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Die Erfindung betrifft einen Lüftungsauslass für einen Lüftungskasten, welcher mit einem Zuleitungsanschluss und wenigstens einer Bodenöffnung versehen ist und in einer Decke als sichtbarer Deckenauslass in Erscheinung tritt, wobei der Deckenauslass durch eine Abdeckung in Form eines Lüftungsauslasses mit Luftaustrittsöffnungen zumindest teilweise verschlossen ist.
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Zur Belüftung großer Räume, beispielsweise Aufenthaltsräume, Büroräume oder Räumlichkeiten für den Publikumsverkehr werden Lüftungselemente eingesetzt, die aus einem Lüftungskasten mit einem Lüftungsauslass bestehen. Der Lüftungskasten selbst ist mit einem Zuleitungsanschluss versehen und weist eine Bodenöffnung auf, die in der Decke als sichtbarer Deckenauslass in Erscheinung tritt. Zur Verschönerung der Decke ist der Deckenauslass durch eine Abdeckung in Form eines Lüftungsauslasses mit Austrittsöffnungen zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig verschlossen.
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Die Lüftungselemente werden benötigt, weil gestiegene Anforderungen an die Wärmeisolierung von Gebäuden bestehen und eine Luftumwälzung nicht in dem erforderlichen Maße stattfindet wie gefordert, wenn sich viele Menschen in Räumlichkeiten aufhalten. Aus diesem Grunde wurde vom Gesetzgeber vorgegeben, dass eine Belüftung der Räumlichkeiten zwangsweise erfolgen muss. Die Belüftungssyteme können zentral oder dezentral sein. Bei den zentralen Lüftungsanlagen oder Raumluft technischen Anlagen (RLT) ist die Luftführung in Raum sehr wichtig, diese Aufgabe übernimmt der Auslass. Die Luftführung unter Berücksichtigung der Luftgeschwindigkeit und die Art der Luftführung ist von sehr großer Bedeutung, weil bei nicht Einhaltung dieser Faktoren das Sick-building-Syndrom auftreten kann.
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Die Luftführung besteht aus zwei Faktoren, und zwar der Zulufttemperatur und die Art der Luftführung in den Raum.
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Da die Zulufttemperatur durch die RLT-Anlage vorgegeben ist und mit einem Delta T von 8 K zu Außentemperatur (Sommerfall) geregelt wird, bleibt ein zweiter wichtiger Faktor der Luftauslass.
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Die Zuluft erfolgt über ein Kanalsystem zu den einzelnen Räumen. In den Räumen wird die Zuluft über verschiedene Lüftungsauslässe dem Raum zugeführt. Die Art der Verteilung der Luftführung in den Raum ist von größter Bedeutung. Bei einer physikalisch schlecht geplanten Luftverteilung kann dies zu Zugerscheinungen und in den Großraumbüros, wie erwähnt zum Sick-building-Syndrom führen. Seit Jahren beobachten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler besonders bei Menschen, die in Büroräumen arbeiten, dass diese sich nach längerem Aufenthalt am Arbeitsplatz am Abend nachdem sie das Büro verlassen haben krank fühlen. Die Beschwerden verschwinden nach einer gewissen Zeit wieder, sobald sich die Betroffenen nicht mehr in den Büroräumen oder in den betreffenden Gebäuden aufhalten.
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Je nach Größe der zentralen Belüftungsanlage und der Räumlichkeiten können hierbei unterschiedlich große Deckenauslässe vorhanden sein, dies ergibt sich aus Luftwechselzahl in den Räumen. Ein solcher Deckenauslass ist in einer Decke als sichtbare Öffnung für jedermann erkennbar und wird mithilfe einer Abdeckung verschlossen, wobei die Abdeckung aus einem Gitter mit sternförmigen Lüftungsschlitzen oder mit einer Perforation in Form eines Lochrasters versehen sein kann. Die entsprechenden Abdeckungen beziehungsweise Lüftungsauslässe werden mit handelsüblichen Mitteln im Lüftungskasten befestigt und bestehen aus einem Metallblech, welches keine besondere optische Gestaltung aufweist und in der Regel in der Decke als störendes Element innerhalb der Räumlichkeiten angesehen wird.
