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Die Erfindung betrifft eine Anlage
zum Temperieren eines Raumes durch Zuführen und/oder Abführen von
frischer, gekühlter
und/oder erwärmter Luft
und/oder Umluft.
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Stand der Technik Derartige Anlagen
sind in vielfältiger
Form bekannt und auf dem Markt. Klimasysteme für Gebäude mit beispielsweise überwiegender
Büronutzung
haben die Aufgabe, die thermischen Lasten (Heiz- bzw. Kühlbedarf)
entsprechend der Jahreszeit bzw. die inneren Lasten auszugleichen.
Dies wird bisher durch ein Heizsystem mit Heizrohrleitungen und
Heizkörpern
realisiert. Kühllasten
werden durch eine zentrale Klimazentrale, durch Kühlkonvektoren,
Kühldecken
oder durch thermische Bauteilaktvierung abgeführt.
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Durch die bauphysikalischen Verbesserungen
der Gebäudehüllekonstruktionen
ist festzustellen, dass der Heizbedarf in den letzten 15 Jahren stark
abgenommen, dafür
aber die Kühllast
zugenommen hat. Gründe
hierfür
sind die zunehmende Verwendung von Glasfassaden (Erhöhung des
Tageslichteinfalls, kürzere
Bauzeiten) durch die Architekten, aber auch die kostenrelevante
Ausnutzung der Büroflächen (in
Ballungszentren stehen einem Arbeitsplatz weniger Flächen zur
Verfügung
als noch vor Jahren) sowie der ständige Anstieg der Technikausrüstung (Computer,
Medientechnik, Licht).
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Bei Räumen ohne öffenbare Fenster (innenliegend
oder geschlossene Hochhaus-Fassaden) kommt die Versorgung mit ausreichender
Frischluft durch das Klimasystem hinzu. Während das Heizsystem meist
ohne Ingenieurplanung von Fachfirmen ausgelegt und gebaut werden
kann, sind bei Klimasystemen auf Grund der damit verbundenen Eingriffe in
Baukonstruktion sowie der vielschichtigen Anforderungen an Anlagentechnik,
Prozessfunktion und Hygiene Ingenieurleistungen notwendig, daher
erhöhen
sich Planungskosten und Bauzeiten. Die mit dem Einsatz von Klimasystemen
in Gebäuden
verbundenen hohen Investitions- und Betriebskosten lassen trotz
Bedarfs manchen Bauherrn und Architekten äusserst kritisch bis ablehnend
diese Frage entscheiden.
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Aufgabe
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Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, eine Anlage bzw. ein Klimasystem zu entwickeln,
welches den Ansprüchen
moderner Architektur (Design, Platzbedarf), den gestiegenen Komfortansprüchen der
Nutzer klimatisierter Räume (thermische
Behaglichkeit, niedriges Geräuschniveau)
und auch dem Kostendruck der Baubranche (modularer Systemaufbau,
Nachrüstung)
gerecht werden soll.
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Lösung der Aufgabe
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Zur Lösung der Aufgabe führt zum
einen, dass ein Klimamodul in Flachbauweise erstellt und einer Wand,
Aussenfassade einer Decke oder einem Boden des Raumes zugeordnet
wird.
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Ein derartiges Klimamodul hat den
grossen Vorteil, dass es in einer Raumtrennwand mit geringer Einbautiefe,
beispielsweise einer Vorsatzschale, Holz- oder Metallständerwand,
von max. 150 mm Dicke integriert werden kann. Hierauf bezieht sich
die vorliegende Erfindung zwar besonders, sie ist jedoch darauf
nicht beschränkt.
Ein derartiges in Flachbauweise hergestelltes Klimamodul kann notfalls
auch einer Metallständerwand
vorgestellt oder an oder in einer Decke abgehängte Decke oder einem Boden (Hohlraum
oder Doppelboden) angebracht werden. Beispielsweise ist die Integration
in Zwischendecken oder abgehängten
Decken möglich,
gleichfalls auch die Integration in Hohlraumböden oder Doppelböden. Der
Vorteil dieser Integration in Leichtbau-Wänden, Zwischendecken oder Doppelböden hat
für den Raumnutzer
den erheblichen Vorteil, dass keine Nutzfläche verbaut wird, und er vollkommene
Freiheit hinsichtlich der Innenausstattung (Aufstellung der Möbel, Tische
etc.) hat. Bei Nutzungsänderung
oder einer anderen Grundrissgestaltung ist ein leichter Umbau oder
ein nachträglicher
Abbau möglich.
