DE1454561C - Klimaanlage mit einer als Ventilationsanlage ausgebildeten Strahlungsunterdecke - Google Patents

Description

Es ist bekannt, eine Belüftungseinrichtung mit einer Luftverteilungsöffnungen aufweisenden Unterdecke derart einzurichten, daß die aus Rohrregistern mit darauf befestigten Strahlplatten bestehende Unterdecke gleichzeitig als Strahlungsdecke, und zwar als Strahlungsheizdecke oder Strahlungskühldecke wirksam wird.

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage mit einer derartigen Strahlungsunterdecke.

Es ist der Zweck der Erfindung, eine solche Anlage zu schaffen, die aus fabrikmäßig hergestellten montierungsfertigen Einzelteilen besteht, und die im Vergleich mit den bekannten Anlagen entsprechender Art folgende Vorteile bietet:

a) sie macht Kesselanlagen oder andere Heizquellen, Rohrleitungen und Ventilationskanäle, die bei den bekannten Anlagen durch das Gebäude geführt werden müssen, überflüssig. Es wird dadurch, insbesondere beim Einbau der Anlage in Neubauten, eine wesentliche Platzersparnis und eine Herabsetzung der Bau- und Installationskosten erreicht;

*5 b) die Betriebsbedingungen und Wirtschaftlichkeit der Anlage werden durch Ausnutzung des Wärmepumpeprinzips und durch Wegfall der Feuerungseinrichtungen erheblich günstiger als bei den bisher bekannten Anlagen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Rohrregister der Strahlungsunterdecke dem Sekundärkreis eines Gegenstrom-Wärmeaustauschers angeschlossen ist, dessen Primärkreis in einem Wärmepumpekreislauf mit einem Kompressor, einem Steuerventil, einem Expansionsventil sowie einem Luft-Wärmeaustauscher in einer von der Außenluft durchströmten Kammer eingeschaltet ist, wobei die aus dem Kompressoraggregat und den Wärmeaustauschern bestehende Wärmepumpenanlage sowie Gebläse zur Förderung der Zuluft und der Raumluft in einer unter der Tragdecke zwischen dem einen Ende der Unterdecke und einer mit LuftdurchtrittsöfTnungen versehenen Außenwand liegenden Raum eingebaut ist.

Durch diese Anordnung wird bei Winterbetrieb der Anlage die zur Heizung der durch das Rohrregister im Sekundärkreis des Gegenstrom-Wärmeaustauschers fließenden Flüssigkeit (Sekundärmedium) erforderliche Wärme in den Luft-Wänneaustauschcr von der Außenluft aufgenommen und in an sich bekannter Weise durch den Wärmepumpekreislauf dem Primärkreis des Gegenstrom-Wärmeaustaiischers zugeführt.

Umgekehrt wird bei Sommerbetrieb die Wärme von dem Sekundärmedium in den Gegenstrom-Wärmeausiauscher aufgenommen, wodurch das Sekundärmedium gekühlt wird, und durch den Primärkreis und die Wärmepumpe an den Luft-Wärmeaustauscher überführt und von diesem.an die Außenluft abgegeben wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Sekundärkreis des Gegenstrom-Wärmeaustauschers einem weiteren Luft-Wärmeaustauscher angeschlossen, der in einer Lufteintrittskammer zwischen einer mit Luftdurchtrittsöffnungen versehenen Außenwand und dem Zwischenraum zwischen der Unterdecke und einer Tragdecke angeordnet ist.
Dadurch erreicht man, daß ein Teil der Wärme- bzw. Kältekalorien des Sekundärmediums direkt an die Zuluft durch Konvektion in dem genannten Luft-Wärmeaustauscher abgegeben wird, so daß die durch die Öffnungen der Unterdecke strömende Ventilationsluft im Winter geheizt und im Sommer gekühlt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das Rohrregister der Unterdecke und der Luft-Wärmeaustauscher in der Lufteintrittskammer

dem Sekundärkreis des Gegenstrom-Wärmeaustauschers in Parallelverbindung (Nebenschluß) angeschlossen, wobei in jedem der so gebildeten Teilkreise ein Regelventil eingeschaltet ist.

Durch diese Einschaltung wird die Möglichkeit geschaffen, die von dem Sekundärmedium abgegebenen Kalorien nach Bedarf zwischen dem Register und dem Luft-Wärmeaustauscher zu verteilen.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht einer Anlage gemäß der Erfindung,

F i g. 2, in kleinerem Maßstab, einen Querschnitt der in F i g. 1 dargestellten Anlage,

F i g. 3 einen Längsschnitt,

F i g. 4 eine schematische Darstellung der Stromkreise.