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Ein weiteres Problem ist dadurch gegeben, dass je nach Größe der Räumlichkeiten eine Luftzirkulation nicht in dem erforderlichen Maße vorliegt, weil die Belüftung meistens in vertikaler Richtung verläuft und bei großen Abständen der einzelnen Lüftungsauslässe der erforderliche horizontale Luftaustausch nicht ausreichend ist, d.h. die erforderliche Wurfweite wird nicht erreicht.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Lüftungsauslass aufzuzeigen, welcher für eine deutliche Verbesserung der Luftverteilung mit sehr niedriger Luftgeschwindigkeit und horizontaler Luftverteilung sorgt. Über dieser neuartigen und horizontalförmigen Luftführung, wird die Zuluft mit Hilfe des Coanda-Effekt dem Raum zugeführt.
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Erfindungsgemäß ist zur Lösung der Aufgabenstellung vorgesehen, dass die Luftaustrittsöffnungen aus runden Durchbrüchen bestehen, welche zumindest teilweise gegenüber der Ebene des Lüftungsauslasses geneigt verlaufen und einen Neigungswinkel kleiner 90 Grad aufweisen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei der Entwicklung dieses Lüftungsauslass wurden folgende Parameter der Luftführung geändert. Der Impuls oder Luftzug ist nicht sichtbar sondern versteckt im Auslass. Die Luft wird unter Beachtung des Coanda-Effekts in den Raum geführt bzw. der Coanda-Effekt zu fast 100% genutzt. Unter Coanda-Effekt versteht man die Eigenschaft strömender Medien sich an Ebenen oder konvexen Oberflächen anzulegen, anstatt sich abzulösen. Dafür wurde für jede Öffnung des Luftauslasses eine Luftaustrittsöffnung im Auslass vorgesehen. Die Luftaustrittsöffnungen sind so geneigt, dass die Luft fast horizontal zu der abgehängten Decke in den Raum geführt wird. Durch diesen Effekt wird die sichtbare Fläche von physikalischen Abhängigkeiten entlastet und die Sichtfläche kann ästhetisch besser gestaltet werden.
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Dadurch, dass die Luftaustrittsöffnungen gegenüber der Ebene des Lüftungsauslasses geneigt verlaufen und hierbei einen Neigungswinkel kleiner 90 Grad aufweisen, tritt die Luft nicht vertikal aus, sondern wird durch die geneigte Anordnung der Luftaustrittsöffnungen zur Seite ausgelenkt, wobei gleichzeitig durch die Anordnung der einzelnen Luftaustrittsöffnungen, beispielsweise in Form einer Spirale oder vergleichbare Ausführungen zu einem Dralleffekt führen, sodass die Frischluft drallförmig in den Raum einströmt. Hierdurch wird unter anderem eine schnelle Reduzierung der Luftgeschwindigkeit und der Temperaturdifferenz zwischen Frischluft und Raumluft erreicht. Die Luftführung erfolgt in diesem Fall im Wesentlichen horizontal mit allseitiger Strömungsrichtung, wobei die Zulufttemperaturdifferenz zur Raumtemperatur zwischen -12 bis +10 Kelvin betragen kann. Als weiterer Vorteil stellt sich heraus, dass mit den Drallauslässen größere Volumenströme als mit herkömmlichen Auslässen möglich sind. Mit diesen neuen Drallauslässen ist eine Mischbelüftung für Komfortbereiche mit guter Raumdurchlüftung bei geringen Turbulenzen im Aufenthaltsbereich möglich. Auf diese Weise wird somit eine Verwendung in großen Zu- und Abluftanlagen möglich.