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Zur Verminderung der akustischen
Emissionen wird ein Plattenschalldämpfer vorgeschlagen, für den auch
separat Schutz begehrt wird. Dieser Plattenschalldämpfer ist
vor allem dadurch gekennzeichnet, dass sein Durchströmkanal eine
Stufe ausbildet. In der Praxis hat sich gezeigt, dass dadurch Geräuschentwicklungen
der durchströmenden
Luft erheblich minimiert, wenn nicht sogar fast ganz unterbunden
werden.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht
das Absorptionsmaterial des Plattenschalldämpfers aus Schaumstoff auf
Melaminharzbasis. Zur Ausbildung der Stufe besitzt er eine kürzere Platte
als Rückseitenplatte
und eine längere,
vorgesetzte Frontplatte, wobei Rückseitenplatte
und Frontplatte etwa die gleiche Dicke haben. An die Frontplatte schliesst
dann noch eine Endplatte mit einer grösseren Dicke an, so dass hier
eine Stufe ausgebildet wird, die bevorzugt noch mit einem Blech
belegt ist.
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Das heisst, der Plattenschalldämpfer besteht aus
zwei Platten unterschiedlicher. Stärke, die waagrecht an den Kanalwandungen
angeordnet sind. Dabei ist der grösste Teil bevorzugt bis zu
(95%) der Kanalwandfläche
mit dem Schalldämpfer
bedeckt, wodurch sich bessere Dämmungseigenschaften
des Kanalsblechs (ca. 16 dB) ergeben. Hierdurch wird eine Telefonieschallübertragung
unterbunden. Durch die Stufenbildung im Luftstrom wird eine Stossdämpfung erzeugt
und ein Durchstrahlen der Frequenzwellen verhindert. Dadurch ergibt
sich auch eine sehr gute Dämpfungseigenschaft
im hochfrequenten Bereich. Durch das eingelegte Resonanzblech erfolgt
eine Verbesserung der Dämpfungseigenschaften
im tieffrequenten Bereich.
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Der erfindungsgemässe Plattenschalldämpfer vereinigt
in sich die Dämpfungsprinzipien
Absorption, Stossdämpfung,
Mündungsreflektion
und Resonator.
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Gleichfalls der Verminderung der
akustischen Emissionen dient das Aufhängen des Klimamoduls an einer
Decke über
körperschallentkoppelnde
Hängeprofile.
Auch hier hat sich in der Praxis gezeigt, dass die Rohdecke wesentlich
besser eine Körperschallentkopplung,
beispielsweise hervorgerufen durch den Ventilator in dem Klimamodul,
realisieren kann, als eine Bodenkonstruktion, auf der das Klimamodul
aufgestellt ist.
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Durch den erfindungsgemässen Schalldämpfer wird
der mittlere Schalldruckpegel in einem Büro auf ca. 20 dB(A) abgesenkt,
gegenüber
bisher 30 dB(A).
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Gemäss der vorliegenden Erfindung
werden zwei Klimamodule vorgeschlagen. Ein Klimamodul (Klimakonvektor) übernimmt
die Funktion Heizen/Kühlen,
das andere Klimamodul (Zu-/Abluftmodul) die Frischluftzufuhr, wobei
die Module einzeln oder auch in Kombination einsetzbar sind. Durch
das Klimamodul Heizen/Kühlen
kann auf ein konventionelles Heizsystem verzichtet werden. Hieraus
ergeben sich Platz- und Kosteneinsparungen. Eingriffe in die Baukonstruktion
werden durch dieses Klimamodul gegenüber der konventionellen Technik,
wie Klimadecken, Konvektoren vor Wänden oder im Fassadenbereich,
Betonkernaktivierung, erheblch reduziert, woraus sich eine Verkürzung der
Bauabläufe
im Rohbau und Ausbau ergibt.
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Beide Arten von Klimamodulen können im übrigen auch
nachträglich
durch den Mieter eingebaut und später wieder ausgebaut und mitgenommen
werden. Die Klimamodule sind nicht an das Gebäude gebunden.
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Bei dem Klimamodul Heizen/Kühlen ist
zumindest ein Wärmetauscher
integriert, der die Funktionen Kühlen
bzw. Heizen übernimmt.
Bevorzugt ist der Wärmetauscher
jedoch unterteilt, wobei ein Bereich das Kühlen und ein anderer Bereich
das Heizen übernimmt.
Je nach Wunsch werden so die Bereiche mit einem Kühlmedium
bzw. mit einem Heizmedium versorgt.
