DE102017012093A1

DE102017012093A1 - Fully integrated ceiling air conditioning system

Info

Publication number: DE102017012093A1
Application number: DE102017012093.5A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2019-06-27

Abstract

Die klimatische Konditionierung eines Raumes, beispielsweise einer Bürofläche, kann über verschiedenartige Klimageräte an unterschiedlichen Einbaupositionen erfolgen. Die Unterbringung der Klimatechnik in einer abgehängten Decke bietet sich an, da dieser Ort meistens zur Verfügung steht und viel Platz und Spielraum bietet. Nach Stand der Technik wird ein Klimagerät im Deckenzwischenraum aufgehängt und dessen Zu- und Abluftanschlüsse über ein aufwändiges Rohrsystem mit den jeweiligen Öffnungen für Zu- und Abluft in der Decke verbunden. Diese Installation ist sehr aufwändig und kann die Kosten des eigentlichen Klimagerätes mehr als verdoppeln.Ziel der Erfindung ist es daher, ein Klimasystem für den Deckeneinbau bereitzustellen, mit welchem der Installationsaufwand in einer abgehängten Decke auf ein bisher nicht mögliches Maß minimiert wird. Erreicht wird dies durch die Integration sämtlicher benötigter luftführender Bauteile wie Kanäle, Schalldämpfer, Ein- und Auslässe zusammen mit dem eigentlichen Klimagerät innerhalb eines flachen Gehäuses. Die Breite entspricht dabei einem herkömmlichen Rastermaß von Deckensystemen (z.B. 625 mm oder 1200 mm), die Länge kann flexibel auf den Raum angepasst werden, so dass an einer Raumseite angesaugt und an der anderen ausgeblasen werden kann. Das erfindungsgemäße Klimasystem kann dementsprechend nahezu ohne zusätzlichen Installationsaufwand in einem Zug mit der abgehängten Decke installiert werden.The climatic conditioning of a room, such as an office space, can be done via different types of air conditioners in different mounting positions. The accommodation of the air conditioning in a suspended ceiling lends itself to, as this place is usually available and offers plenty of space and scope. According to the prior art, an air conditioner is suspended in the ceiling space and its supply and exhaust air connections connected via an elaborate pipe system with the respective openings for supply and exhaust air in the ceiling. This installation is very complex and can more than double the cost of the actual air conditioner. The aim of the invention is therefore to provide a climate system for ceiling installation, with which the installation effort in a suspended ceiling is minimized to a previously impossible level. This is achieved by the integration of all required air-carrying components such as ducts, silencers, inlets and outlets together with the actual air conditioner within a flat housing. The width corresponds to a conventional pitch of ceiling systems (e.g., 625 mm or 1200 mm), the length can be flexibly adapted to the space so that it can be sucked in on one side of the room and blown out on the other. Accordingly, the climate system according to the invention can be installed with almost no additional installation effort in a train with the suspended ceiling.

Description

Die Erfindung betrifft ein vollintegrales Deckenklimasystem für den Einbau in einer abgehängten Decke nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a fully integral ceiling air conditioning system for installation in a suspended ceiling according to the preamble of claim 1.

Die fortschreitende Verdichtung von Arbeitsplätzen in modernen Bürolandschaften mit immer mehr Arbeitsplätzen auf immer kleineren Grundflächen ermöglicht dem Betreiber eine attraktive Senkung der Investitions- und Betriebskosten. Kennzahlen von 15-30 m² Grundfläche pro Arbeitsplatz weichen den Trends zu 5-10 m² pro Arbeitsplatz. Dies führt jedoch unausweichlich zu erhöhten Anforderungen bei der Raumklimatisierung. Jeder zusätzliche Arbeitsplatz erhöht die innere Kühllast um den Faktor n: $Anteilmäsiße innere Kühllast pro Arbeitsplatz = (W_{M} + W_{G} + W_{L}) * n$

mit W_M = Wärmekennzahl Mensch
W_G = Wärmekennzahl Geräte
W_L = Wärmekennzahl Licht

The progressive consolidation of workplaces in modern office landscapes with more and more workplaces on ever smaller floor space allows the operator an attractive reduction in investment and operating costs. Key figures of 15-30 m ^{2 of} floor space per workplace give way to the trends of 5-10 m ² per workplace. However, this inevitably leads to increased requirements in the room air conditioning. Each additional workstation increases the internal cooling load by a factor of n:

