DE1604246A1 - Verfahren und System zur Klimatisierung eines Gebaeudes - Google Patents

Verfahren und System zur Klimatisierung eines Gebaeudes

Info

Publication number
DE1604246A1
DE1604246A1 DE19661604246 DE1604246A DE1604246A1 DE 1604246 A1 DE1604246 A1 DE 1604246A1 DE 19661604246 DE19661604246 DE 19661604246 DE 1604246 A DE1604246 A DE 1604246A DE 1604246 A1 DE1604246 A1 DE 1604246A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
air
building
temperature
room
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19661604246
Other languages
English (en)
Inventor
Mcfarlan Alden Irving
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of DE1604246A1 publication Critical patent/DE1604246A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F7/00Ventilation
    • F24F7/04Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation
    • F24F7/06Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation with forced air circulation, e.g. by fan positioning of a ventilator in or against a conduit
    • F24F7/08Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation with forced air circulation, e.g. by fan positioning of a ventilator in or against a conduit with separate ducts for supplied and exhausted air with provisions for reversal of the input and output systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/70Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/72Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure
    • F24F11/74Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure for controlling air flow rate or air velocity
    • F24F11/76Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure for controlling air flow rate or air velocity by means responsive to temperature, e.g. bimetal springs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/02Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the pressure or velocity of the primary air
    • F24F3/04Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the pressure or velocity of the primary air operating with high pressure or high velocity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/044Systems in which all treatment is given in the central station, i.e. all-air systems
    • F24F3/0442Systems in which all treatment is given in the central station, i.e. all-air systems with volume control at a constant temperature
    • F24F3/0444Systems in which all treatment is given in the central station, i.e. all-air systems with volume control at a constant temperature in which two airstreams are conducted from the central station via independent conduits to the space to be treated, of which one has a constant volume and a season-adapted temperature, while the other one is always cold and varies in volume
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/044Systems in which all treatment is given in the central station, i.e. all-air systems
    • F24F3/048Systems in which all treatment is given in the central station, i.e. all-air systems with temperature control at constant rate of air-flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/06Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the arrangements for the supply of heat-exchange fluid for the subsequent treatment of primary air in the room units
    • F24F3/10Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the arrangements for the supply of heat-exchange fluid for the subsequent treatment of primary air in the room units with separate supply lines and common return line for hot and cold heat-exchange fluids i.e. so-called "3-conduit" system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater

Description

Dr. Hugo Wilcken März 1966
Breite Sh-αββ 52-54 ΦVi W /Sob Patentanwalt ., . . Fernruf: Lübeck (0451) 75888 ° θ/ Curau (04505) 210 (Privat)
Anmeldert
Alden Irving Mcfarlan, Westfield, (New Jersey), 691 Dorian Road, IJ! S0A.
*·! U^ tm «w W .·»· «* 4«t «"-r .—" v> mm *-t »~ M #» ^ ··* ^* ™- ■·» av* m »β *■ ρ* ^· I^ «μ a
Verfahren und System zur Klimatisierung eines Gebäudes
Die Erfindung bezieht sich auf die Luftkonditionierung und insbesondere auf ein verbessertes Verfahren und System -& zur Klimatisierung großer Gebäude."
In modernen Gebäuden, wie Ze-B«, großen Bürobauten, muß das Innere des Gebäudes üblicherweise während des ganzen Jahres gekühlt werden, während die Randbereiche während des Sommers gekühlt werden müssen, während des Winters geheizt werden müssen und wahlweise zu irgendeiner beliebigen Zeit im Prüiyahr oder Herbst beheizt oder gekühlt werden müssen» Zusätzlich wird das Gebäude der Sonneneinstrahlung unterworfen, was gerade bei moderneren Gebäuden zu berücksichtigen ist, bei denen große Glasflächen in den Wandungen verarbeitet sind«, Außerdem ändert " sich die Sonneneinstrahlung während des Tages von einer Seite des Gebäudes zu einer anderen, so daß am Morgen eine spezielle Gebäudeseite gekühlt werden muß, während sie nachmittags ueF. wiederum beheizt werden muß, um bequeme Arbeitsbedingungen zu schaffen» Für ein allgemeines Wärmegleichgewicht reicht jedoch die im Inneren des Gebäudes durch Lichtquellen, Geräte und Bewohner erzeugte Wärme aus, um die Anforderungen zur Beheizung des gesamten Gebäudes bis hinunter auf eine äußere Umgebungstemperatur von beispielsweise 20O zu erfüllen. Deshalb wird
209808/0388 - 2 -
in dem Gebäude genügend Wärme erzeugt, um für seine Beheizung bei den meisten Arbeitsbedingungen während des Jahres zu sorgen, wenn man diese Wärme ausnutzen könnte, und um wenigstens einen Teil der erforderlichen Wärmemenge zuzuführen, wenn es notwendig sein sollte, aus herkömmlichen Wärmequellen zusätzliche Wärmeeinheiten zuzuführen<>