Die in F i g. 1 bis 3 veranschaulichte Anlage besteht grundsätzlich aus zwei Hauptbestandteilen, und zwar:

1. Eine Strahlungsunterdecke U, die unterhalb einer Tragdecke T aufgehängt ist in einem von einer Außenwand Wx und Innenwänden Wi begrenzten Lokal.

2. Ein Maschinenaggregat, das auf einer Grundplatte Q im Zwischenraum zwischen der Außenwand Wx und der Unterdecke montiert ist.

Unterdecke Ό

Diese ist in bekannter Weise in der Tragdecke T aufgehängt und besteht aus rahmenfönnigen Rohrregistern Ul, auf denen Strahlplatten U 2 mit Luftdurchtrittsöffnungen t/3 in bekannter Weise lösbar montiert sind. Die Strahlplatten XJ2 sind vorzugsweise gleichzeitig als Schallschluckplatten ausgebildet.

Die Rohre der Register werden von einem Wärme-Transportmedium (Sekundärmedium), so wie Wasser oder ein beliebiges gleichwertiges Medium, durchflossen und sind miteinander sowie mit dem nachstehend erwähnten Sekundärkreis eines Gegenstrom-Wärmeaustauschers verbunden.

Maschinenaggregat

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Dieses Aggregat ist auf der Grundplatte Q montiert und befindet sich in dem von der Außenwand Wx₁ den Innenwänden Wi und einer Wandung Wu begrenzten Raum. Dieser Raum ist von Trennwänden Wix, Wie, Wxc, Wcx, Wxy und Wxr, die zusammen mit der Grundplatte O eine Tragkonstruktion bilden, in einer Anzahl von Kammern und Kanälen aufgeteilt, und zwar in

einer Lufteintrittskammer JKT/,
einer Kompressorkammer Kc,
einer Ausblasekammer Kx,
einer Raumluftkammer Kr,
Verbindungskanälen Kcx, Ky und Kz.

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In der Außenwand Wx sind drei Lufteintrittsöffnungen vorgesehen: Oi in der Kammer Ki, Oc, die entweder mit der Kammer Kc oder mit dem Kanal Kcx verbunden werden kann, und Ox in der Kammer Kx. In diesen Öffnungen sind Regelklappen Si, Sc und Sx vorgesehen.

In den Kammern sind die folgenden Maschinen bzw. Apparate eingebaut:

Ki: Ein Gebläse (Zuluftventilator) Bi, ein Luftfilter L, ein Luft-Wärmeaustauscher Hi, der anschließend einer Öffnung Ou in der Wand Wu angeordnet ist.

Kc: Ein Kompressor C und ein Antriebsmotor M. Eventuell können weitere Hilfsmaschinen sowie Pumpen od. dgl. in dieser Kammer eingebaut werden.

Kx: Ein Gebläse (Ausluftventilator) Bx, ein anschließend der Öffnung Ox angeordneten Luft-Wärmeaustauscher Hx.

Kr: Ein Gegenstrom-Wärmeaustauscher G. Außerdem mündet in dieser Kammer ein Raumluftkanal R aus.

In den Wandungen dieser Kammern und Kanäle sind weiterhin folgende Luftregelvorrichtungen vorgesehen:

Umstellbare SperrklappenD, und zwar Dl, D'l und Ol, D'2 in der Wand Wze und D3, D'3 in der Wand Wie. Ferner ist in der Wand Wcx eine Schließ- . klappe D 4, D'4 vorgesehen.

Schließlich sind in der Wand Wxr und beim Eintritt zum Kanal Ky Regelklappen Sr und Sy vorgesehen.

Die Rohrverbindungen zwischen diesen Geräten und Maschinen und dem Rohrregister der Unterdecke und die dadurch gebildeten Stromkreise gehen aus dem Schema der F i g. 4 hervor:

Die Druckseite des Kompressors C ist durch die Leitung ex mit einem Steuerventil X verbunden, das seinerseits durch die Leitung xc der Saugseite des Kompressors C angeschlossen ist. Ferner ist das Steuerventil X mit dem Primärkreis N des Gegenstrom-Wärmcaustauschers G und mit dem Luft-Wärmeaustauscher Hx verbunden. Der Primärkreis N ist mit den Rückschlagventilen Vl und V4, und der Luft-Wärmeaustauscher Hx ist mit den entsprechenden Rückschlagventilen V 2 und V3 verbunden. Die Ventile Vl und V 2 sind mit einem Flüssigkeitssammler F des Primärkreises verbunden, und zwischen dem Fiüssigkeitssamrrucr F und der Verbindungsleitung zwischen den Ventilen V 3 und V 4 ist ein Expansionsventil E eingeschaltet.

