DE10319867B3 - Klimatisierungseinrichtung und Verfahren zur Klimatisierung eines Raums - Google Patents

Abstract

Es werden eine Klimatisierungseinrichtung (1) und ein Verfahren zur Klimatisierung eines Raums beschrieben. Die beschriebene Klimatisierungseinrichtung (1) weist eine Mischkammer (3) zum Mischen von temperierter Luft mit Luft aus dem zu klimatisierenden Raum, eine Eintrittsöffnung (6) zur Zuführung von temperierter Luft in die Mischkammer (3), eine Ansaugöffnung (2) zum Ansaugen von Luft aus dem Raum in die Mischkammer (3) und eine Austrittsöffnung (4) zur Zuführung von gemischter Luft aus der Mischkammer (3) in den Raum auf.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Klimatisierungseinrichtung für einen Raum sowie ein Verfahren zur Temperierung von Luft zur Klimatisierung eines Raums.
• Klimatisierungseinrichtungen, wie sie beispielsweise in Innenräumen von Fahrzeugen zur Anwendung kommen, sind dazu ausgebildet, die Temperatur der Luft eines Raumes auf einen gewünschten Wert zu erwärmen oder auf einen gewünschten Wert abzukühlen. Sobald die Solltemperatur erreicht ist, kann eine weitere Aufgabe der Klimatisierungseinrichtung darin bestehen, diese Temperatur innerhalb des Raumes beizubehalten. Zu diesem Zweck können unterschiedliche thermodynamische Prinzipien zur Anwendung kommen.
• Aus der DE 199 57 629 C1 ist entnehmbar, dass in einem Heizgerät erwärmte Luft einer Mischkammer zugeführt wird, wo sie mit angesaugter Frischluft vermischt wird, bevor die Mischluft über ein Luftverteilsystem in den Raum eingeführt wird.
• In der Druckschrift DE 195 09 773 C1 wird ein Belüftungssystem zur Verminderung der Konzentration von Verunreinigungen im Flugzeugpassagierbereich beschrieben. Dieses Belüftungssystem weist an seinem Ausgang eine Venturieinheit zur Ausleitung von Abluft aus dem Flugzeug in die Atmosphäre auf.
• Die Druckschrift DE 36 25 681 A1 beschreibt eine Anordnung zur Belüftung eines Kraftfahrzeugs. Hierbei wird eine Luftströmung von der Frontscheibe zu einem Zwischenraum zwischen dem Fahrzeugdach und einer Dachverkleidung, die mit Öffnungen versehen ist, geleitet. Über diese Öffnungen ist die Luftströmung über den ganzen Fahrgastraum verteilbar. Dabei wird die Luftströmung von der Frontscheibe über wenigstens einen Luftschlitz nach der Art eines Venturirohres in den Zwischenraum geleitet.
• In einer Klimaanlage für Fahrzeuge gemäß der Druckschrift DE 35 41 263 C2 wird Frischluft von einem Gebläse über einen Luftverteilerkasten in einen Innenraum eines Kraftfahrzeugs gefördert. Hierbei ist vorgesehen, die Temperatur der Luft des Innenraums mittels eines Temperaturfühlers zu erfassen. Zu diesem Zweck wird Luft des Innenraums unter Zuhilfenahme eines innerhalb des Gebläses angeordneten Venturirohres zu dem Temperaturfühler geführt. Je nach Bedarf kann die geförderte Frischluft mittels eines im Luftverteilerkasten angeordneten Wärmetauschers erwärmt oder abgekühlt werden, so daß diese Luft unmittelbar in den Innenraum des Kraftfahrzeugs geführt wird.
• Bei Klimaanlagen gemäß dem Stand der Technik kann die dem Fahrzeugraum zugeführte erwärmte bzw. abgekühlte Luft im Vergleich zu der im Fahrzeugraum bereits vorhandenen Luft einen erheblichen Temperaturunterschied aufweisen. Eine sich somit ergebende zu schnelle Erwärmung bzw. Abkühlung des Fahrzeugraums kann von Insassen als unangenehm empfunden werden. So kann ein sich daraus ergebender Temperaturschock bei Insassen Erkältungen hervorrufen.
• Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Klimatisierungseinrichtung für einen Raum, mit der eine Klimatisierung des Raums mit einer allmählichen Temperaturänderung der Luft erreicht wird. Des weiteren sollen große Lüftungskanalquerschnitte mit hohem Bauraumbedarf und Materialaufwand sowie die daraus resultierende nachteilige Wärmeübertragung vermieden werden.
• Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst.
• Die Klimatisierungseinrichtung für einen Raum weist eine Mischkammer zum Mischen von temperierter Luft mit Luft aus dem zu klimatisierenden Raum, eine Eintrittsöffnung zur Zuführung von temperierter Luft in die Mischkammer, eine Ansaugöffnung zum Abführen von Luft aus dem Raum in die Mischkammer und eine Austrittsöffnung zur Zuführung von gemischter Luft aus der Mischkammer in den Raum auf.
• Bei herkömmlichen Klimaanlagen wird dem Raum in erster Linie Luft einer vorgegebenen Temperatur zugeführt. Im Gegensatz dazu wird mit der erfindungsgemäßen Klimatisierungseinrichtung Luft, die in dem zu klimatisierenden Raum vorhanden ist, in die Temperierung bzw. Klimatisierung mit einbezogen. Diese Luft aus dem Raum wird in der Mischkammer mit temperierter Luft, die eine vorgegebene Temperatur aufweist, vermischt. Die somit mittels der Klimatisierungseinrichtung bereitgestellte Mischluft weist eine Temperatur zwischen der ursprünglich aus dem Raum abgeführten und der zugeführten temperierten Luft auf. Daraus resultiert, daß eine Änderung der Temperatur der Luft innerhalb des Raums sich nicht schlagartig sondern kontinuierlich vollzieht. Die Luft des Raums befindet sich, beaufschlagt durch die Klimatisierungseinrichtung, in einem thermischen Kreislauf. Ihre Temperatur nähert sich allmählich der Temperatur der zugeführten temperierten Luft und somit einer gewünschten, vorgegebenen Temperatur.
• In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist die Klimatisierungseinrichtung mindestens eine Venturidüse zur Erzeugung einer Sogwirkung zum Ansaugen von Luft aus dem Raum auf. Des weiteren kann vorgesehen sein, daß die Ansaugöffnung als An saugtrichter zum Ansaugen von Luft aus dem Raum ausgebildet ist. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Austrittsöffnung zur Erzeugung einer Sogwirkung zum Ansaugen von Luft als Venturidüsen-Luftausströmer ausgebildet sein. Die Venturidüse saugt an ihrer Austrittsöffnung die zu klimatisierende Luft aus dem Raum an. Des weiteren wird mit der Venturidüse in der Mischkammer eine Wärmeübertragung zwischen zugeführter temperierter Luft und angesaugter Luft aus dem Raum erzielt. Mittels der Venturidüse wird Mischluft in den Raum und somit zu den Insassen geblasen. Eine auf diese Weise hervorgerufene Temperaturänderung wird als sanft aber auch wirkungsvoll empfunden, da aufgrund der Absaugung von Luft aus dem Raum die sich ergebenden Temperaturunterschiede nicht so groß sind.
• Ergänzend ist die Eintrittsöffnung über einen Luftkanal mit einem Wasser/Luft-Wärmetauscher zur Temperierung von einer über einen Lüfter geförderten Luft verbunden. Bei geförderter Luft kann es sich um außerhalb des Raumes befindliche Umgebungsluft handeln, die auf eine vorgegebene Temperatur je nach Bedarf gekühlt oder erwärmt wird. Es sei betont, daß der Wasser/Luft-Wärmetauscher oder eine jede andere geeignete Vorrichtung zur Temperierung von Luft von der eigentlichen Klimatisierungseinrichtung und insbesondere der Mischkammer getrennt ist. Eine Zufuhr von temperierter Luft zu der Klimatisierungseinrichtung und insbesondere der Mischkammer erfolgt über den Luftkanal. Die zugeführte temperierte Luft befindet sich dabei unter einem geeigneten Druck. Eine Änderung der Temperatur der Luft des Raums erfolgt durch Mischen mit temperierter Luft innerhalb der Mischkammer. Im Bereich der Klimatisierungseinrichtung und somit der Mischkammer befindet sich keine Vorrichtung zur Temperierung.
• Die Klimatisierungseinrichtung kann typischerweise zur Klimatisierung eines Innenraums eines Fahrzeugs zur Anwendung kommen. In Erweiterung dessen kann mit der erfindungsgemäßen Klimatisierungseinrichtung jeder Raum klimatisiert werden.