Jedooh haben die herkömmlichen Klimaanlagen für solche Gebäude eine Luftkühleinheit zum Kühlen des Inneren des Gebäudes oder Gebäudezentrums und Behandlungseinheiten für die Umgebungsluft der Außenräume des Gebäudes, die das Beheizen und Kühlen an den Randbereichen besorgen, und zwar unter Berücksichtigung der Sonneneinstrahlung, der in dem Raum erzeugten Wärme und der durch die Raumwände überiiagenen Wärme o Die Randbehandlungseinheiten, doh, die Einheiten, welche die Luft in den Randräumen des Gebäudes behandeln, werden durch Thermostaten gesteuert bzw. kontrolliert, die ständig individuell durch verschiedene Personen in verschiedenen Bereichen des Raumes eingestellt werden, um dort bequeme Arbeitsbedingungen in jedem Raum zu schaffen, der durch die spezielle Einheit beeinflußt wird. Deshalb müssen die Randbehandlungseinheiten so ausgelegt sein, daß sie örtliche Spitzenbelastungen zusätzlich zu dem zentralen System verarbeiten bzw» verkraften können, welches klimatisierte Luft zum Kern oder Zentrum des Gebäudes bringt. Demnach haben derartige übliche Systeme normalerweise eine zentrale Luftbehandlungseinheit, die mit einem Kühlkreislauf arbeitet, um das Innere des Raumes zu kühlen, wenn die Randbehandlungseinheiten gerade mit einem Heizzyklus arbeiten, oder es können einige der Randbehandlungseinheiten arbeiten, um bestimmte Bereiche, die
-3-209808/0308
durch die Sonneneinstrahlung beeinfluflb werden, zu kühlen, während andere Randeinheiten arbeiten können, um andere Bereiche oder Räume zu beheizen, was von der bestimmten Einstellung der thermostatischen Steuerung für die einzelnen Einheiten abhängt, oder es können die Randeinheiten auf einer Gebäudeseite heizen, während die Randeinheiten auf einer anderen Gebäudeseite kühlen· Somit arbeiten die zentralen Luftbehandlungseinheiten in einem Kühlzyklus aus einer Energiequelle, um das Innere des Gebäudes abzukühlen, während zur gleichen Zeit die Randeinheiten aus einer anderen Energiequelle in einem Heizkreislauf arbeiten, um die Randbereiche des Gebäudes zu beheizen, so daß zur gleichen Zeit ein Teil des Gebäudes unter Wärmeentzug steht, während dem anderen Gebäudeteil Wärme zugeführt wird.
Eine der Aufgaben der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren und System zur Klimatisierung eines Gebäudes zu schaffen, bei dem alle Luftbehandlungseinheiten am Gebäuderand gleichzeitig heizen oder kühlen, um nur den Wärmedurchgang durch die Gebäudewandungen oder durch das Dach des Gebäudes auszugleichen«
Eine andere Aufgabe besteht darin, die durch die Wände und das Dach des Gebäudes am Gebäuderand abgegebene Wärme auszugleichen, so daß die verbleibende Gesamtbelastung eine Kühlbelastung is te
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die im Inneren des Gebäudes auftretende Wärme zum Beheizen der Randbereiche des Gebäudes auszunutzen, wenn hier eine Beheizung erforderlich ist.
Eine andere Aufgabe besteht darin, die im Gebäude befindliche Wärme zum Aufheizen der Außenluft auszunutzen, wenn diese
209808/0388
in das Gebäude eintritt, und zwar auf eine kontrollierte Temperatur, die weit genug unterhalb der Raumtemperatur liegt, um in diesem Raum gute Arbeitsbedingungen zu schaffen, wobei die teilweise erwärmte Außenluft in das Gebäudeinnere geleitet wird, um den Raum zu kühlen«
Eine weitere Aufgabe besteht darin, den klimatisierten Innenraum als Kammer zum Mischen der klimatisierten Außenluft und der klimatisierten Umwälzluft auszunutzen, die in getrennten. Strömen mit der erforderlichen Temperatur und relativen Feuchtigkeit in den Raum eingeleitet werden»
Eine andere Aufgabe besteht wiederum darin, das Luftvolumen zu verändern, welches den verschiedenen Gebäudebereichen zugeführt wird, und zwar entsprechend der Innentemperatur der einzelnen Gebäudebereiche, um irgendwelche variablen Wärmebelastungen auszugleichen, außer der Wärmebelastung, die durch die Wände und das Bach entsteht«,
Schließlich besteht eine weitere Aufgabe der Erfindung darin, ein verbessertes System zur Klimatisierung eines Gebäudes zu schaffen, welches einen einfachen und komplkten Aufbau hat> durch welches die Größe der Kühl- und Luftbehandlungseinheiten reduziert werden kann, bei dem der für die Luftkanäle erforderliehe Raum klein ist» welches vorteilhaft ausgebildete Kanäle und Hilfseinrichtungen zur Erzeugung bequemer Arbeitsbedingungen aufweist und welches beim Einbau und beim Betrieb wirtschaftlicher ist als die üblichen Konditioniersysteme.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung und inabesondere deren Lösungen gehen klar aus der nachfolgendem Beschreibung und den anliegenden Zeichnungen hervor, bei denen gleiche Bezuge-
- 5 _ 203303/0388
zeichen gleicher Bauteile bei allen verschiedenen Figuren bezeichnene Bs sei jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Darstellungen nur als Ausführungsbeispiele gedacht sind0 Es zeigen:
Fig* 1 eine schematische Ansicht eines abgestuften
Kühlsystems und einen gekühlten Wasserkreislauf zur getrennten Kühlung der AUßenluft, der Umkehrluft und der durch die Penstereinheiten während des Sommers umgewälzten Luft und zeigt weiterhin, wie die von der umgewälzten luft abgenommene Wärme zur Beheizung der Außenluft und des Kühlwassers während der Frühjahrs-, Herbst- und Wintermonate ausgenutzt werden kann*
Fig«, 2 eine der in Fig* 1 gezeigten Ansicht ähnlicher Ausführung, bei dem jedoch der Wasserkreislauf für ein Dreileitungssystem vorgesehen istp und zwar für den Sommerbetrieb bei Außentemperaturen zwischen 35 C und 25 C.
