DE102018008311A1 - Kälteerzeugungsmaschine neuer Bauart, bei welcher das Gehäuse zugleich luftführende sowie schalldämmende und schalldämpfende Funktion übernimmt - Google Patents

Abstract

Herkömmliche Kälteerzeugungsmaschinen nach Stand der Technik sind in der Regel quaderförmig und akustisch sowie thermisch offen, also nicht gekapselt. Der entstehende Lärm sowie die erhitzte Luft werden unmittelbar an die Umgebung abgegeben, weshalb derartige Maschinen grundsätzlich in separaten Technikräumen oder außerhalb des Gebäudes installiert werden. Die Folge sind ausgedehnte Rohrleitungsnetze durch das Gebäude für das Kühlmedium sowie oft unvorteilhafte optische und/oder akustische Erscheinungsbilder vor allem bei der nachträglichen Installation im Gebäudebestand.Die Erfindung beschreibt eine neuartige Kälteerzeugungsmaschine, bei welcher sämtliche genannten Faktoren derart verändert sind, dass die Maschine direkt innerhalb der Nutzungsbereiche installiert werden kann. Das erfindungsgemäße Aggregat verfügt über ein sehr flaches, geschlossenes Gehäuse, welches zugleich die Funktionen eines Abluftkanals und eines Schalldämpfers erfüllt. Es kann somit problemlos in oder vor Trennwände bzw. in oder über Deckensysteme in direkter Umgebung der Nutzer verbaut werden. Durch den Anschluss der geschlossenen Luftführung an ein vorhandenes Abluftsystem wird die Abwärme ohne weiteren Installationsaufwand aus dem Gebäude abgeführt. Die im Gehäuse integrierten Schalldämpfer sowie der gekapselte und schwingungsentkoppelte Aufbau reduzieren Lärmemissionen derart, dass die Kältemaschine selbst dann nicht akustisch störend in Erscheinung tritt, wenn sie im selben Raum aufgestellt ist, in dem sich auch die Nutzer aufhalten.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Kälteerzeugungsmaschine für die Klimatisierung von Räumen, beispielsweise in Bürogebäuden. Ein Klimatisierungs-System besteht in der Regel aus zwei Hauptbestandteilen, der (ausgelagerten) Kälteerzeugungsmaschine und dem eigentlichen Kühlelement im Raum. Bei einem Neubau kommen meist große, zentrale Kältemaschinen zum Einsatz, welche aufgrund ihrer Größe, der generierten Abwärme sowie des nicht unerheblichen Lärmpegels in separaten Technikräumen, auf Dachflächen oder im Außenbereich des Gebäudes aufgestellt werden. Der Installationsaufwand für eine solche Anlage ist entsprechend hoch, es sind entsprechende Strukturen (Räume, Schächte, Leitungsnetze für das Kühlmedium, etc.) im Gebäude vorzusehen.
• Soll jedoch in einem Bestandsgebäude ein Klimasystem nachgerüstet werden, oder auch nur Teile eines Gebäudes klimatisiert werden, so ist eine zentrale Kälteerzeugung meist nicht oder nur sehr schwer möglich, da entsprechende Schächte in der Regel zu klein, an falscher Stelle oder gar nicht vorhanden sind, sowie Leitungsnetze zur Verteilung des Kühlmediums im gesamten Gebäude nur mit unverhältnismäßig hohem Aufwand nachzurüsten sind. Es kommen daher bei Nach-/ oder Teilinstallationen meist dezentrale Klimaanlagen zum Einsatz, bei denen mehrere kleine Kälteerzeuger möglichst nahe bei den jeweiligen Kühlern installiert werden. Das Resultat sind meist sichtbar an der Fassade und/oder im Eingangsbereich angebrachte Kältemaschinen, welche optisch und vor allem auch akustisch äußerst unangenehm in Erscheinung treten.
