auch die vertikale Ansaugung und homogene Durchmischung der Hallenluft mit frischer Außenluft möglich – hierdurch kann gemäß dem h-x Feuchte-Diagramm eine günstige Beeinflussung der Raumluftfeuchte vorgenommen werden.
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Erst die spezielle Einrichtung mit Turbulatordüse ermöglicht eine gezielte Rückführung der Wärme vom Dach in den Arbeitsbereich ohne Zuglufterscheinungen und die Nutzung der Stauwärme, bevor sie verloren geht durch den Dachbereich. Die Einrichtung erbringt somit einen mehrfachen Nutzen: sie spart teure Energiekosten, sorgt für ein homogenes Hallen- oder Raumklima und für eine sanfte, positive Durchlüftung des Hallengebäudes. Diese sanfte Durchlüftung verhindert unter anderem auch die Kondensation von Feuchte und somit Rost- und Schimmelbildung auf Lagergütern, Einrichtungen und Maschinen.
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Die Ausführung mit Elektromotor in Elektrokommutator-Technologie bringt vergleichsweise einen wesentlich geringeren Stromverbrauch als andere Ventilatoren durch hocheffiziente, kommutierte Motoren. Der Anschluss an geeignete Gebäudeleittechnik zur 0–10 Volt stufenlosen Drehzahlregelung in Abhängigkeit des Temperaturunterschiedes zwischen Deckenbereich und Arbeitsbereich ist möglich. Alternativ zur Regelung über bauseitige Regelsysteme gibt es eine Energiesparsteuerung als nachrüstbare Mikroprozessor-Komfortsteuerung. Dabei wird über einen Sensor ständig die Ist-Temperatur im Dach/Sensorbereich gemessen. Am Steuergerät kann außen einfach die Sollwert-Starttemperatur in °C eingestellt werden, ab welcher die Ventilatoren ihre vollautomatische Arbeit beginnen sollen. Die Bedienung ist somit äußerst einfach. Im Gerät ist die Spreizung über einen Kelvin Regler einstellbar bei welcher die Geräte die maximale Drehzahl erreichen. Ebenfalls im Gerät einstellbar ist die minimale und die maximale Drehzahlbegrenzung. Über die Steuerung wird nun die Drehzahl der Ventilatoren in Abhängigkeit von der Höhe der Temperaturabweichung zwischen Sollwert und gemessenem Istwert vollautomatisch geregelt. Bei hoher Abweichung der Isttemperatur von der Sollwerttemperatur arbeiten die Deckenventilatoren auf einer einstellbaren höchsten Drehzahl (bis 5800m3/h) und regeln dann gleitend zurück, sofern sich der Temperaturunterschied zwischen Sollwert und gemessenem Istwert vermindert bis hin zur einstellbaren minimalen Drehzahl – oder schalten ab, sofern der gemessene Temperatur-Istwert den eingestellten Temperatur-Sollwert unterschreitet.
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Ein von außen ablesbares Diodenband zeigt den Verlauf und den momentanen Betriebspunkt (0–10 Volt Aussteuerung) der Ventilatoren an. Eine Steuerung kann bevorzugt bis zu 10 Geräte in einer Klimazone regeln.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Für gleiche oder ähnliche Bauteile oder Merkmale werden dabei einheitliche Bezugszeichen verwendet. Merkmale oder Bauteile verschiedener Ausführungsformen können kombiniert werden, um so weitere Ausführungsformen zu erhalten. Sämtliche aus den Ansprüchen der Beschreibung oder Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnung und Verfahrensschritte, können so für sich als auch in verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Lösung;
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2 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilatoreinrichtung;
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3 eine andere perspektivische Ansicht der Ausführungsform nach 2;
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4 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Ventilatoreinrichtung mit Steuereinrichtung;
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5 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Ventilatoreinrichtung;
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6 eine andere perspektivische Ansicht der Ausführungsform nach 5;
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7a und 7b jeweils eine andere perspektivische Ansicht der Ausführungsform nach 5;
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8a und 8b eine Draufsicht und eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Ventilatoreinrichtung;
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9a und 9b eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines Mantelgehäuses der Ventilatoreinrichtung;
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10 eine schematische Darstellung einer Blechschablone für die Lamellen der Turbulatoreinheit;
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11 eine Draufsicht und eine Seitenansicht der Turbulatoreinrichtung;
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12 eine Draufsicht und eine Seitenansicht einer Befestigung eines Ansaugteils und
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13 eine Vorderansicht und eine Rückansicht einer Steuereinrichtung.