Pig. 3 Bine ähnliche Ansicht wie die Figo 2 mit einem . Wasserkeislauf für den Winterbetrieb bei Außentemperaturen zwischen 25 C und 2 0,
Figo 4- eine schematische Ansicht eines abgewandelten
Kreislaufes, der dem in den Fig« 2 und 3 dargestellten ähnlich und geeignet ist, um bei niedrigen r . Außentemperaturen zu
Fig., 5 ein Diagramm mit den an die Heizung und Kühlung
gestellten Anforderungen für ein typisches moderneβ Gebäude, und zwar für variable Außentemperaturen und einen Ausgleichsputtkt bei etwa 2 C {35 F), bei dem die im Inneren des Gebäudes erzeugte Wärme, die durch das Gebäude abgegebene Wärme ausgleicht,
Fig« 6 eine Aufsicht auf einen Grundriß bzw; eine, Etage
eines modernen Gebäudes mit einer Luftverteilungs— anordnung, bei dem der zu klimatisierende Raum als Speicher oder Sammler zum Mischen der klima*- aierten Außen- und Umkehr luft , die in getrennten. Strömungen zugeführt werden, verwendet wird|
Fig„ γ einen Aufriß eines Gebäudeteils im Schnitt, bei dem die AUßenluft. von einer luftbe hand lungs einheit auf dem Gebäudedach zugeführt wird und im Erdgeschoß durch vertikal verlaufende Kanäle, wobei für unterschiedliche Etagen verschiedene Anlagen für verschiedene Bedingungen dargestellt sind,
209808/03.88
Figo 8 Eine Einzelaufsicht im Teilschnitt mit einer Hochdruckbehandlungseinheit zur Zufuhr von Primär luft, wenn Einführungseinheiten oder andere Einheitentypen verwendet werden die Primärluft brauchen©
Fig., 9 Einen Aufriß im Teilschnitt einer Luft einführ einheit für ein Fenster zur Behandlung der Luft am Rande des Raumes ο
Figo 10 Einen Aufriß im Teilschnitt einer Gebläse-Schlangeneinheit, die am Gebäuderand eingesetzt werden kann«,
Fig. 11 Eine Seitenansicht im Teilschnitt einer Kühlauslaßöffnung zur Veränderung des Luftvolumens, welches in den Raum geleitet wird»
* Fig»12 Eine Seitenansicht im Schnitt einer Wandauslaßöffnung zur Variierung des Volumens der in den Raum geleiteten Lufte
Figo13 Eine Seitenansicht im Schnitt eines Deckenauslasses einer abgewandelten Bauart, mit Dämpfern im Luftkanal zur Steuerung des abgehenden Luftstromsβ
Figo H Eine Aufsicht von unten auf den in Figo 13
gezeigten Auslaß mit einer perforierten Platte*
Fig, 15 Eine Aufsicht auf die Ecke eines Stockwerks nach Fig» 6 mit einer Gruppe von Auslaßöffnungen, die durch eine einzelne Volumensteuereinrichtung gesteuert werden und
Figo 16 eine Aufsicht auf elne zentrale Einheit zur Behandlung der Außenluft mit einer separaten Schlange für die Temperierung der Außenlufto
Das Verfahren nach der Erfindung beruht auf der Tatsache, daß innerhalb eines modernen Gebäudes genügend Wärme erzeugt wird, um die gesamte erforderliche Wärme zur Verfügung zu haben» und zwar bis zu bestimmten niedrigen Außentemperaturen herunter» Die spezielle Temperatur, bei der die erzeugte Wärme gerade gleich der erforderlichen Wärme ist, variiert mit den Änderungen der inneren Belastungen bzw. Wärmeverhältnisse, wie sie durch Lampen, Bewohner, Sonneneinstrahlung od.dgl. geschaffen werden. Das Diagramm in Fig. 5 stellt die Rechenergebnisse der Belastungs—
■ - γ 209803/0338
bedingungen für ein spezielles Gebäude dar, wobei die Außentemperaturen gegen B.T.U«,-Einheiten (British Thermal Unit)aufgetragen ist und ein Ausgleiehspunkt bei 20C (350F) eingezeichnet ist, bei dem die Wärme, die normalerweise in dem Gebäude anfällt, gerade den Wärmeverlust ausgleicht« Die Diagonallinie in dem Diagramm zeigt die Anzahl der BeT.U0—Wärmeeinheiten, die hinzugefügt oder entzogen werden müssen, wie sich durch vertikale Ausmessung zwischen dieser linie und einer horizontal durch den Ausgleichspunkt verlaufenden Linie ergibt, um so die bequemen Bedingungen für das Gebäude bei jeder besonderen Außentemperatur * aufrecht erhalten zu können« Theoretisch ist deshalb eine Kühlung bis hinunter auf eine Außentemperatur von 2°C notwendig, und ea braucht keine Wärme dem Gebäude insgesamt gesehen zugeführt zu