Proportional internal cooling load per workplace = (W_{M} + W_{G} + W_{L}) * n

with W _M = heat code human
W _G = heat code units
W _L = heat index light

Konventionelle, zentrale Klimasysteme sind seit Jahrzehnten in Verruf geraten. Durch die zentrale Luftumwälzung ergeben sich zu große Nachteile für die Nutzer. Krankheitskeime eines Einzelnen werden schnell über die gesamte Belegschaft verteilt. Unzureichende Individualisierung, hohe Kosten in der Wartung und letztendlich beim Energieverbrauch sind weitere Punkte, die den Bau solcher zentraler Klimasysteme nahezu zum Erliegen gebracht haben.Conventional, centralized air conditioning systems have been discredited for decades. The central air circulation leads to great disadvantages for the users. Disease germs of an individual are quickly distributed across the entire workforce. Inadequate individualization, high maintenance costs and, ultimately, energy consumption are other issues that have almost brought the construction of such central air-conditioning systems to a standstill.

Als neuer Trend hat sich in den letzten Jahren die thermische Aktivierung der Gebäudemasse entwickelt. Das Einbringen von Kühlschlangen in die Betonmasse ist sowohl in der Erstellung als auch im Unterhalt günstig, der Energieverbrauch im Verhältnis aufgewendete Energie zu tatsächlich im Raum realisierter Kälte ist sehr ökonomisch. Bei allen Vorteilen stoßen derartige Systeme jedoch auch schnell an ihre Grenzen: Sie sind sehr träge und somit schlecht an individuelle Anforderungen anpassbar. Die mögliche Kühlleistung ist sehr gering (20-40 W/m²) und reicht spätestens bei den oben genannten hochverdichteten Arbeitsplätzen nicht mehr aus, um an warmen Tagen die geforderten 6 K Temperaturdifferenz zwischen Innen und Außen sicherzustellen.As a recent trend, the thermal activation of the building mass has developed in recent years. The introduction of cooling coils in the concrete mass is favorable both in the creation and maintenance, the energy consumption in proportion of energy used to actually realized in space cold is very economical. However, with all these advantages, such systems quickly reach their limits: they are very sluggish and therefore difficult to adapt to individual requirements. The possible cooling capacity is very low (20-40 W / m ² ) and is no longer sufficient at the latest in the above-mentioned high-density workstations to ensure the required 6 K temperature difference between inside and outside on warm days.

Preiswerte Split-Systeme haben Vorteile auf der Kostenseite, zudem bieten sie ein hohes Maß an Individualität, da jedes Gerät vom jeweiligen Nutzer einzeln steuerbar ist. Bei entsprechendem Leistungsabruf überwiegen jedoch die Nachteile: Die Lärmbelastung steigt immens, außerdem leidet der Komfort stark unter der ungleichmäßigen Luftverteilung, großen Temperaturgradienten sowie Zugerscheinungen. Als Folge hieraus werden solche Systeme, sofern vorhanden, meist von den Nutzern überhaupt nicht betrieben, da die Nachteile die Vorteile überwiegen.Inexpensive split systems have advantages on the cost side, and they also offer a high degree of individuality, since each device can be individually controlled by the respective user. However, the advantages outweigh the disadvantages with regard to the corresponding performance demand: Noise pollution increases immensely, and comfort suffers greatly from the uneven distribution of air, large temperature gradients and drafts. As a result, such systems, if any, are generally not operated by users at all, as the disadvantages outweigh the benefits.

Ein Ansatz für eine homogene, zugfreie, lärmarme und damit komfortable Klimatisierung von Büroräumen sind dezentrale Klimageräte, welche im Deckenzwischenraum einer abgehängten Decke installiert werden. Um den hohen Ansprüchen einer komfortablen Klimatisierung gerecht zu werden, darf die konditionierte Luft allerdings keinesfalls mit hoher Geschwindigkeit aus einer kleinen Öffnung am Gerät ausgeblasen werden. Diese schnelle Strömung mit großer Untertemperatur würde sich nicht hinreichend mit der umgebenden Raumluft vermischen, sondern als unangenehm kalter Zug in Erscheinung treten. Es ist daher vielmehr von Nöten, die Raumluft an einer Seite des Raumes anzusaugen, und sie auf der anderen Seite des Raumes möglichst großflächig und damit langsam strömend nach dem Prinzip einer Quelllüftung auszuwerfen. Durch die langsame Quelllüftung vermischt sich die kühle Luft sofort mit der umgebenden Raumluft und bildet eine homogene Frischluftmasse ohne Zugerscheinungen.One approach for a homogeneous, draft-free, low-noise and thus comfortable air conditioning of offices are decentralized air conditioning units, which are installed in the ceiling space of a suspended ceiling. In order to meet the high demands of a comfortable air conditioning system, the conditioned air must never be blown out of a small opening on the unit at high speed. This fast, high-temperature, low-temperature current would not mix well with the surrounding air, but would appear as an unpleasantly cold draft. It is therefore rather necessary to suck in the room air on one side of the room, and eject it on the other side of the room as large as possible and thus slowly flowing according to the principle of a source ventilation. Due to the slow displacement ventilation, the cool air immediately mixes with the surrounding room air and forms a homogeneous fresh air mass without drafts.