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Der Wärmetauscher besteht im wesentlichen aus
Lamellen und die Lamellen kreuzenden Röhrchen, in denen das Heiz-
oder Kühlmedium
geführt ist.
Dabei sind die Lamellen bevorzugt so angeordnet, dass sie in Strömungsrichtung
der Luft verlaufen. Hierdurch wird eine zusätzliche Geräuschentwicklung beim Durchströmen der
Luft minimiert, da diese nur auf die sehr schmalen Kanten der Lamellen
trifft.
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Sofern ein Wärmetauscher sowohl die Funktion
Kühlen
als auch Heizen übernimmt,
gibt es auch keinen Übergangsbereich
zwischen den Lamellen des Heiz- und den Lamellen des Kühlregisters.
In diesem Übergangsbereich
bestand in der Vergangenheit die Gefahr, dass die Lamellen versetzt
angeordnet waren, so dass es zu zusätzlicher Geräuschentwicklung
kam.
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Durch den Einsatz von derartigen
Wärmetauschern,
ist es möglich,
z. B. Wärmepumpen
oder die direkte Abwärme
von Kältemaschinen
zu nutzen.
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Die Kühltemperatur ist dabei so ausgelegt, dass
eine Unterschreitung der Taupunkttemperatur vermieden wird. Hierdurch
fällt kein
Kondensat an, wodurch die Hygiene der gesamten Anlage wesentlich
gesteigert ist, da Schimmel oder Keimbildung vermieden wird. Ferner
fällt ein
kompliziertes und aufwendiges Abwassersystem weg.
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Durch die niedrige Differenz zwischen Raumlufttemperatur
zur Vor- und Rücklauftemperatur
des Wärmetauschers
wird die Kühlleistung
selbständig
geregelt, so dass dieser Selbstregeleffekt besonders hervorzuheben
ist.
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Wie oben erwähnt, soll dem Wärmetauscher ein
Ventilator, vorzugsweise ein Querstromventilator zugeordnet sein.
Der Querstromventilator kann oberhalb oder unterhalb des Wärmetauschers
angeordnet sein.
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Dieser Ventilator ist die einzige
Schallquelle in einem Klimamodul, welcher einen Ventilatorkonvektor
darstellt. Die von einem Ventilator abgegebene Schallleistung besitzt
eine breitbandige Akustiksignatur, d. h., im Frequenzbreich von
150 Hz bis 5 kHz werden über
alle Frequenzen eine etwa gleichgrosse Schallenergie erwartet. Im
Bereich von 50 Hz bis 150 Hz steigt die Schallenergie an. In den
letzten 10 Jahren wurde kontinuierlich die Schallenergie der Ventilatoren
durch Optimierung der Schaufeln und andere technische Verbesserungen
gesenkt. Es ist jedoch festzustellen, dass die physikalischen Grenzen
nahezu erreicht sind, so dass bei Strömungsmaschinen, wie dem Ventilator,
immer mit einem gewissen Schallenergiepegel zu rechnen ist.
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Als weitere akustische Optimierung
haben die Hersteller von Ventilatorkonvektoren die Abmessungen des
Ventilators vergrössert,
um dadurch die Drehzahl zu verringern. Mit der Drehzahlverringerung
sinkt auch die abgegebene Schallenergie. Dadurch besitzen die derzeit
auf dem Markt vorhandenen Konvektoren grosse Abmessungen. Dies wiederum
stört den
Nutzer/Abnehmer/Architekten. Mit der vorliegenden Entwicklung können jedoch
auch Ventilatoren mit höherer
Drehzahl verwendet werden, d. h., der Einsatz von kleinen Ventilatoren
ist wieder möglich.
Der Schallenergiepegel wird durch die Plattenschalldämpfer, die
bevorzugt beidseitig des Wärmetauschers
bzw. des Ventilators angeordnet sind, wesentlich abgesenkt.
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Ferner wird der Wärmetauscher bevorzugt beidseits
von Plattenschalldämpfern
begrenzt, so dass, wie oben beschrieben, die akustische Emission reduziert
wird.
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Im Klimamodul sind Ansaugöffnungen
für Raumluft
und Auslassöffnungen
für temperierte
Luft vorgesehen. Vor allem in den Auslassöffnungen können noch bewegliche Luftleitlamellen
vorgesehen werden, durch die eine Ausströmrichtung bestimmt werden kann.