-t
werden, bis diese Temperatur erreicht ist. Andererseits braucht dem Gebäude unterhalb einer SBemperatur von 20C keine Kühlung bzw. Kühlluft zugeführt werden, sondern es ist nur eine zusätzliche Wärmezufuhr nötig.
Die in irgendeinem Bereich des Gebäudes auftretende
Wärme ergibt sich aus dem Wärineverlust durch die Gebäudewände, ä was als Wärmedurchgang allgemein bekannt ist, aus der in dem Raum durch Lampen erzeugten Wärme, sie ergibt sich weiterhin durch die Wärmeausstrahlung der Raumbenutzer ododgl. und durch Absorption von Sonnenstrahlen und Wärmestrahlungen· Der Gewinn oder Verlust an Wärme beim Durchgang durch die Wände hat einen » * festen Wert, welcher direkt der Temperaturdifferenz zwischen der Innen- und Außenseite des Gebäudes proportional ist* Somit ändert sich die im Gebäude erzeugte Wärme mit der Wärmequelle, wie der Anzahl der Baumbenutzer, der im Kaum arbeitenden Geräte,
203808/038$
der Lichtquellen und dergleichen, die jeweils im Raum vorhanden sind oder im Räume arbeiten· Die Strahlungsbelastung kann sich ebenfalls ändern, was davon abhängt, ob die Sonne schtLnt oder nicht, auf welche Seite des Gebäudes sie scheint und wieviel • durchscheinende G-lasflächen im Gebäude eingebaut sind«.
Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird die Wärmebelastung, die durch den Wärmedurchgang in den Wänden entsteht, so genau wie möglich duroh Randbehandlungseinheiten ausgeglichen, so daß als verbleibende Belastung eine Kühlbelastung übrigbleibt« Diese verbleibende Kühlbelastung wird dadurch ausgeglichen, daß klimatisierte Luft aus den zentralen Luftbehandlungseinheiten bei einer Temperatur unterhalb der Raumtemperatur während des ganzen Jahres zugeführt wird» Die Änderungen bezüglich der erzeugten und/oder Strahlungsbelastungen wird so ausbalanciert, daß das Volumen der in den Raum geführten konditionierten Luft verändert wird«. Bei diesem Verfahren wird ebenfalle die einigen Räumen des Gebäudes entzogene Wärme zum Beheizen anderer Räume bzw» Bereiche ausgenutzt, die während des } Herbstes, Winters und Frühjahrs beheizt werden müssen· Bei dem Verfahren wird ebenfalle kalte, frische Außenluft herangezogen, um das Innere des klimatisierten Raumes zu kühlen, und zwar in dem Ausmaß, wie diese Außenluft für die Ventilation erforderlich ist. Außerdem umfaßt das Verfahren der Erfindung die Zufuhr frischer Außenluft und innerer Umkehrluft direkt zu dem zu klimatisierenden Raum, und zwar in getrennten Luftströmungen* wobei der Raum selbst als Mischkammer dient»
Unter gewissen Umständen kann die AUßeniuf-fc Und &±q umgewälzte Luft vor ihrem Eintritt in den klimatisierten Raum
- 9 209808/0388
gemischt werden«. Wenn jedoch die Iiuft in getrennten Strömen zugeführt wird, können, die Luftkanäle kleiner sein* und ea können Gebläseeinheiten verwendet werden0 Außerdem kann das Gebläse, welches zur Anlieferung der Außenluft dient, die gesamte Arbeit der Luftzufuhr zu dem klimatisierten Raum übernehmen, wodurch die Größe der Umkehreinheit gegenüber der Einheit verringert wird, die erforderlich wäre, wenn sie mit beiden Luftströmungen arbeiten sollte,.