Nach derzeitigem Stand der Technik bedarf ein solches Klimasystem in der abgehängten Decke eines enormen Installationsaufwandes: Noch bevor das Raster für die Deckenpaneele abgehängt werden kann, muss sowohl das eigentliche Klimagerät, als auch eine Vielzahl von luftführenden Kanälen, Verteilern, Schalldämpfern, Drosselelementen, Ein- und Auslässen etc. installiert werden (9). Die Kosten für den Einbau der Peripherie übersteigen dabei nicht selten die Kosten des eigentlichen Klimagerätes. Außerdem stellt die Koordination der verschiedenen Gewerke eine große Herausforderung dar. Die Verlegung der luftführenden Kanäle muss genau mit der Einbauposition des Klimagerätes abgestimmt werden, Ein- und Auslässe müssen sich ins Raster der abgehängten Decke einfügen. Unzählige Abhänger für die vielen verschiedenen Bauelemente und Rohrstücke müssen angebracht werden. Selbst unter Idealbedingungen ist der Einbau einer Raumklimatisierung dieser Art nicht unter einem Manntag zu bewältigen, in der Regel dauert es wegen der Abstimmung der zwei bis drei beteiligten Gewerke untereinander noch bedeutend länger, was die Installationskosten empfindlich steigen lässt.According to the current state of the art, such an air conditioning system in the suspended ceiling requires enormous installation effort: Even before the grid for the ceiling panels can be hung, the actual air conditioning unit, as well as a multitude of air-conducting ducts, distributors, silencers, throttle elements, and outlets etc. are installed ( 9 ). The cost of installing the peripherals often exceed the cost of the actual air conditioner. In addition, the coordination of the various trades is a major challenge. The routing of the air ducts must be precisely matched with the installation position of the air conditioner, inlets and outlets must fit into the grid of the suspended ceiling. Countless hangers for the many different ones Components and pipe sections must be installed. Even under ideal conditions, the installation of a room air conditioning of this kind is not to cope under a man-day, usually it takes because of the vote of the two to three involved trades among themselves significantly longer, which increases the installation costs sensitive.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein sämtliche Komponenten integrierendes Klimasystem bereitzustellen, welches die Kosten und den Installationsaufwand auf ein bisher nicht mögliches Maß reduziert. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt. Sämtliche luftführenden Bestandteile vom Lufteinlass bis zur Ausblasöffnung, über Kanäle, Filter, Volumenstromregler und Schalldämpfer sowie dem eigentlichen Klimagerät, werden in einer länglichen Gehäusestruktur, bspw. aus Stahlblech, zusammengefasst. Das Gehäuse ist selbsttragend ausgeführt und benötigt nur wenige Abhänger, um als eine Einheit an der Betondecke montiert zu werden. Dabei wird die Breite des Gehäuses so gewählt, dass es exakt in gängige Deckenraster (z.B. 625 mm oder 1200 mm) passt. Bei Verwendung von hinreichend tragfähigen Deckenprofilen kann sogar gänzlich auf Abhänger verzichtet werden, die Klimatisierungseinheit wird dann nur noch wie ein Deckenpanel in die Profile eingelegt. Die Länge wird dabei den Gegebenheiten des Raumes angepasst, so dass das Klimasystem bspw. die gesamte Raumbreite überspannt und somit an einer Raumseite Luft ansaugt, und sie an der anderen Seite wieder ausbläst, was zu einer guten Durchmischung der konditionierten Luft führt. Um etwaigen Unwägbarkeiten bei der Installation zu begegnen, können sowohl Länge als auch Höhe des Elements durch ineinanderschiebbare Gehäuseteile noch vor Ort den tatsächlichen Gegebenheiten angepasst werden. Das komplette Klimasystem kann somit zeit- und kostensparend von einem Gewerk in einem Zug mit der Decke installiert werden.The object of the invention is therefore to provide an all-components integrated climate system, which reduces the cost and installation costs to a previously impossible level. According to the invention, this object is achieved by the features mentioned in claim 1. Advantageous embodiments of the invention are set forth in the subclaims. All air-carrying components from the air inlet to the exhaust opening, via ducts, filters, volumetric flow controllers and silencers as well as the actual air conditioning unit, are combined in an elongate housing structure, for example made of sheet steel. The housing is self-supporting and requires only a few hangers to be mounted as a unit on the concrete floor. In this case, the width of the housing is chosen so that it fits exactly into common ceiling grid (for example, 625 mm or 1200 mm). When using sufficiently load-bearing ceiling profiles can even be completely dispensed with hangers, the air conditioning unit is then inserted just like a ceiling panel in the profiles. The length is adapted to the conditions of the room, so that the climate system spans, for example, the entire width of the room and thus sucks air on one side of the room, and it blows out again on the other side, resulting in a good mixing of the conditioned air. In order to counteract any imponderability during installation, both length and height of the element can be adapted to the actual conditions by telescoping housing parts still on site. The entire air conditioning system can thus be installed by a tradesman in one go with the ceiling saving time and money.