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Mit dem neuartigen Lüftungsauslass wird eine Drallströmung erreicht, die sich insbesondere für Komforträume mit hohen Luftwechselzahlen eignet. Zur Unterstützung der Drallwirkung können zusätzlich innerhalb des Lüftungskastens integrierte Luftleitbleche verwendet werden, welche bereits beim Einströmen in die Luftaustrittsöffnungen einen Drall erzeugen. Die Luftaustrittsöffnungen mit geneigten Durchbrüchen eignen sich besonders für Belüftungsanlagen mit variablem Volumenstrom, wobei die hohe Austrittsgeschwindigkeit einen stabilen Strömungsverlauf garantiert. Auch bei geringem Volumenstrom löst sich der Luftstrahl nicht abrupt von der Decke. Ist bei der Auslegung der Parameter kritischer Strömungsweg kleiner als der Parameter horizontaler Strömungsweg so muss bei der Berechnung der maximalen Strahlenendgeschwindigkeit Vmax (m/s) mit dem Parameter kritischer Strömungsweg Xkr (m) gerechnet werden, aber nicht mit dem Parameter horizontaler Strömungsweg.
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Zusätzlich besteht die Möglichkeit, dass im Stutzen des Anschlusskastens eine Volumenstrommesseinrichtung integriert wird, wobei in diesem Fall Messabweichungen der Volumenstrommessung ungefähr bei ± 5% bei einer Stutzengeschwindigkeit von 2 bis 5 m/s und einer geraden Anströmung von mindestens 1xD liegt. Durch Verstellen einer in dem Lüftungskasten enthaltenen Drosselklappe kann zusätzlich das gewünschte Luftvolumen je Auslass schnell und richtig eingestellt werden.
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Der wesentliche Punkt der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass über die geneigten Luftaustrittsöffnungen eine Drallwirkung erzielt wird, die eine Breite horizontale Strömung ermöglicht und damit für einen hervorragenden Luftaustausch geeignet ist. Der Neigungswinkel der Luftaustrittsöffnungen kann hierbei variable gestaltet werden und beispielsweise bei kleinen Räumen in einem Winkelbereich von 70 bis 85 Grad liegen, während bei größeren Räumen ein mittlerer Bereich von 45 bis 80 Grad vorliegen kann. Über den Neigungswinkel wird bei gleichgroßem Lüftungsauslass somit die Möglichkeit gegeben, nicht nur den Bereich direkt unterhalb des Lüftungsauslasse mit Zuluft zu versorgen, sondern auch ein weites Umfeld um den Lüftungsauslass herum.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass sämtliche Lüftungsaustrittsöffnungen einen identischen Neigungswinkel aufweisen, sodass die Luftströmung gleichmäßig in horizontaler Richtung verläuft.
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Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Luftaustrittsöffnungen unterschiedliche Neigungswinkel aufweisen. Hierdurch wird erreicht, dass beispielsweise im Nahbereich direkt unterhalb des Lüftungsauslasses für eine ausreichende Luftströmung gesorgt wird, während das Umfeld des Lüftungsauslasses beispielsweise durch den äußeren Kranz von Luftaustrittsöffnungen besser mit Zuluft versorgt wird. Hierbei besteht durchaus die Möglichkeit, dass der Neigungswinkel kontinuierlich vom Zentrum des Luftauslasses mit einem kleinen Neigungswinkel zum Randbereich hin einen stetig größer werdenden Neigungswinkel aufweist, sodass durch die im Randbereich vorhandenen Luftaustrittsöffnungen eine größere Drallwirkung erzielt wird. Vorzugsweise können die Luftaustrittsöffnungen in eine gemeinsame Richtung geneigt verlaufen, um die Drallrichtung zu bestimmen. Durch die Anordnung der einzelnen Luftaustrittsöffnungen, vorzugsweise einer kreisförmigen Anordnung, wird die Drallströmung zusätzlich unterstützt.