Die Luftbehandlungseinheiten am Gebäuderand, die Randbehandlungseinheiten, können von jeder beliebigen geeigneten Art sein, wie z„Bo Lufteinführeinheiten oder Gebläse— Schlangen — Einheiten. Das unterschiedliche Merkmal dieser Randbehandlungseinheiten nach der Erfindung besteht darin 9 daß sie so ausgelegt sind,%daß sie den maximalen Wärmedurchgang nur durch die Gebäude— wände berücksichtigen, und zwar unter solchen extremen Bedingungen* wie sie bei einer speziellen geografischen Lage zu erwarten sind0 Da die Belastung durch den Wärmeübergang direkt der Temperaturdifferenz zwischen der Innenseite und Außenseite des Gebäudes proportional ist, wird das Arbeitsmaß der Einheiten zur Klimatisierung der Randbereiohe direkt durch die Außentemperatur gesteuert, wie zeBo mittels eines in der Äußenluft befindlichen Thermostaten* Diese Art" des Betriebs und der Steuerung der Randbehandlungseinheiten setzt die Größe dieser Einheiten herab, vermindert weiterhin die den Einheiten zugeführte primäre Luftmenge, wenn Binlaßeinheiten verwendet werden und vermeidet das Arbeiten der Randbehandlungseinheiten gleichzeitig für den Heiz- und Kühlbetrieb· _ -jO ·,
209808/0388
- ίο -
Die verbleibende dem Kaum zugeführte Luft kann aus 100$ frischer Luft, aus 100$ umgewälzter Umkehrluft oder aus 25$ bis 7556 frischer Luft und 75$ bis 25$ Umwälzluft bestehen, und zwar nach den zu erfüllenden Bedingungen des Raumesο Beispielsweise wird in einem Büroraum 75$ Umkehrluft und nur 25$ frische Luft geforderte In einem Konferenzraum sollte ein wesentlich«! höher^Porzentsatz frischer Luft verwendet werden, wegen des meistens auftretenden Rauchgehaltes der Luft«, In
k Küchen und Restaurants wünscht man meistens 100$ frische Luft« Für jeden beliebigen Bereich brauchen die zentralen Luftbehandlungseinheiten jedoch nicht größer zu sein» als die bisher verwendeben, da die höchste Belastung immer diejenige ist, die zum Abkühlen der Außenluft auf eine bestimmte Temperatur gefordert wird, um die gewünschte relative Luftfeuchtigkeit in dem klimatisierten Raum zu erzeugen· Tatsächlich können die Randbehandlungseinheiten kleiner ausgeführt werden, da sie nur für den Wärmedurehgangsverlust ausgelegt sind und nicht gleichfalls die Belastung der Randzonen tragen«
* Die konditionierte Luft aus der zentralen Luftbehandlungseinheit wird über den zu klimatisierenden Raum durch Kanäle verteilt, welche mit AuslaßÖffnungen versehen sind, die das Volumen der durch sie fließenden Luft in Bereichen verändern, in denen variable innere Wärmebelastungen auftreten» Da die innere Wärmebelastung, die sich aus der Im Raum erzeugten Wärme und der absorbierten Wärmestrahlung ergibt, die Temperatur im Raum verändert, werden die AuSiaßöffnungen so verändert, daß sie direkt die Menge der klimatisierten Luft steuern, die je nach den Erfordernissen direkt in den Raum geleitet wird. Dieses
20SS08/0388 " 11 "
Merkmal der Erfindung schafft eine engere und bessere Temperaturkontrolle, vermeidet ffäriaeverluste und ermöglicht einen wirksameren und wirtschaftlicheren Betriebe Sin thermostat kann für jeden Verteilungsauslaß vorgesehen werden, jedoch kann die Anzahl der notwendigen Thermostaten darauf beschränkt werden, daß unterschiedliche Temperaturbedingungen aufgrund von Raumbenutzern, Arbeitsgeräten und Sonneneinstrahlungen in bestimmten Bereichen gemessen werden« Für eine vollständigere Kontrolle und Steuerung kann jeder Raum seinen eigenen Thermostaten habens so daß unterschiedliche Temperaturen innerhalb gewisser Grenzen J unter Steuerung durch die Raumbenutzer erzeugt werden können· Die einem Bereich entzogene Wärme wird zum Beheizen anderer Bereiche des Gebäudes verwendet, wenn es erforderlich sein sollte· Dieses kann mittels eines Breileitungssystems durchgeführt werden, welches eine gekühlte Wasserleitung zur Zufuhr gekühlten Wassere in zu kühlende Bereiche aufweist, eine Heißwasserleitung zur Zufuhr heißen Wassers