• Durch Verwendung von kleinen Kanalquerschnitten innerhalb der Klimatisierungseinrichtung sind höhere Strömungsgeschwindigkeiten und somit eine bessere Heiz- und Kühlwirkung erzielbar. Daraus ergibt sich, daß größere Lüftungskanalquerschnitte verringert werden können, so daß der Bauraum für derartige Teile vermindert werden kann. Somit wird die Masse an aufzuheizenden Kanalwandungen und der dadurch bedingte Wärmeübertragungsverlust minimiert. Die Luft aus dem Raum wird nicht mehr nur weggedrückt, wie es bei herkömmlichen Klimaanlagen der Fall ist, sondern abgesaugt und somit aktiv einem Temperierungsprozeß unterworfen.
• Mit dem Verfahren zur Klimatisierung eines Raumes wird Luft aus dem Raum abgeführt und mit zugeführter temperierter Luft vermischt, die gemischte Luft wird in den Raum zu- bzw. eingeführt. Mit diesem Verfahren ist eine schrittweise, angenehme Änderung der Temperatur der Luft innerhalb eines Raums zu erreichen.
• In vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann mittels mindestens einer Venturidüse eine Sogwirkung erzeugt und somit Luft aus dem Raum angesaugt werden. Hierbei kann insbesondere mittels zugeführter temperierter Luft und einer Venturidüse ein Unterdruck mit einer Sogwirkung erzeugt und somit Luft aus dem Raum angesaugt werden. Neben den konstruktiven Vorteilen, die eine Venturidüse für die Klimatisierungseinrichtung mit sich bringt, wird durch Anwendung des Venturiprinzips zu erwärmende bzw. abzukühlende Luft aus dem zu klimatisierenden Raum in effizienter Weise abgesaugt. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Temperatur der Luft des Raums unter Annäherung der Temperatur der temperierten Luft entweder abgekühlt oder erwärmt werden. Mit diesem Verfahren wird eine sanfte Wirkung der Klimatisierung auf Insassen des Raumes erzielt, da die Temperaturunterschiede zwischen Luft, die aus der Klimatisierungseinrichtung austritt, und Luft, die sich innerhalb des Raums befindet, nur gering sind. Mit der Erfindung wird demnach vermieden, daß in den Raum unmittelbar zu heiße oder zu kalte Luft geblasen wird.
• Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
• Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
• 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klimatisierungseinrichtung in schematischer Darstellung.
• Eine Klimatisierungseinrichtung 1 weist eine Ansaugöffnung 2, eine Mischkammer 3, eine Austrittsöffnung 4, einen Venturidüsen-Luftausströmer 5, der in 1 prinzipiell dargestellt ist, sowie eine Eintrittsöffnung 6 auf. Über die Eintrittsöffnung 6 ist die Klimatisierungseinrichtung 1 über einen Luftkanal 7 über einen Wasser/Luft-Wärmetauscher 8 mit einem Lüfter 9 verbunden. Die Austrittsöffnung 4 der Klimatisierungseinrichtung 1 kann je nach Bedarf auf einen Körperbereich einer in 1 stark schematisch dargestellten Person 10 mit einem Kopf 10a, einem Rumpf 10b, einem Knie 10c sowie Füßen 10d gerichtet sein.
• Die Klimatisierungseinrichtung 1 ist in diesem Fall innerhalb eines Raumes angeordnet. Es ist aber auch durchaus denkbar, daß die Klimatisierungseinrichtung 1 außerhalb des zu klimatisierenden Raums über geeignete Zuleitungen mit diesem verbunden angeordnet ist. Eine weitere Möglichkeit sieht vor, daß lediglich einzelne Komponenten, bspw. die Mischkammer 3, innerhalb des Raums angeordnet sind.
• In dem zu klimatisierenden Raum befindet sich Luft mit einer Ist-Temperatur. Ist es wünschenswert, daß innerhalb des Raums die Temperatur auf eine Soll-Temperatur erwärmt bzw. gekühlt wird, so kann dies durch das erfindungsgemäße Verfahren mittels der erfindungsgemäßen Klimatisierungseinrichtung 1 erreicht werden.