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Um die Drallwirkung zu vermindern oder gegebenenfalls zu steigern ist in weiterer Ausgestaltung vorgesehen, dass die Luftaustrittsöffnungen eine unregelmäßige Verteilung aufweisen oder zumindest teilweise eine ringförmige, spiralförmige oder sternförmige Anordnung besitzen. Soweit eine unregelmäßige Verteilung vorliegt, aber die Neigungsrichtung in einer Vorzugsrichtung verweist wird eine nur geringe Drallwirkung erzielt, die aber ausreicht, um kleine Räumlichkeiten sehr gut zu durchlüften. Soweit zumindest eine teilweise ringförmige, spiralförmige oder sternförmige Anordnung der Luftaustrittsöffnungen vorliegt, wird im Zusammenhang mit dem Neigungswinkel entstehende Drallwirkung der Luftaustrittsöffnung verstärkt, weil die einzelnen Luftaustrittsöffnungen eine Vorzugsrichtung aufweisen.
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Die ring-, spiral- oder sternförmigen Anordnungen der Luftaustrittsöffnungen können gegebenenfalls bei einem einzelnen Lüftungsauslass miteinander kombiniert werden, beispielsweise der innere Kernbereich des Lüftungsauslasses kann eine andere Form aufweisen als der mittlere oder äußere Randbereich, um die Drallwirkung der Luftzirkulation zu verändern.
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Vorzugsweise bestehen die Luftaustrittsöffnungen aus einer schräg verlaufenden Bohrung, wobei der schräge Verlauf durch die gewünschten Neigungswinkel vorgegeben wird. Eine weitere Einflussnahme auf die Drallwirkung kann dadurch erfolgen, dass die Luftaustrittsöffnungen unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Beispielsweise können die inneren Luftaustrittsöffnungen einen wesentlich geringeren Durchmesser aufweisen, während die äußeren Luftaustrittsöffnungen beziehungsweise randseitigen Luftaustrittsöffnungen einen größeren Durchmesser aufweisen und damit eine Luftführung für den inneren drallförmigen Luftstrom bilden. Hierbei kommt es im Wesentlichen darauf an wie groß die mit Zuluft zu versorgenden Räume gestaltet sind, um eine möglichst breite horizontale Luftströmung zu erzielen, wodurch beispielsweise auch die Anzahl der Lüftungsauslässe gegebenenfalls verkleinert werden kann, wenn die Luftströmung sich über einen größeren Bereich erstreckt.
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Um Verwirbelungen im Randbereich der Luftaustrittsöffnungen zu vermeiden besteht ferner die Möglichkeit auf der Unterseite des Lüftungsauslasses Einsenkungen bei sämtlichen Luftaustrittsöffnungen vorzunehmen, die eine Auffächerung der einzelnen Luftströme ermöglichen.
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Ferner besteht die Möglichkeit, dass die Einsenkungen im zunehmenden Abstand vom Zentrum der Lüftungsauslasses kontinuierlich vergrößert werden ebenso wie der Durchmesser der einzelnen Bohrungen der Luftaustrittsöffnungen, um einen Einfluss auf die Drallwirkung zu nehmen.
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Um die Drallwirkung zu erhöhen, können die Luftaustrittsöffnungen zudem unterschiedliche Durchmesser aufweisen, die vom Zentrum des Lüftungsauslasses kontinuierlich vergrößert werden, um eine bessere Luftströmung im Seitenbereich zu erzielen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Besonderheit zugrunde, vorhandene Lüftungsauslässe für bekannte Lüftungskästen dahingehend zu verbessern, dass diese eine Drallströmung erzeugen, wodurch eine bessere Luftverteilung erfolgt und zudem unangenehme Zugluft vermieden wird, weil eine Verteilung der einströmenden Frischluft unterhalb der Decke großflächig verteilt wird (Coanda-Effekt). Für die individuelle Gestaltung der einzelnen Lüftungsauslässe mit geneigt verlaufenden Bohrungen und deren Anordnungen innerhalb des sichtbaren Bereichs des Lüftungsauslasses kann gezielt auf die Drallwirkung und horizontale Luftverteilung Einfluss genommen werden. Dieser Einfluss kann im Weiteren dadurch verstärkt werden, dass innerhalb des Lüftungskastens Luftleitbleche angeordnet werden, welche für eine gleichmäßige Luftverteilung zum Austritt durch die Luftaustrittsöffnungen vorgesehen sind. Die Luftaustrittsöffnungen können auf der unteren sichtbaren Seite zudem mit Einsenkungen ausgestattet werden, um die austretende Luft aus den Luftaustrittsöffnungen mit einem reduzierten Luftdruck ausströmen zu lassen.