In 1 ist ein erfindungsgemäßes vollintegrales Klimasystem schematisch dargestellt. Dabei ist das Gehäuse, welches beispielhaft die zu- und abluftführenden Kanäle (3), ein Gebläse (4), einen Wärmetauscher (5), Schalldämpfer (6) sowie Lufteinlass (8) und Luftauslass (7) beinhaltet, zwischen der Betondecke (1) und der abgehängten Rasterdecke (2) an handelsüblichen Abhängern (10) montiert. 2 zeigt dieselbe Anordnung von unten. In 3 ist eine beispielhafte Installation eines erfindungsgemäßen Klimasystems in einem Raum mit abgehängter Decke skizziert. Deutlich zu sehen ist hierbei die Ansaugung der Luft auf einer Raumseite (8) und der Auswurf der Luft auf der gegenüberliegenden Raumseite (7).In 1 an inventive fully integrated air conditioning system is shown schematically. In this case, the housing, which exemplifies the incoming and outgoing air ducts ( 3 ), a blower ( 4 ), a heat exchanger ( 5 ), Silencers ( 6 ) as well as air intake ( 8th ) and air outlet ( 7 ), between the concrete ceiling ( 1 ) and the suspended grid ceiling ( 2 ) to commercial dependents ( 10 ) assembled. 2 shows the same arrangement from below. In 3 an example installation of a climate system according to the invention is sketched in a room with a suspended ceiling. Clearly visible here is the intake of air on one side of the room ( 8th ) and the ejection of the air on the opposite side of the room ( 7 ).

4 beschreibt eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher die Gesamtlänge der Anordnung mittels ineinanderschiebbaren Kanalstücken (11) in gewissen Grenzen variiert werden kann. Auf diese Art kann mit einem immer gleich produzierten erfindungsgemäßen Klimasystem eine große Variabilität beim Einbau gewährleistet werden, und auch kleinere, sich erst vor Ort ergebende Änderungen erfordern keinen Umbau und keine aufwändige Anpassung des Systems. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht den Einsatz von senkrecht verschiebbaren Kanalstücken (12) vor (5). Durch diese Maßnahme ist auch die Abhängehöhe bzw. der Abstand zur Zwischendecke flexibel und ohne Mehraufwand an die örtlichen Gegebenheiten anpassbar. Es bietet sich an, für höchstmögliche Flexibilität die Kanäle sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung verschiebbar auszulegen. 4 describes an advantageous embodiment of the invention, in which the total length of the arrangement by means of telescoping channel pieces ( 11 ) can be varied within certain limits. In this way, a large variability in installation can be ensured with a climate system always produced equal to the invention, and even smaller, resulting only on site changes require no modification and no costly adjustment of the system. A further advantageous embodiment provides the use of vertically displaceable channel pieces ( 12 ) in front ( 5 ). By this measure, the suspension height and the distance to the false ceiling is flexible and adaptable without additional effort to the local conditions. It makes sense, for maximum flexibility, the channels slidable in both the horizontal and vertical directions.

Um den Installationsaufwand noch weiter zu reduzieren, sieht eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, die Unterseite des Klimasystems zwischen Luftein- und auslass bereits als sichtbare Oberfläche (13) zu gestalten (6 und 7). Dadurch müssen im Bereich unterhalb des Klimasystems keine Deckenpaneele verlegt werden, sondern die Oberfläche des Gehäuses wird bereits optisch an die verwendete Decke angeglichen, so dass sich das Klimasystem nahtlos einfügt.In order to further reduce the installation effort, a particularly advantageous embodiment of the invention provides the underside of the air conditioning system between the air inlet and outlet already as a visible surface ( 13 ) to design ( 6 and 7 ). As a result, no ceiling panels need to be laid in the area below the climate system, but the surface of the housing is already visually aligned to the ceiling used, so that seamlessly integrates the air conditioning system.