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Die 1 bis 13 zeigen in verschiedenen Abstraktionsgraden und Detaillierungen die erfindungsgemäße Lösung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Lösung. Dabei zeigt 1 einen Raum 10, in dem Heizgeräte 20 in einem Arbeits- oder Bodenbereich 11 angeordnet sind. In dem Arbeitsbereich befinden sich mehrere Personen 30, die auf dem Bodenbereich 11 stehen und die von den Heizgeräten 20 gewärmt werden sollen (angedeutet durch den die Personen umgebenden Pfeil P1). In einem Deckenbereich 12 des Raums 10 ist ein Wärmerückführungssystem 40 angeordnet. Dieses transportiert Wärme, die aufgestiegen ist und sich in dem Deckenbereich 12 angesammelt hat, zurück in den Arbeitsbereich 11, in dem sich die zu erwärmenden Personen 30 befinden (angedeutete durch die von dem Wärmerückführungssystem 40 wegführenden Pfeile P2). Das Wärmerückführungssystem 40 umfasst hierzu eine Ventilatoreinrichtung 50 oder mehrere Ventilatoreinrichtungen 50 (hier ist nur eine schematisch dargestellt). Die Ventilatoreinrichtung 50 ist in 2 in einer Ausführungsform dargestellt.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilatoreinrichtung 50. Die Ventilatoreinrichtung 50 ist als Deckenventilatoreinrichtung ausgebildet und dient zur Wärmerückführung von Wärmeenergie von einem ersten Wärmeniveau auf ein zweites Wärmeniveau, insbesondere von einem Deckenniveau in einem Deckenbereich 12 auf ein Bodenniveau im Bodenbereich 11. Dabei umfasst die Ventilatoreinrichtung 50 eine hier nicht näher dargestellte Ventilatoreinheit mit einer Druckseite, wobei die Ventilatoreinrichtung 50 druckseitig Strömungsleitmittel 60 aufweist, welche eine durch die Ventilatoreinheit generierte Strömung umleiten. Die Ventilatoreinheit saugt auf der Ansaugseite Wärme an. Auf der Druckseite strömt die Wärme dann in einem Wärmestrom geleitet durch die Strömungsleitmittel 60 aus. Die Strömungsleitmittel 60 umfassen vorliegend ein Mantelgehäuse 61, welches die Ventilatoreinheit umfänglich umgibt. Weiter umfassen die Strömungsleitmittel 60 eine Turbulatoreinheit 62, welche an der Druckseite angeordnet ist und die Druckseite zumindest teilweise verdeckt, sodass die Wärme die Turbulatoreinheit 62 passieren muss. An der Ansaugseite ist ein Ansaugteil 63 in Form eines Gitterkorbes angeordnet. Durch den Gitterkorb ist Wärme sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung ansaugbar. Dieser angesaugte Wärmestrom passiert die Ventilatoreinheit und die Strömungsleitmittel 60 und tritt durch die Turbulatoreinheit 62 verwirbelt auf der Druckseite heraus.
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3 zeigt eine andere perspektivische Ansicht der Ausführungsform nach 2. Die Ventilatoreinrichtung 50 ist demnach über vier Ketten, die über eine Anbringungseinrichtung 51 der Ventilatoreinrichtung 50 mit dieser verbunden sind, an einer Trägerkonstruktion 15 des Raums 10 befestigt. Weitere Strömungsleitmittel 60 oder Leitungen in Richtung des Arbeitsbereichs 11 sind nicht vorhanden.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Ventilatoreinrichtung 50 mit Steuereinrichtung 70. Über die Steuereinrichtung 70 ist eine Drehzahl der Ventilatoreinheit steuerbar. Hierzu umfasst die Steuereinrichtung 70 mindestens einen hier nicht dargestellten Wärmesensor, der eine Temperatur erfasst und ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 70 weiterleitet. Diese senden dann ein entsprechendes Steuersignal an die Ventilatoreinheit.
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Ventilatoreinrichtung 50. Die Ventilatoreinrichtung 50 ist als Wandabluftventilator ausgebildet und entsprechend an einer als Wand ausgebildeten Trägerkonstruktion 15 des Raumes angeordnet. Die Anbringungseinrichtung 51 umfasst hier einen durch Lamellen 53 verschlossener Rahmen 52. Dabei ist der Rahmen 52 an der Druckseite der Ventilatoreinrichtung 50 angeordnet, sodass ein Wärmestrom die Lamellen 53 passieren muss. Die Ventilatoreinrichtung 50 ragt an der anderen Seite von dem Rahmen 52 in den Raum 10 ab.
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6 zeigt eine andere perspektivische Ansicht der Ausführungsform nach 5. Hierbei ist der abragende Teil der Ventilatoreinrichtung 50 mit der Ansaugseite zu erkennen. In dieser Ausführungsform wird Wärme vom Inneren des Raums 10 zu einer äußeren Umgebung abgesaugt, umso den Raum 10 zu kühlen.