• Die Aufgabenstellung der Erfindung ist es nun, die dargestellten Probleme aufzulösen, indem der Kälteerzeuger derart platzsparend und lärmarm ausgebildet ist, sowie die Wärmeabfuhr auf eine neuartige Weise erfolgt, so dass die Kältemaschine erstmals im selben Raum aufgestellt werden kann, in dem auch die Klimatisierung stattfindet, sich also die Nutzer aufhalten. Hierzu müssen folgende Problemstellungen gelöst werden:
1. 1. Der Schalldruckpegel, der vom Klimagerät emittiert wird, muss auf ein Maß reduziert werden, welches im Bereich eines üblichen Grundgeräuschpegels in einer Bürofläche liegt, also ca. 30-40 dB.
2. 2. Die Abwärme, welche bei der Rückkühlung des Kühlmediums entsteht, darf nicht wie üblich, frei an die Umgebung abgegeben werden, sondern muss aus dem Raum abgeführt werden.
3. 3. Die Größe und Bauform der Kältemaschine muss derart angepasst werden, dass eine einfache Integration in bestehende Innenräume ohne Einschränkung der Nutzung möglich ist, z.B. In-Wand-Montage, Auf-Wand-Montage, verdeckte Montage im Deckenhohlraum oder flache Unter-Decken-Montage im Stil eines Deckensegels.
• Die Erfindung löst alle drei Problempunkte gleichermaßen, indem die benötigten Komponenten einer Kälteerzeugungsmaschine neu entwickelt und in neuer Art und Weise kombiniert werden:
1. 1. Als Kompressor, Pumpe und Gebläse kommen besonders lärmarme Typen zum Einsatz, welche z.T. speziell für den Einsatzzweck neu entwickelt wurden. Der Kompressor als Hauptlärmverursacher ist doppelt gekapselt und schwingungsentkoppelt aufgehängt. Alle mechanisch beweglichen Komponenten sind in einem separaten, vom Hauptgehäuse über elastische Pufferelemente entkoppelten Innengehäuse untergebracht. Zudem stellt das Hauptgehäuse der Kältemaschine zugleich einen großflächigen Schalldämpfer sowie einen geschlossenen Luftkanal dar, wobei die Ansaug- und Ausblaswege der Kühlluft entlang großflächiger poröser Absorber geführt werden. Hierdurch verlässt nahezu kein Störschall mehr das Gehäuse, der Schalldruckpegel im Raum bleibt unterhalb der Wahrnehmungsschwelle.
2. 2. Anstatt wie bei herkömmlichen Kältemaschinen die Luft zur Rückkühlung diffus aus der Umgebung anzusaugen und die erwärmte Luft ebenso diffus wieder an die Umgebung abzugeben, verfügt die erfindungsgemäße Kältemaschine über ein spezielles Kanalsystem, über welches die Luft gezielt angesaugt und wieder ausgeblasen wird. Dieses Kanalsystem ist derart ausgeführt, dass es problemlos an gängige Rohrleitungssysteme (Rundrohre, Flexrohre, Kanäle, etc.) angeschlossen werden kann, welche in der Regel bereits im Gebäude vorhanden sind. Als Beispiel seien hier Abluftanlagen für WCs, Technikräume, Küchen, Hygieneluft etc. genannt. Wird die erfindungsgemäße Kältemaschine einem solchen Abluftsystem nachgeschaltet, so kann die bei der Rückkühlung entstehende Abwärme ohne Erhöhung des Volumenstroms, lediglich über die Erhöhung der Ablufttemperatur, aus dem Gebäude abgeführt werden. Es müssen dafür keine neuen Rohrleitungsnetze verbaut werden. Das Gebläse für die Durchströmung des Wärmetauschers ist derart ausgelegt, dass es den geforderten Volumenstrom auch unter dem Gegendruck durch die angeschlossenen Rohrleitungen aufrechterhalten kann. Die dem System zugeführte Kühlluft kann wahlweise ebenfalls aus dem bestehenden Abluftsystem des Gebäudes entnommen werden, oder auch frei im Raum oder im Deckenhohlraum angesaugt werden. Zur Rückkühlung kann jedwede vorhandene Luft verwendet werden, auch geruchsbelastete bzw. verschmutzte/verbrauchte Luft. Alternativ kann die Kühlluft auch über ein kurzes Kanalstück direkt ins Freie abgeführt werden, so dass das System vollständig autark arbeitet.