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Das andere Klimamodul, welches ausschliesslich
der Einbringung von Frischluft dient, weist lediglich eine Ansaugeinrichtung
auf, die bevorzugt beidseits zwischen zwei Plattenschalldämpfern angeordnet
ist. Dem ansaugseitigen Plattenschalldämpfer ist noch ein Filter vorgeschaltet,
so dass die angesaugte Luft möglichst
gut gereinigt dem Raum zugeführt
wird.
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Der Einsatzbereich derartiger erfindungsgemässer Anlagen
ist äusserst
gross. Vor allem ist er er für
den Büro-
und Gewerbebau aber auch für
Hotels und den Wohnungsbau gedacht. Die Anlage kann nicht nur in
Neubauten vorgesehen werden, sondern auch vorhandene Gebäudestrukturen
können
auf einfachste Weise nachgerüstet
werden. Durch leichte Modifikation der Klimamodule ist der Einsatz
in Räumen
mit besonders hohen akustischen Ansprüchen, wie Studioräume, Besprechungsräume, Theater, Kino
etc. möglich.
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Vom Design her sind für die Klimamodule alle
Möglichkeiten
denkbar. Das Klimamodul kann mit frei wählbaren Farben belegt werden.
Ferner kann es zusätzlich
ausgerüstet
werden mit z. B. bürotechnischen
Funktionen, wie Zeitplaner, Magnettafel, Sideboard, mit Raumakustik
zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit,
Breitbandabsorber, Bass-Resonator oder mit Elementen der Medientechnik,
wie Videokonferenzwand, Leinwand für Beamer/Overhead, Plasma-Monitore
usw..
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Figurenbeschreibung
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele
sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
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1 eine
schematisch dargestellte Draufsicht auf erfindungsgemässe Klimamodule,
welche in einer nicht näher
gezeigten Metallständerwand
integriert sind;
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2 eine
Seitenansicht eines Längsschlitzes
durch eines der Klimamodule in 1 in
einer weiteren Ausführungsform.
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In 1 sind
zwei Klimamodule P1 und P2 erkennbar.
Das Klimamodul P1 dient dazu, Frischluft
in einen Raum einzubringen, das Klimamodul P2 wird zur
Einbringung von erwärmter
oder gekühlter
Luft verwendet.
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Beide Klimamodule befinden sich zwischen einer
Decke 1 und einem Boden 2 eines Raumes. Auf dem
Boden 2 befindet sich noch ein Aufbau 3, wobei in
Zwischenräumen 4 Leitungen
für ein
Heiz- bzw. Kühlmedium
geführt
sind.
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Das Klimamodul P2 ist über Hängeprofile 5.1 und 5.2 mit
der Decke 1 verbunden und kann auf dem Aufbau 3 aufstehen.
Aus akustischen Gründen
ist jedoch vorgesehen, dass das Klimamodul P2 einen
geringfügigen
Abstand von dem Aufbau 3 einhält.
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Seitlich werden die Klimamodule P1 und P2 durch Metallständerkonstruktionen,
Dichtungsstreifen, Fugendehnungsbänder oder Gipskartonstreifen 6.1 bis 6.3 abgedeckt
bzw. voneinander abgetrennt.
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Integraler Bestandteil des Klimamoduls
P2 ist, wie insbesondere auch in 2 erkennbar, ein Wärmetauscher 7,
der aus zwei Bereichen 7.1 und 7.2 besteht. Der
Bereich 7.1 steht über
eine Zuleitung 8 mit einem Heizungsvorlauf und über eine
Rückleitung 9 mit
einem Heizungsrücklauf
in Verbindung. Gleichfalls dient eine Zuleitung 10 zu dem
Bereich 7.2 als ein Kaltwasservorlauf und eine Rückleitung 11 als
Kaltwasserrücklauf.
In die Zuleitungen 8 und 10 sind einstellbare
Absperrventile 12 und 13 eingeschaltet. Ausserdem
sind weitere Ventile erkennbar, die jedoch nicht näher beschrieben
werden. Selbstverständlich
können
die Leitungen auch in abgehängten
Decken verlaufen.
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Der Wärmetauscher 7 besteht
im wesentlichen aus Röhrchen 37 und
quer dazu verlaufende Lamellen 38. In den Röhrchen 37 wird
das Heiz- oder Kühlmedium
geführt
und die Lamellen 38 bilden im wesentlichen die Wärmetauscherflächen. Dabei
ist hervorzuheben, dass die Lamellen 38 in Richtung des
Luftstromes verlaufen, so dass eine Geräuschentwicklung beim Durchströmen minimiert
ist.