Um ohne zusätzlichen Installationsaufwand nicht nur die Raumluft, sondern gleichzeitig die Raumakustik zu konditionieren, kann der Zwischenraum zwischen Luftein- und auslass mit einem akustischen Absorber (14), bspw. einem Breitbandkompaktabsorber belegt werden (8). Somit ist die Deckenfläche in Bezug auf die zwei wichtigen Faktoren Klima und Raumakustik mit nur einem hochintegrierten Bauteil bestmöglich ausgenutzt.To condition not only the room air, but also the room acoustics without additional installation effort, the space between the air inlet and outlet with an acoustic absorber ( 14 ), for example a broadband compact absorber ( 8th ). Thus, the ceiling area is best utilized with respect to the two important factors of climate and room acoustics with only one highly integrated component.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1.1.: Betondeckeconcrete ceiling
2.Second: Abgehängte DeckeSuspended ceiling
3.Third: Luftführende KanäleAir ducts
4.4th: Gebläsefan
5.5th: Wärmetauscherheat exchangers
6.6th: Schalldämpfer für Ein- und AuslassSilencer for inlet and outlet
7.7th: Luftauslassair outlet
8.8th.: Lufteinlassair intake
9.9th: Abhänger für die RasterdeckeHanger for the grid ceiling
10.10th: Abhänger für das integrale KlimasystemHanger for the integral climate system
11.11th: Schiebemuffe horizontalSliding sleeve horizontal
12.12th: Schiebemuffe vertikalSliding sleeve vertical
13.13th: Sichtbare Unterseite des integralen KlimasystemsVisible bottom of the integral climate system
14.14th: Schallabsorbersound absorber
15.15th: Luftführende Kanäle nach bisherigem Stand der TechnikAir ducts according to the prior art
16.16th: Benötigte Abhänger nach bisherigem Stand der TechnikRequired hangers according to the prior art
17.17th: Luftansaugöffnungen nach bisherigem Stand der TechnikAir intake openings according to the prior art
18.18th: Ausblasöffnungen nach bisherigem Stand der TechnikBlow-out according to the prior art
19.19th: Externe Rohrschalldämpfer nach bisherigem Stand der TechnikExternal pipe silencer according to the prior art
20.20th: Externe Volumenstromregler nach bisherigem Stand der TechnikExternal volumetric flow controller according to the prior art
21.21st: Klimagerät für Deckeneinbau nach bisherigem Stand der TechnikAir conditioning unit for ceiling installation according to the prior art
22.22nd: Erfindungsgemäßes vollintegrales Klimasystem für DeckeneinbauInventive fully integrated air conditioning system for ceiling installation
23.23rd: Wandwall
24.24th: Fußbodenfloor

Claims

Fully integrated ceiling air conditioning system, characterized in that a) the air-conducting components ceiling inlet, silencer, heat exchanger, fan and ceiling outlet are integrally combined as a unit in a housing structure, b) the integral housing structure extends over a substantial part of the spatial depth (typically approx. 4 m), which eliminates the need for additional external ducts, mufflers or inlet and outlet openings ( 1-3 ), c) parts of the inner walls of the integral housing structure are designed to absorb sound and thus form a highly effective silencer for intake and Ausblasgeräusche by the large area available.

Fully integral ceiling air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized in that the unit can be flexibly adapted to the actually required horizontal extent by telescoping the integrated air-carrying ducts ( 4 ).

Fully integral ceiling air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized in that the suspension height or the distance between the device and the suspended ceiling can be adapted to the structural conditions via vertically interlocking connecting pieces ( 5 ).

Fully integral ceiling air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized in that it is possible to dispense with a correspondingly load-bearing ceiling profile on a separate suspension (10), whereby the device can be easily inserted as a ceiling panel.

Fully integral ceiling air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized in that the housing base is already visible from the space below surface so that in the air conditioning unit no additional ceiling panels must be mounted and the air conditioner harmoniously integrated into the ceiling view ( 6 + 7).

Fully integral ceiling air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized in that the region of the unit, which represents the visible surface on the room side, is acoustically absorbent ( 8th ).

Fully integral ceiling air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized in that conventional inlet and outlet elements (eg slot outlets, source air outlets, twist outlets) are part of the fully integrated system.

Fully integral ceiling air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized in that the volume flow controller, condensate removal and electromechanical sensors or actuators are part of the fully integrated system.