an zu beheizende Bereiche und eine gemein« same Rückflußleitung hat« Bei diesem System leitet die Kühlwasserleitung das Wasser durch einen Verdampferkühler einer oder mehrerer Kühleinheiten, die Heißwasserleitung bringt Wasser ' durch den Kondensator einer oder mehrerer Kühleinheiten, und die gemeinsame Rüekfluflleitung liefert Wasser sowohl an die gekühlten Leitungen als auch die Heißwasserleitungen« Gleichfalle kann das relativ warme Wasser, welches die Luftbehandlungseinheiten zum Kühlen des Gebäudekerns verläßt, zum Vorheizen der Außenluft verwendet werden, die als Frischluft in das Gebäude eintritt und wiederum einen Teil oder das gesamte Kaltwasser zum Kühlen aufbereitet. Vorzugsweise wird dieses Vorheizen
: : - .■■■:-.- . r 12 -
209808/0388
der Außenluft im Gegenstromverfahren durchgeführt, so daß das Wasser bis auf eine Temperatur abgekühlt wird, die sieh der Außentemperatur nähert« Dieses Wasser wird dann einem Verdampferkühler und einem Kondensator einer oder mehrerer Kühleinheiten zum zusätzlichen Kühlen oder Beheizen zugeführt. Bei einem typischen Beispiel kann gekühltes Wasser in eine Luftbehandlungseinheit bei 70G eintreten und bei einer Temperatur bei 180O austreten· Das Wasser mit 180C wird dann in. Wärmeaustausch mit der Außenluft gebracht, die in das Gebäude eintritt, um so die Luft vorzuheizen, und das Wasser wird z.B. auf 70C- abgekühlt. Dann fließt das Wasser durch die Kühlwasserleitung zurück zur Luftbehandlungseinheit, ohne daß zusätzliche Kühlungen erforderlich wären.
Dann wird frische ^ußenluft, die auf eine Temperatur von beispielsweise 15 G durch Wärmeaustausch mit dem Wasser vorgeheizt ist, welches die Luftbehandlungseinheit verläßt, direkt in das Innere des zu klimatisierenden Raumes gebracht, um einen Teil des Raumes abzukühlen. Bs wird ebenfalls Umkehrluft, die vom Raum aus durch eine Luftbehandlüngseinheit umgewälzt wird, ebenfalls direkt in den Raum eingeleitet, jedoch durch eine getrennte Umwälzeinheit» Auf diese Weiie wirkt der Raum selbst als Mischkammer für die klimatisierte 3?ristluft und Umkehrluft, Diese Maßnahme, nämlich frische Luft und Umwälzluft dem Inneren eines Raumes in getrennten Strömen zuzuführen, schafft die Möglichkeit, die Größe des Gebläses und der Austauscherschlitngeneinrichtuttg herabzusetzen im Gegensatz zu dem Verfahren, bei dem die beiden Luftströme vor ihrer Verteilung bzw. ihrem Austritt in dea Raum gemischt werden. Dasselbe Endergebnis kann man jedoch erreichen, indem die Außen- und Umwälz-
209808/0388 oRiG1NAL
luft getrennt gekühlt werden und auf der Abgabeseit© der beiden Gebläse gemischt werden·
Wasser- und Luftverteilungasysteme zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung sind in den anliegenden Zeichnungen dargestellt«. Beispielsweise zeigt die i*ige 1 einen Kühlwasserkreis zum Kühlen der Luft in einem Gebäude, der entweder unabhängig für sich oder in Verbindung mit einem Heizsystem verwendet werden kann« Dieser Kreis kann geeignet sowohl die Außenluft als auch die Umwälzluft im Sommer kühlen und kann während des Winters die Umwälzluft kühlen« Br benutzt die in dem Baum erzeugte Wärme, um die Außenluft auf die Temperatur aufzuheizen, die gerade zum Kühlen des Baumes bzw» zur Schaffung günstiger Klimabedingungen erforderlich ist* Der Kreis- wie er in der Darstellung gezeigt ist} ist an den Winterbetrieb angepaßt» wie noch später im einzelnen feesehrieben wird·
Der Kreis besteht aus abgestuften Kühleinheitsß 7,6 und 5t die in Reihe geschaltet sind, und wem* die Durchlässe 21 und des Ventils 20 so eingestellt sind* wie es durch die gestrichelten Linien für den Sommerbetrieb dargestellt ist» kühlen die Bin-» heiten Wasser von beispielsweise 2β°Ο nacheinander auf siiederigere Temperaturen von jeweils 18,15 und l°Qfimb. Bias von der dritten Stufe 7 ausgehende Leitung 8 ist vorgesehen, um gekühltes Wasser den Luftbehandlungseinheitee 9 und 10 zuzuführen, um umgewälzte Umkehrluft und frische Äußenluft in getrennten Strömen zu kühlen« Jede Einheit 9 und 10 hat eine Schlange (nicht gezeigt), durch welche das gekühlte Wasser zum Abkühlen der Luft auf eine Temperatur von etwa 130O geleitet wird, um so die gewünschte relative Luftfeuchtigkeit zu erzeugen, die man in den