Die Anschlußpunkte der verschiedenen Geräte sind in F i g. 4 mit kleinen Buchstaben bezeichnet, die auch in F i g. 1 erscheinen. Ferner sind die Verbindungsleitungen zwischen diesen Anschlußpunkten mit entsprechenden Kombinationen von kleinen Buchstaben bezeichnet. Diese Verbindungsleitungen sind jedoch in F i g. 1 der Deutlichkeit halber weggelassen.

Die Geräte C, X, E, F und N bilden zusammen eine Wärmepumpe an sich bekannter Art, deren Kreislauf von einem Wärmetransportmedium (Primärmedium), wie z. B. Freon od. dgl., durchflossen wird.

Der Sekundärkreis des Gegenstrom-Wärmeaustauschers G ist in zwei Teilkreisen aufgeteilt, die beide an den Anschlußstutzen α und b des Gegenstrom-Wärmeaustauschers G angeschlossen sind.

Der eine Kreis enthält den Luft-Wärmeaustauscher Hi und ein Regelventil Y, der andere enthält das Rohrenregister Ul der Unterdecke und ein Regelventil Z. Gemeinsam für diese beiden Kreise ist eine Kreiselpumpe P, und die Bezeichnungen der Verbindungsleitungen stimmen mit den Bezeichnungen der soeben genannten Teile überein. Die ZuI auf leitungen sind mit dicken Linien und die Rücklaufleitungen mit dünnen Linien gezeichnet.

Die Wirkungsweise der Anlage wird nachstehend mit Bezug auf F i g. 1 bis 4 wie folgt erläutert:

A. Winterbetrieb
Kompressorkreislauf

Die Heizung des Rohrregisters und der Zuluft erfolgt in folgender Weise:

Das Steuerventil X wird so eingestellt, daß das Primärmedium in den Kreislauf

C-ex-X-xn-N-nv- Vl-F-E- V3-hv-Hx-xh-X-xc-C

strömt. Dadurch werden im Hx Wärmekalorien aus der ausgeblasenen Luft Ax (Fig. 1) aufgenommen, und diese Wärmekalorien werden am Primärkreis N in das Gerät G übergeführt und an das Sekundärmedium abgegeben.

Das so erwärmte Sekundärmedium strömt durch die beiden Sekundärkreise, und zwar:

Kreis Hi:

a-ay-Y-Hi-hp-P-pb-b.

Kreis U:

a-az-Z-zu-Ul-up-P-pb-b .

Die Wärme des Sekundärmediums wird somit an ■*die Zuluft durch Hi als Konvektionswärme und vor der Unterdecke Ul, Ul als Strahlungswärme und Konvektionswärme abgegeben.

Die Verteilung der abgegebenen Wärme unter den beiden Geräten/// und Ul kann beliebig durch die Ventile Y und Z geregelt werden. Die mit punktierten Linien yp und pz angedeuteten Kurzschlußverbindungen bedingen eine genaue Regelung.

Luftkreislauf F i g. 1

Bei Winterbetrieb muß auch die Ventilationsluft (Zuluft), die durch die Öffnung Oi von dem Gebläse Bi in den Zwischenraum TU (Fig. 3) eingeblasen wird, geheizt werden. Dies geschieht teilweise dadurch, daß die Zuluft ,4; an dem Wärmeaustauscher Hi vorbeiströmt und teilweise durch Mischung der Zuluft mit der Raumluft Ar, die durch die Kompressorkammer Kc passiert und bei Kühlung des Kompressors C und des Motors M erwärmt wird.

Die dazu erforderlichen Luftströme werden durch die in F i g. 1 mit voll aufgezogenen Linien gezeigten EinstellungenDI₁ D 2, D 3 und DA der Luftklappen erzielt.

Die Raumluft Ar strömt von der Mündung des Raumluftkanals R in die Raumluftkammer Kr durch den Kanal Ky₁ die Kammer Kc, in die Kammer Ki und wird dort mit der durch die Öffnung Oi eingesaugte Zuluft Ai gemischt. Die Mischluft Air wird im Wärmeaustauscher Hi weitergeheizt und strömt in den Raum TU durch die Öffnung Ou hinein.
Wie in F i g. 2 und 3 gezeigt, wird die Mischluft Air durch die Öffnungen U3 in der Unterdecke geblasen und strömt als Ventilationsluft durch den Raum unter der Unterdecke U.