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Oberhalb (möglich ist auch unterhalb) des Wärmetauschers 7 ist
ein Querstromventilator 14 erkennbar, der von einem Motor 15 angetrieben
wird. Oberhalb dieses Querstromventilators 14 befindet sich
ein Plattenschalldämpfer 16.1,
ebenfalls ein weiterer Plattenschalldämpfer 16.2 ist unterhalb
des Wärmetauschers 7 vorgesehen.
In jedem Plattenschalldämpfer 16.1 und 16.2 ist
ein Durchströmkanal 17 erkennbar,
der eine Stufe 18 ausbildet. Zu diesem Zweck weist jeder
Plattenschalldämpfer 16.1 und 16.2 eine
kürzere
Rückseitenplatte 19 auf,
der gegenüber
eine längere
Frontplatte 20 angeordnet ist. Rückseitenplatte 19 und
Frontplatte 20 haben etwa die gleiche Dicke. An die Frontplatte 20 schliesst
sich dann eine Endplatte 21 mit einer grösseren Dicke
an, so dass zwischen der Frontplatte 20 und der Endplatte 21 eine
Stufe 22 ausgebildet ist. Diese Stufe 22 ist bevorzugt
von einem Blech, beispielsweise einem Stahlblech 23 belegt.
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Unterhalb des Plattenschalldämpfers 16.2 befindet
sich ein Ansaugraum 24 mit einer Ansaugöffnung 25. Oberhalb
des Plattenschalldämpfers 16.1 sind
eine Ausblaskammer 26 und Ausblasöffnungen 27 vorgesehen,
welche beispielsweise mit verstellbaren Lamellen besetzt sein können.
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Hinter dem Klimamodul P2 befindet
sich zur Isolation eine Mineralwolleschicht 28, die zum
Klimamodul P2 hin mit einer Terodem – Folie 29 belegt
ist. Der Mineralwolleschicht 28 sind zwei Gipskartonplatten 30.1 und 30.2 vorgesetzt.
Ebenso wird das Klimamodul P2 nach vorne
hin durch eine nicht näher
gezeigte Gipskartonplatte abgedeckt, wobei lediglich die Ansaugöffnungen 25 und
die Ausblasöffnungen 27 freigelassen
werden. Selbstverständlich
können auch
mehrere Gipskartonplatten für
eine Wand vorgesehen sein.
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Die Funktionsweise dieses Klimamoduls
P2 ist folgende: Wie insbesondere in 2 erkennbar, ist das gesamte
Klimamodul P2 sehr flach ausgebildet, so
dass es ohne Schwierigkeiten in eine Metallständerwand eingesetzt werden
kann. Durch den Querstromventilator 14 wird Luft durch
die Ansaugöffnungen 25 und
den Durchströmkanal 17 des
Plattenschalldämpfers 16.2 angesaugt.
Diese Luft durchzieht auch den Wärmetauscher 7 und
kann – je
nach Wunsch – gekühlt oder
erwärmt
werden.
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Nach dem Wärmetauscher 7 wird
die Luft durch den Durchströmkanal 17 des
Plattenschalldämpfers 16.1 gedrückt und
aus den Ausblasöffnungen 27 ausgeblasen.
Auf diese Weise erfolgt ein ausgezeichnetes Temperieren eines Raumes,
wobei die akustische Belästigung
auf ein Minimum reduziert ist. Dies gewährleisten die erfindungsgemässen Plattenschalldämpfer, da
sie die Geräuschentwicklung
des Querstromventilators 14 dämpfen und durch die Ausbildung
der Stufe 18 eine Geräuschentwicklung
der strömenden
Luft unterbinden.
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Das Klimamodul P1 dient
ausschliesslich der Zuführung
von Frischluft in einen Raum. Hierzu sind drei Frischluftanschlüsse 31.1 bis 31.3 vorgesehen, welche
in einen Filterraum 32 einmünden. Auf diesen Filterraum 32 folgt
ein Plattenschalldämpfer 16.3, dem
zwei Pumpen oder Ventilatoren 33.1 und 33.2 nachgeschaltet
sind, wobei beide Ventilatoren 33.1 und 33.2 von
einem Motor 34 angetrieben werden.
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Die geförderte Luft durchströmt dann
wiederum einen Plattenschalldämpfer 16.4 und
wird aus einer Auslassöffnung 35 ausgedrückt. Durch
drei weitere Frischluftkanäle 36.1 bis 36.3 soll
dargestellt werden, dass durch dieses Klimamodul P, auch Frischluft
zu drei anderen Räumen
geführt
werden kann.