« 14 2 0 9 8 0 8/0388
klimatisierten Saum haben möchte·-'Sine 4»2ap£~'O&er-Heberleitung 11 bringt gekühltes Wasser von einem . Fimkt zwischen den Stufen und 7 zu einer Anzahl üuftbehandluagseiolieitea 12 am Gebäuderand, die in Reihe geschaltet siM· Mese Siatieitea können üuft umwälien und I»uft von einer Haumtemperatui· von beispielsweise 240G auf eine temperatur von 180O abkühlen·* lasser bei einer Temperatur von etwa 26°C wird von der Laftbehandlungseinheit über eine leitung 13 der ersten Stufe 5 angeführt;f und die Luftbehandlungseinheit 9 ist durch Btiekflaöleitungen 14 und 14a
ψ an eine Stelle zwischen den ersten uncL 2swei1;ea Stufen 5 und 6 angeschlossen und liegt bei einer feiaperatar voß beispielsweige ■« 180G . Die Randbehandlungseinheiten 12 siad aß die Rückfluß'-leitung 14a durch eine Iteitung 15 angeaciilossea aweeks Mischung mit dem Wasser aus der üuftbehandluägseiKiieit 9· Sine einzelne lumpe 16 liegt in dem Kreislauf zwischen üen ©raten und zweiten Stufen» um Wasser durch die drei Kühlstufen 5*6 «öd 7 und durch die Ijuftbehanälungseiniieitea 9>1® w&ä. 12 umzuwälzen« GtemäS der Erfindung wird das aus der Sjaftbehandlungs« einheit 9 nach dem Kühlen des Innenraiimg äea ßebätides zurückfließende Wasser während des Winterbetylebe ausgenutzt, um Außenluft aufzuheizen, welche durch, die üuftbehandlungseinheit ; 10 in das Gebäude eintritt· Hierdür ist ejü&lfeatil 20 in den üeitungen 8a und 14 vorgesehen^ welches BurefalaSöffnungen 21 und 22 aufweist, um das Wasser aus der Bialieit entweder zuy Pumpe " 16 oder direkt zur Luftbehandlungseißheit 10 zu bringen« Wenn somit dijEl· ^ttrchläaa« 21 und 22 des Teatils 20 sieh in der mit ausgezogenen Linien in der B1Ig* 1 dargestellten Stellung befinden, fließt das gekühlte Wasser sstaerst äurota. die Einheit 9»
604248
läuft dann durch die Leitung H? den BurehlaS 21 des Ventils durch die Einheit 10 uad di© ieituag 13 surüük zur Pumpe 16e Unter diesen Bedingungen %&nn während des Betriebs im Herbsts Prühjahr und Winter Wasser bei einer niedrig genug liegendes Temperatur au. den Küfelei&heiten zurückgeführt werden^ so daß nur ein Bruchteil der normalen Kühlung bsw„ keine weitere Kühlung für das Wasser erforderlich ist? wobei einige oder alle drei Kühlstufen natürlich ihren Betrieb einstellen könnene Bei einer Außentemperatur feon Ijeispielsweise 2 G wird Wasser durch die Leitung 8 der Luftuisteehrsinheit 9 &ei 70C zugeführt^ um di© Umkehr- oder Umwälzluft'von 24 auf 13°ß abzukühleaD wie ©s vorher für den Kühlvorgang im Sommer beschrieben wurdeβ die Einheit 9 mit einer Temperatur von 18°G verlassende Wasser wird darauf dureh das Ventil 20 über den ^Durchlaß 21 in die Einheit geleitet« Beiß überlaufen der Wärmeübertragungssehlange in der Einheit 10 wird die temper©tür ö@r in das Gebäude eintretenden; Aüßenluft von mm'-2®G naheism auf di« gewünschten 13oC gebracht, und das die Binheit verlasseftd© Wasser wir4 von 18 auf etwa 7°Ö abgekühlt« Bas kühlwasser läuft dann durch die drei Stufen 5,6,7 ohne smsätzliehe. JEühluag zurück zur LuftüJnkehreinheit 9. Um die gev;ünsohtea Lufttemperatiayea ia den Einheiten 9 und bei AußemtemperatKres gwisohea zwei uad 24°C zvl erzeugen^ könnten geeignete Steuerungen vorgesehen weröeÄ« Beispielsweise kann ein thermostatisches Ventil 17 zwisciiea dem Tentil 20 und der Einheit 10 liegetti welchesι entsprechend der luftteniperatur auf der Einheit 10 so betetigbar Ist, Saß es die Strömungsmenge durch die Einheit und\&ln& ürebenschlsißleitüng 18 zurück zur Pumpe 16 regulierto
2 09808/03 80 »wected
einen '"
Die iigi, 2 und 3 zeigen/WasserkreiBlauf t der im allgemeinen