Diese Strömung erfolgt zugfrei und gleichmäßig,

ίο und die Raumluft strömt schließlich durch den Rückluftkanal R in die Raumluftkammer Kr. Aus dieser Kammer strömt ein anderer Teil der Raumluft Ar durch die Regelklappe Sr in die Ausblasekammer Kx und wird von dem Gebläse Bx gefördert und gelangt dann über den Wärmeaustauscher Hx durch die Öffnung Ox ins Freie. Gleichzeitig passiert ein Teilstrom Ac der Außenluft durch die Öffnung Oc und den Kanal Kxc in die Kammer Kx und strömt unter Wärmeabgabe an dem Wärmeaustauscher Hx durch die Öffnung Ox hinaus.

B. Sommerbetrieb
Kompressorkreislauf

Die Kühlung des Rohrregisters und der Zuluft erfolgt durch Umstellung des Steuerventils X₁ so daß das Primärmedium im folgenden Kreislauf verläuft:

C-cx-X-xh-Hx-hv-Vl-F-E-VA-nv-N -xn-X-xc-C.

Dadurch werden im Hx Kältekalorien aufgenommen, die an den Primärkreis N überführt und im Gerät G an das Sekundärmedium abgegeben werden. Das abgekühlte Sekundärmedium fließt den beiden Sekundärkreisen Hi und U genau wie bei Winterbetrieb zu, und die Zuluft, die durch Hi strömt, und das Rohrenregister werden entsprechend gekühlt.

Luftkreislauf

Die Wechselklappen D werden bei Sommerbetrieb in den mit dünnen Linien gezeichneten Stellungen D'l, D'2 und D'3 eingestellt, und die Absperrklappe D4 wird in die offene Stellung D'4 verschoben. Die Raumluft Ar strömt nunmehr aus der Kammer Kr über die Regelklappe Sy durch die Kanäle Ky und Kz in die Kammer Ki hinein, und die Belüftung erfolgt demnach wie bei Winterbetrieb. Die Kühlung des Kompressors und Motors erfolgt bei Sommerbetrieb durch die Außenluft, die durch die Öffnung Oc in die Kompressorkammer hineinströmt und von dort direkt durch die Öffnung, die vonD'4 freigegeben wird, in die Ausblasekammer Kx.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Klimaanlage mit einer als Ventilationsanlage ausgebildeten Strahlungsunterdecke, die aus Rohrregistern mit darauf befestigten Strahlplatten besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrregister der Strahlungsunterdecke dem Sekundärkreis eines Gegenstrom-Wärmeaustauschers angeschlossen ist, dessen Primärkreis in einem Wärmepumpenkreislauf mit einem Kompressor, einem Steuerventil, einem Expansionsventil sowie einem Luft-Wärmeaustauscher in einer von der Außenluft durchströmten Kammer, eingeschaltet ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärkreis des Gegenstrom-Wärmeaustauschers einem weiteren Luft-Wärmeaustauscher angeschlossen ist, der in einer Lufteintrittskammer zwischen einer mit Luftdurchtrittsöffnungen versehenen Außenwand und dem Zwischenraum zwischen der Unterdecke und einer Tragdecke angeordnet ist.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrregister und der Luft-Wärmeaustauscher in der Lufteintrittskammer dem Sekundärkreis des Gegenstrom-Wärmeaustauschers in Parallelverbindung (Nebenschluß) angeschlossen sind, wobei in jedem der so gebildeten Teilkreise ein Regelventil eingeschaltet ist.

4. Anlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Kompressoraggregat und den Wärmeaustauschern bestehende Wärmepumpen anlage sowie Gebläse zur Förderung der Zuluft und der Raumluft in einer montierungsfertigen Einheit zusammengebaut sind, die unter der Tragdecke, zwischen dem einen Ende der Unterdecke und einer mit Luftdurchtrittsöffnungen versehenen Außenwand eingebaut ist.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die als ein montierungsfertiges Maschinenaggregat ausgebildete Einheit durch Trennwände in einer Lufteintrittskammer, einer Kompressorkammer, einer Ausblasekammer, einer Raumluftkammer sowie, diesen Kammern verbindenden Kanälen aufgeteilt ist.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Kammern und Kanäle durch in den Wandungen vorgesehene umstellbare Luftventilklappen derart miteinander verbunden sind, daß die Kompressorkammer bei Winterbetrieb der Anlage von der Raumluft, und bei Sommerbetrieb von der Außenluft durchströmt wird.