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Die Erfindung wird im Weiteren anhand der Figuren näher erläutert.
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Es zeigt
- 1 in einer Draufsicht ein erstes Ausführungsbeispiel eines Lüftungsauslasses mit Luftaustrittsöffnungen,
- 2 in einer Draufsicht eine zweite alternative Ausführungsform eines Lüftungsauslasses,
- 3 in einer Draufsicht eine dritte weitere alternative Ausführungsform eines Lüftungsauslasses,
- 4 in einer Draufsicht eine vierte alternative Ausführungsvariante eines Lüftungsauslasses,
- 5 in einer perspektivischen Ansicht einen runden Lüftungsauslass und
- 6 in einer vergrößerten Teilansicht einzelne Luftaustrittsöffnungen in dem Lüftungsauslass gemäß 5.
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1 zeigt in einer Draufsicht ein erstes Ausführungsbeispiel für einen Lüftungsauslass 1, wie er für einen Lüftungskasten verwendet werden kann. Die gezeigten Ausführungsbeispiele mit einem runden Lüftungsauslass 1 sind als beispielhaft anzusehen. Es besteht ohne weiteres die Möglichkeit anstelle eines runden Lüftungsauslasses 1 einen ovalen, mehreckigen oder quadratischen Lüftungsauslass vorzusehen, wobei die Anordnung der einzelnen Luftaustrittsöffnungen 2 in ähnlicher Form gestaltet sein kann.
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Der Lüftungsauslass 1 besteht aus einer runden Scheibe die ungefähr eine Dicke von 2-4 mm aufweisen kann und ist mit einzelnen Bohrungen als Luftaustrittsöffnungen 2 ausgestattet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel des Lüftungsauslasses 1 sind die Luftaustrittsöffnungen 2 im Zentrum der Scheibe spiralförmige angeordnet und danach verlaufen die Luftaustrittsöffnungen 2 sternförmig zum Rand 3 des Lüftungsauslasses 1. Der Lüftungsauslass 1 wird mit nicht sichtbaren Befestigungsmitteln, beispielsweise über einen Magnetstreifen oder ähnlichem gehalten.
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Die Luftaustrittsöffnungen 2 weisen zudem einen unterschiedlichen Durchmesser auf, welcher im mittleren spiralförmigen Bereich von einem sehr kleinen Durchmesserbereich sich allmählich nach außen hin vergrößert. Dies wird besonders deutlich im strahlenförmigen Bereich der Luftaustrittsöffnungen 2, woraus ersichtlich ist, dass sich der Durchmesser der Luftaustrittsöffnung 2 zum Rand 3 hin stetig vergrößert. Die spezielle Ausgestaltung der einzelnen Luftaustrittsöffnungen 2 ist aus den 5 und 6 ersichtlich.
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2 zeigt in einer Draufsicht eine zweite alternative Ausführungsform eines Lüftungsauslasses 10, und zwar ebenfalls in runder Ausgestaltung, der ohne weiteres ebenso in mehreckiger Ausgestaltung hergestellt werden kann. Die Luftaustrittsöffnungen 11 sind über den gesamten Lüftungsauslass 10 spiralförmig ausgebildet, und zwar ausgehend vom Zentrum der Luftauslassöffnung mit einem Linksdrall bis zum Rand 12 und danach in einem Rechtdrall. Die Größe der einzelnen Luftaustrittsöffnungen 11 steigt hierbei wiederum vom Zentrum ausgehend kontinuierlich an, wobei jede benachbarte Luftaustrittsöffnung, welche näher zum Rand 12 gerichtet ist, einen größeren Durchmesser aufweist. Auch diese Bohrungen der Luftaustrittsöffnungen 11 weisen eine besondere Gestaltung auf, wie sie aus den 5 und 6 ersichtlich ist. Die Besonderheit bei diesem Lüftungsauslass 10 besteht darin, dass die Spiralform im Zentrum eine andere Drehrichtung wie im nachfolgenden Außenbereich aufweist.