• Mit dem Lüfter 9 wird Luft außerhalb des Raums dem Wasser/Luft-Wärmetauscher 8 zugeführt und je nach Bedarf auf die gewünschte Soll-Temperatur erwärmt bzw. abgekühlt. Diese temperierte Luft wird über den Luftkanal 7 der Eintrittsöffnung 6 und somit der Klimatisierungseinrichtung 1 mit der Mischkammer 3 zugeführt. Durch diesen Vorgang wird mit einer in der Klimatisierungseinrichtung 1 und/oder der Mischkammer 3 angeordneten Venturidüse ein Unterdruck mit Sogwirkung erzeugt. Aufgrund des Unterdrucks mit Sogwirkung wird über die Ansaugöffnung 2 Luft aus dem Raum mit der Ist-Temperatur angesaugt. Innerhalb der Mischkammer 3 wird diese Luft aus dem Raum mit der Ist-Temperatur mit temperierter zugeführter Luft mit der Soll-Temperatur vermischt. Die somit erzeugte Mischluft weist eine Temperatur zwischen der Soll-Temperatur und der Ist-Temperatur auf. Diese Mischluft wird über die Austrittsöffnung 4 dem Raum und je nach Ausrichtung der Austrittsöffnung 4 einem Körperteil 10a, 10b, 10c, 10d einer Person 10 zugeführt. Die Luft innerhalb des Raumes wird bei laufender Klimatisierungseinrichtung 1 fortwährend einer Temperierung unterworfen, so daß ihre Ist-Temperatur allmählich die Soll-Temperatur erreicht.
• In weiterer konstruktiver Ausgestaltung der Klimatisierungseinrichtung 1 kann vorgesehen sein, daß diese, über den Raum verteilt, mehrere Austrittsöffnungen 4 und/oder Eintrittsöffnungen 6 aufweist. Durch gezielte Steuerungsmaßnahmen kann somit Luft aus ausgewählten Bereichen des Raums abgesaugt und nach erfolgter Temperierung an eben diesen Stellen oder auch an anderen ausgewählten Stellen dem Raum zugeführt werden. So wäre es beispielsweise möglich, den Kopf 10a einer Person 10 mit kühlerer, die Füße 10d jedoch mit wärmerer Luft zu versorgen. Bei einer derartigen Klimatisierung eines oder mehre rer Bereiche des Raums können eine geregelte Zufuhr von Luft in den Raum und eine geregelte Abführung von Luft aus dem Raum einander ergänzen.
• Unabhängig von konkreten Ausgestaltungen oder Anordnungen erfolgt die Temperierung über das Mischen von Luft aus dem Raum mit zugeführter temperierter Luft innerhalb einer oder alternativ mehrerer Mischkammern, die lediglich über Austritts- und Eintrittsöffnungen 4, 6 mit dem zu klimatisierenden Raum verbunden sein müssen.

Claims (12)

1. Klimatisierungseinrichtung für einen Raum, die eine Mischkammer (3) zum Mischen von temperierter Luft mit Luft aus dem zu klimatisierenden Raum, eine Eintrittsöffnung (6) zur Zuführung von temperierter Luft in die Mischkammer (3), eine Ansaugöffnung (2) zum Ansaugen von Luft aus dem Raum in die Mischkammer (3) und eine Austrittsöffnung (4) zur Zuführung von gemischter Luft aus der Mischkammer (3) in den Raum aufweist.
2. Klimatisierungseinrichtung nach Anspruch 1, die mindestens eine Venturidüse zur Erzeugung einer Sogwirkung zum Ansaugen von Luft aus dem Raum aufweist.
3. Klimatisierungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Ansaugöffnung (2) als Ansaugtrichter zum Ansaugen von Luft aus dem Raum ausgebildet ist.
4. Klimatisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Austrittsöffnung (4) zur Erzeugung einer Sogwirkung zum Ansaugen von Luft als Venturidüsen-Luftausströmer ausgebildet ist.
5. Klimatisierungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Eintrittsöffnung (6) über einen Luftkanal (7) mit einem Wasser/Luft-Wärmetauscher (8) zur Temperierung von über einen Lüfter (9) geförderter Luft verbunden ist.
6. Verwendung einer Klimatisierungseinrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche zur Klimatisierung eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs.
7. Verfahren zur Klimatisierung eines Raums, bei dem Luft aus dem Raum abgeführt und mit zugeführter temperierter Luft vermischt wird und die gemischte Luft in den Raum eingeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem mittels mindestens einer Venturidüse eine Sogwirkung erzeugt wird, die das Ansaugen der Luft aus dem Raum bewirkt.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem mittels der zugeführten temperierten Luft und einer Venturidüse ein Unterdruck mit einer Sogwirkung erzeugt und mit dieser Luft aus dem Raum angesaugt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die Temperatur der Luft des Raums unter Annäherung an die Temperatur der temperierten Luft abgekühlt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die Temperatur der Luft des Raums unter Annäherung an die Temperatur der temperierten Luft erwärmt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, das mit einer Klimatisierungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchgeführt wird.