3. 3. Um die erfindungsgemäße Kälteerzeugungsmaschine in eine Wand oder einen Deckenhohlraum einzubauen, ist eine quaderförmige Bauart (z.B. 1m × Im × 1m), wie sie in aller Regel bei Kälteerzeugungsmaschinen nach derzeitigem Stand der Technik anzutreffen ist, ungeeignet. Sämtliche Komponenten der Kältemaschine müssen daher derart ausgestaltet und angeordnet sein, dass sie in einem flachen (ca. 10-20 cm) und dafür großflächigen Gehäuse (z.B. 1m × 2m) untergebracht werden können. Ein solches Flachgehäuse kann problemlos in oder auf einer Systemwand, in einem Deckenhohlraum oder abgehängt unter einer Decke installiert werden. Gleichzeitig bietet eine solche großflächige Gehäuseform ideale Voraussetzungen für die Integration hochwirksamer Flächenschalldämpfer, welche die Geräuschemission reduzieren.
• In 1) ist eine Kältemaschine nach derzeitigem Stand der Technik schematisch dargestellt. Das auf dem Fußboden (2) stehende, sperrige, quaderförmige Gehäuse (3) hat zahlreiche Öffnungen, durch welche mittels eines großen, ungekapselten Ventilators (4) Kühlluft angesaugt (5) und mit erhöhter Temperatur wieder abgegeben (6) wird. Gleichzeitig tritt dadurch auch der von den Aggregaten bzw. durch den Luftstrom erzeugte Störschall (7) ungehindert aus.
• 2) zeigt eine Kälteerzeugungsmaschine nach erfindungsgemäßer Bauart. Das geschlossene Gehäuse (9) hat außer den Anschlussstutzen für Zu- und Abluft (10) + (11) und Vor- und Rücklauf des Kühlmediums (8) keine Öffnungen. Außerdem ist die Bauform so flach, dass es problemlos vor oder sogar in einer Wand (2) installiert werden kann, alternativ unter oder in einer Decke.
• In 3) und 4) ist der innere Aufbau einer erfindungsgemäßen Kälteerzeugungsmaschine schematisch gezeigt. Sämtliche zur Kälteerzeugung benötigten Komponenten sind derart flach konstruiert, dass sie innerhalb des geschlossenen Gehäuses von ca. 10 - 20 cm Tiefe Platz finden. Als Gebläse kann bspw. ein breiter Querstromlüfter (12) eingesetzt werden, welcher so effizient ist, dass er den geforderten Volumenstrom bei einer niedrigen Drehzahl und damit nach außen unhörbar liefert. Die Lärmemissionen des Kompressors (13) werden durch zusätzliche Kapselung (14) und Schwingungsentkoppelung (15) ebenfalls auf ein Minimum reduziert. Kondensator (16), Expansionsventil (17), Verdampfer (18), Pumpe (19) und Pufferspeicher (20) sind Bauelemente nach Stand der Technik, allerdings auf die beengten Platzverhältnisse optimiert. Darüber hinaus sind die genannten Bauelemente in einem separaten Innengehäuse (21) montiert, welches gegenüber dem Hauptgehäuse (9) wiederum mittels schwingungsabsorbierenden Puffern (22) entkoppelt ist. Das Hauptgehäuse (9), welches zugleich den Luftkanal mit Zuluft (10) am einen und Abluft (11) am anderen Ende darstellt, ist auf der Innenseite großflächig mit Schalldämpfern (23) + (24) ausgekleidet, welche die im Gehäuseinneren entstehenden Geräusche weiter abschwächen.
• Bezugszeichenliste