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3 zeigt in einer Draufsicht ein drittes Ausführungsbeispiel eines Lüftungsauslasses 20 mit Luftaustrittsöffnungen 21, welche sich vom Zentrum bis zum Rand 22 spiralförmig mit Linksdrall erstrecken. Der Durchmesser der Luftaustrittsöffnungen 11 steigt hierbei kontinuierlich vom Zentrum bis zum Rand 22 an.
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4 zeigt in einer Draufsicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lüftungsauslasses 30 mit Luftaustrittsöffnung 31 und einem Rand 32. Vom Zentrum ausgehend weisen die Luftaustrittsöffnungen 31 wiederum eine Spiralform auf, die sich aber im letzten Drittel des Durchmessers der Luftaustrittsauslasses 30 in einer unregelmäßigen Anordnung der Luftaustrittsöffnungen 31 verliert.
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Die 1 - 4 zeigen beispielhaft mögliche Lösungen für die Anordnung der Luftaustrittsöffnungen auf. Die Anordnung der Luftaustrittsöffnungen ist aber nicht auf die Beispiele eingeschränkt, ebenso die Form der Lüftungsauslässe.
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5 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Lüftungsauslass, der beispielsweise dem Lüftungsauslass 10 der 2 entspricht. Die Luftaustrittsöffnungen 11 sind im Zentrum 13 und Randbereich spiralförmig angeordnet. Die einzelnen Luftaustrittsöffnungen 11 bestehen aus einer schräg verlaufenden Bohrung 14, welche eine ebenfalls schräg angeordnete Einsenkung 15 aufweist, welche sich in der Oberfläche 16 des Lüftungsauslasses 10 befindet. Durch die geneigte Anordnung der Bohrungen 14 tritt die Frischluft nicht senkrecht nach unten zum Lüftungsauslass 10 auf, sondern wird in den Seitenbereich des Lüftungsauslasses 10 drallförmig verteilt und in Folge der vorhandenen Spiralanordnung führt dies zu einer drallförmigen Luftströmung. Die drallförmige Luftströmung verursacht hierbei eine horizontale Luftverteilung, wodurch eine Luftströmung senkrecht von oben reduziert wird. Durch die geneigt verlaufenden Bohrungen 14 wird somit erreicht, dass eine großflächige Luftzufuhr in den entsprechenden Räumen stattfindet und damit eine wesentlich verbesserte Luftverteilung ohne ausgeprägte Luftströmungen vorliegt.
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6 zeigt in einer teilweise geschnittenen Ansicht den Lüftungsauslass 10 gemäß 2, wobei die Bohrungen 14, welche die Luftaustrittsöffnungen 11 symbolisieren, schräg verlaufend angeordnet sind und jeweils in einer Einsenkung 15 in der Oberfläche 16 des Lüftungsauslasses 10 münden. Aus der geschnittenen Ansicht wird hierbei besonders deutlich, wie der Verlauf der Bohrungen 14 innerhalb des scheibenförmigen Lüftungsauslasses 10 erfolgt. Speziell durch die Anordnung der Bohrungen 14 werden hierbei die beschriebenen Effekte erzielt, welche zu einer nicht störenden Luftströmung innerhalb eines Raumes führt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lüftungsauslass
- 2
- Luftaustrittsöffnung
- 3
- Rand
- 10
- Lüftungsauslass
- 11
- Luftaustrittsöffnung
- 12
- Rand
- 13
- Zentrum
- 14
- Bohrung
- 15
- Einsenkung
- 16
- Oberfläche
- 20
- Lüftungsauslass
- 21
- Luftaustrittsöffnung
- 22
- Rand
- 30
- Lüftungsauslass
- 31
- Luftaustrittsöffnung
- 32
- Rand