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7a und 7b zeigen jeweils eine andere perspektivische Ansicht der Ausführungsform nach 5. Dabei sind in 7a die Lamellen 53 geschlossen, sodass der Wärmestrom nicht abgeführt werden kann. In 7b hingegen sind die Lamellen 53 geöffnet, sodass der Wärmestrom nach außen transportiert werden kann.
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8a und 8b zeigen in einer Draufsicht und einer Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Ventilatoreinrichtung 50. Dargestellt ist die Ansaugseite der Ventilatoreinrichtung 50 mit dem Ansaugteil 63. Der Ansaugteil 63 ist als Gitterkorb 64 ausgebildet und umgibt die gesamte Ansaugseite. Wärme wird durch Gittermaschen in die Ventilatoreinrichtung 50 angesaugt. Dabei ist der Ansaugteil 63 separat von dem Mantelgehäuse 61 ausgebildet und über Verbindungsmittel 80 mit dem Mantelgehäuse 61 verbunden. Die Verbindungsmittel 80 sind detaillierte in 12 dargestellt.
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9a und 9b zeigen eine Draufsicht und eine Seitenansicht des Mantelgehäuses 61 ohne Ansaugteil 63. Das Mantelgehäuse 61 umfasst einen als gebogenes Blechteil ausgeführten Innenring, welcher verschiedene Anformungen und Ausformungen aufweist. Die Anformung ist als Wulst 61a ausgebildet. Die Ausformung ist als Nut 61b ausgebildet. Auf den Innenring ist der äußere Mantel auf Stoß aufgeschweißt. Verschiedene Schweißpunkte 61c sind in der Fig. dargestellt.
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10 zeigt eine schematische Darstellung einer Blechschablone für die Lamellen 65 der Turbulatoreinheit 62. In der Darstellung sind die Schnittkanten 65a dargestellt. Aus dem Verlauf der Schnittkanten ist die Flügelform der Lamellen 65 erkennbar. Zum Trennen bzw. Biegen der Lamellen 65 sind entsprechende Durchgangsöffnungen 66 vorgesehen. Die Lamellen 65 werden entsprechend einem gewünschten Anstellwinkel dann aus dem Blech herausgebogen.
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11 zeigt eine Draufsicht und eine Seitenansicht der Turbulatoreinheit 62. Hier ist deutlich die Flügelform der Lamellen 65 sind mit einem als Nabe ausgebildeten Mittelteil 66 verbunden. Durch ein Biegen der Lamellen 65 relativ zu der Nabe ist ein Anstellwinkel der Lamellen in Strömungsrichtung, das heißt in axialer Richtung, einstellbar.
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12 zeigt eine Draufsicht und eine Seitenansicht der Verbindungsmittel 80 für eine Befestigung des Ansaugteils 63 an dem Mantelgehäuse 61.
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13 zeigt eine Vorderansicht und eine Rückansicht einer Steuereinrichtung 70. Die Steuereinrichtung 70 ist als Drehzahlsteuergerät ausgebildet. Deren thermische Drehzahlregelung reicht von 0–10 VDC. Dabei ist die Steuereinrichtung 70 als Thermostat ausgebildet.
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Der Thermostat erfasst mit einem Temperatursensor die Isttemperatur und steuert in Abhängigkeit der Regelabweichung über einen 0–10 V-Ausgang z. B. einen Stellmotor an. Der Stellmotor öffnet und schließt dann z. B. Lüftungsrohr- oder Jalousieklappen, Mischer, stetig regelbare Heizungen oder Ähnliches. Die Solltemperatur (etwa –20°C bis etwa 50°C) wird am Drehknopf 71 eingestellt. Weicht die tatsächliche Isttemperatur vom Sollwert ab, wird der 0–10 V-Ausgang in Abhängigkeit der Abweichung und der eingestellten Betriebsart ausgesteuert. Bei der Betriebsart ”Heizen” ist Folgendes zu beachten: die Aussteuerung erfolgt, wenn die Isttemperatur kleiner als die Solltemperatur ist. Bei der Betriebsart ”Kühlen” ist Folgendes zu beachten: die Aussteuerung erfolgt, wenn die Isttemperatur größer als die Solltemperatur ist.