1.

Fußboden

2.

Wand

3.

Offenes, quaderförmiges Gehäuse einer herkömmlichen Kälteerzeugungsmaschine

4.

Ventilator ohne jegliche Geräuschdämmung

5.

Zur Kühlung angesaugte Umgebungsluft

6.

Unkontrolliert an die Umgebung abgegebene Wärmeenergie

7.

Ungehinderte Schallabstrahlung an die Umgebung

8.

Vor- und Rücklauf des Kühlmediums

9.

Hauptgehäuse (vollständig gekapselt, flach)

10.

Zuluft (geschlossene Zuführung über vorhandene Abluftkanäle)

11.

Abluft (geschlossene Abführung über vorhandene Abluftkanäle)

12.

Gebläse für Kühlluft

13.

Kompressor

14.

Kapselung zur Schalldämmung

15.

Schwingungsentkoppelung

16.

Kondensator

17.

Expansionsventil

18.

Verdampfer

19.

Pumpe für Kühlmedium

20.

Pufferspeicher für Kühlmedium

21.

Innengehäuse (entkoppelt vom Hauptgehäuse)

22.

Puffer zur Entkoppelung der Gehäuseteile

23.

Schalldämpfer (auslassseitig)

24.

Schalldämpfer (einlassseitig)

• Das erfindungsgemäße Kälteerzeugungsgerät lässt sich mit minimalem Installationsaufwand in (bestehende) Gebäudestrukturen integrieren. Es tritt weder optisch, noch akustisch oder thermisch negativ in Erscheinung und kann daher im selben Raum aufgestellt werden in dem sich auch Personen aufhalten. Durch die flache Bauform ist der Platzverbrauch hierfür minimal, es bietet sich die vollständig unsichtbare Integration in bestehende Wand- oder Deckensysteme an. Durch die Erfindung ist es nun möglich, auch in Nach- oder Teilausbauten ein hochwertiges Klimakonzept zu installieren, welches einfache Split-Klimasysteme in sämtlichen Belangen des Komforts, der Ergonomie und der Ästhetik übertrifft und dabei keine erhöhten Aufwände und Kosten bei der Installation im Gebäude nach sich zieht.

Claims (6)

1. Kälteerzeugungsmaschine neuer Bauart, bei welcher das Gehäuse zugleich luftführende sowie schalldämmende und schalldämpfende Funktionen übernimmt, dadurch gekennzeichnet, dass: a) Der Schallemissionspegel durch Kapselung und schwingungstilgende Entkoppelung mechanischer Komponenten sowie durch großflächige innenliegende Schalldämpfer derart reduziert ist, dass die Maschine im Aufenthaltsbereich der Nutzer aufgestellt werden kann. b) Die Abführung der Abwärme der Maschine und deren Aggregate über ein Luftkanalsystem erfolgt, wobei das Hauptgehäuse der Maschine selbst Bestandteil des Luftkanals ist. c) Das Gehäuse durch Anpassung und Anordnung sämtlicher Komponenten so flach ausgebildet ist, dass es sich in Wände oder Decken integrieren lässt.
2. Kälteerzeugungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Rückkühlen des Mediums benötigte Luft frei im Raum angesaugt wird.
3. Kälteerzeugungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bereits verbrauchte Abluft aus dem Gebäude zum Rückkühlen des Mediums verwendet wird, die Maschine also seriell in ein bestehendes Abluftsystem eingeschleift wird.
4. Kälteerzeugungsmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erwärmte Abluft über ein kurzes Kanalstück direkt ins Freie geführt wird.
5. Kälteerzeugungsmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erwärmte Abluft über ein kurzes Kanalstück in eine Nebenzone (Deckenhohlraum, angrenzender Technikraum, etc.) abgeführt wird.
6. Kälteerzeugungsmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsabgabe des Geräts beliebig skalierbar ist, also sämtliche gängigen Leistungsbereiche für Kühlaggregate mit der neuartigen Technik abgedeckt werden können.

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