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Die Spreizung (1...10 K) wird intern mit dem Potenziometer ”Spreizung” 76 eingestellt. Je mehr die Isttemperatur vom eingestellten Sollwert abweicht, desto weiter wird der Ausgang ”geöffnet” (ausgesteuert). Weicht die Isttemperatur um mehr als die eingestellte Spreizung vom Sollwert ab, wird der Ausgang maximal ausgesteuert. Die minimale Ausgangsspannung (ca. 0...40% von 10 V) wird intern mit dem Potenziometer ”min” 74 eingestellt. Diese Spannung steht immer am Ausgang an. Das gilt auch für den Fehlerfall. Die maximale Ausgangsspannung (ca. 60...100% von 10 V) wird intern mit dem Potenziometer ”max” 75 eingestellt. Mit dieser Einstellung kann die maximale Ausgangsspannung begrenzt werden. Auf dem dreistelligen LED-Display wird die Isttemperatur der Messstelle angezeigt. Die Anzeige erfolgt mit einem zehntel Grad Auflösung. Die Aussteuerung des 0–10 V-Ausgangs bzw. die Regelabweichung wird über eine LED-Kette angezeigt. Der Temperatursensor oder Fühler wird auf Bruch und Kurzschluss überwacht. Die Bedingung für einen Bruch wird bei einer Temperatur über +140°C erreicht, für einen Kurzschluss bei Temperaturen unter –35°C. Ist einer der vorher genannten Fälle gegeben, wird das mit ”Err” im Display angezeigt und die Regelfunkt abgeschaltet. Die eingestellte minimale Ausgangsspannung steht weiterhin am Ausgang an.
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Das Gerät ist für einen Anschluss an 230 V A. C Wechselspannung ausgelegt. Es besitzt keinen Netzschalter.
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Die Regelfunktion kann entweder auf ”Heizen” oder ”Kühlen” geschaltet werden. Die Einstellung erfolgt über die interne Taste und das Potenziometer ”Spreizung”. Die eingestellte Betriebsart wird mit der linken Stelle im Display angezeigt. Zur weiteren Anpassung des Reglers an die Anwendung kann der „Drehsinn” am Ausgang zwischen 0 bis 10 V und 10 bis O V umgeschaltet werden. Die Einstellung erfolgt über die interne Taste und das Potenziometer ”Spreizung”. Der eingestellte Drehsinn wird mit der linken Stelle im Display angezeigt.
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Um die Betriebsarten und den Drehsinn Spannungsausgang einzustellen, muss während des Betriebes die Taste 79 ca. 3 Sekunden gedrückt werden. Danach wird zuerst die eingestellte Betriebsart angezeigt. Durch Drehen des Potenziometers „Spreizung” von Linksanschlag nach Rechtsanschlag und umgekehrt kann zwischen den beiden Regelfunktionen ausgewählt werden. Ist die gewünschte Betriebsart eingestellt, diese mit der Taste bestätigen (Dauer ca. 3 Sekunden). Dadurch wird der Zugang zur Einstellung Drehsinn ermöglicht. Die Einstellung erfolgt, wie vorher beschrieben. Die gewünschte Einstellung mit der Taste bestätigen, danach kehrt der Regler in die Regelfunktion zurück. Erst mit der zweiten Bestätigung und dem anschließenden ”End” werden die geänderten Einstellungen endgültig gespeichert. Die eingestellte Betriebsart ist dann auch an den Status-LED's zu ersehen. Die Einstellungen müssen innerhalb von 3 Minuten erfolgen, ansonsten schaltet der Regler ohne Speicherung in den Regelbetrieb zurück.
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Technische Daten sind beispielsweise:
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Bedienelemente der Steuereinrichtung
70 sind:
| 71 | Einstellknopf für Solltemperatur |
| 72 | LED-Display für Temperaturanzeige |
| 73 | LED-Balken für den 0–10 V-Ausgang, zeigt Regelabweichung an |
| 74 | Einstellknopf für minimalen Öffnungswinkel |
| 75 | Einstellknopf für maximalen Öffnungswinkel |
| 76 | Einstellknopf für Spreizung |
| 77 | Potenziometer für Fühlerabgleich |
| 78 | Status-LED's LED a blinkt bei Regelabweichung, LED b = aus Funktionsart ”Heizen”, LED b = ein =: ”Kühlen” LED c = aus = Drehsinn ”O–10 V”, LED c = ein == ,, 10–O V” |
| 79 | Taste für Programmierung |
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Raum
- 11
- Bodenbereich
- 12
- Deckenbereich
- 15
- Trägerkonstruktion
- 20
- Heizgeräte
- 30
- Personen
- 40
- Wärmerückführungssystem
- 50
- Ventilatoreinrichtung
- 51
- Anbringungseinrichtung
- 52
- Rahmen
- 53
- Lamellen
- 60
- Strömungsleitmittel
- 61
- Mantelgehäuse
- 62
- Turbulatoreinheit
- 63
- Ansaugteil
- 64
- Gitterkorb
- 65
- Lamellen (Turbulatoreinheit)
- 66
- Mittelteil
- 70
- Steuereinrichtung
- 71
- Drehknopf
- 72
- LED Display
- 73
- LED Balken
- 74
- Einstellknopf
- 75
- Einstellknopf
- 76
- Einstellknopf
- 77
- Potenziometer
- 78
- Status LED
- 79
- Programmiertaste
- 80
- Verbindungsmittel
- P1
- Pfeil
- P2
- Pfeil