dem in der 3?ige 1 dargestellten mit der Ausnahme ähnlieh ist, daß er an ein DreileitungBsyetem. angeschlossen-'ist, wie es in der ÜSA-Patentschrift 2 796 740 besehrieben ist, Dieses System enthält die Stufen der Kühleinheiten 5$6 und 7, die luftbe-' handlungseinheiten 9t10 und 12 jsur Behandlting der limwälzluft und frischen Außenluft, die leitungen 8,8a und 11 zur Zufuhr des Wassers zu den liufttehandlungseinheiten, eine Pumpe 16 zum Umwälzen des Wassers in den Kreislauf und ein Ventil 20 mit VentildurehXässen 21 und 22, wie in Verbindung mit Pig, 1
ι ■'■■-'" ■ - ■■■■-'■-■'■■ :■■"'■■"-'■■■ ■ -"
v beschrieben wurde. Die I^g. 2 und 3 zeigen jedoch einen Kreislauf zur Zufuhr sowohl heißen als auch gekühlten Wassers zu Jeder der Iiuftbehandiunge einheit en % 10 und 12· Bemgemäß besteht jede Einheit 5|6 und 7 aus einem Kompressor P einem Verdampferkühler E, einem Kondensator G und einem Expansioneventil V, tfeder Kompressor F ist so gesJshalteti daE er dampfförmiges Kühlmittel vom Verdampfer E abzieht und den Dampf auf einen höheren Druck und eine höhere üiemperatur bringt und ihn zum Kondensator ö führt« Der Kühlmitteldampf kondensiert
k im Kondeasator O, und das flüssige Kühlmittel fließt dann vom Kondensator zurück zum Verdampferkühler, und zwar in flüssiger Phase unter Steuerung durch das VentilW"
Eine oder mehrere der Stufen 5#6 und 7 haben einen Kondensator 10, der in zwei Abschnitte C-1 und G-2 aufgeteilt ist, wobei jeder Abschnitt Sopfstücke H-I und H-B mit bohren Ϊ-1 , und -Φ-2 aufweist· Die Iieitung 25 vom Kondeasator abschnitt G-I der dritten Stufe führt Wasser zu den Iiüftbehandlungseinheiten 9 und 10, und eine Leitung 25a liegt parallel zur ieitung 25f
209808/0388
.17-- 1604248
um Wasser zur Iiuftbehgtndlungaeinheit 12 zu bringene iChermostatiseh betätigte Ventile 26,27 und: 28 sind am Verbindüngatück. der Kühl- und Heißwasserleitüngen zu den Iiuftrbehandlungaeinheiteii Λ ι 9»1OS12 vorgesehen, um den Iluß des gekühlten oder heißen Wassers.oder einer Mischung aus beidem zu jeder der Luftbehändlungseinheiten zu steuern«. «Fede der leitungen läjti 25 und 25a kann«» einenHilfserhitzer, 29 und 29a aufweisen^ um eiiie zu·- sätzliche Wärmequelle zu, schaffen, wenn die Kondensatoren der ' Einheiten £·,6 und 7 nicht die gesamte erforderliehe Wärmemenge für die Ranäeinheiten 12 erzeugen können* V :
Diöt iCondensatQrä/bschhitteö^S für die Kühleinheiten 5»6 ^ und 7 können entweder in Seihe oder parallel durch einen Wasserkreis geschaltet sein* der eineü Kühlturm 31 einsohließt» Der Kühlturmkreis enthält Ventile 3OaJ um die Kondensatören Ö-2 : in Reihe zu schalten, wenn sie geöffnet sind, und-enthält Ventile 30b* um die Kondensatoren pafallel zu schalten^ wenn die Ventile geöffnet sind und die Ventile 3Qa geschlossen Binde Wenn nicht die gesamte den Kondensatoren: C deßKühleinheiten 5,6 und 7 zugeführte Wärmemenge zum Heizen in verschiedenen Bereichen des Gebäudes ausgenützt wird, dann wird die überschüssig f ge Wärme außerhalb des Gebäudes durch den Kühltürm.31 an die Atmosphäre abgegeben*
Zusätzlich zu dem Ventil 20 in-Sig^ 1 hat in den Hgv 2 und 3 gezeigte Kreislaufein Zusatzventil 20a mit Durchlässen 21a und 22a« Wenn der Kreislauf unter sommerlichen Bedingungeil ; arbeitet, wie es in ^ige 2 dargestellt ist, sind die Ventile 20 '- und 2Öa so eingestellt,^ daß gekühltes Wasser bei 7°Ö durch Ventil 27 und den Durchlaß 22 des Ventils 20 zur äußeren luft-
- 18 - 1804246
einheit 10 gebracht wird und daß Wasser von der umwälzenden Einheit 9 über die Leitung Hj den Durchlaß 21 des Ventils 2O9 die Leitung 14a und den Durchlaß 21a des Ventils 20a zur Pumpe 16 zurückgebracht wird. Wenn der Kreislauf unter winterlichen Bedingungen arbeitet^ wie er in Figo 3 gezeigt ist, sind die Ventile 20 und 20a so eingestellt, daß Wasser aus der Einheit durch die Leitung 14 und den Durchlaß 21 des Ventils 20 zur . Einheit 10 zwecks Aufheizung der Außenlufl; geleitet wird» Ein solcher Heizvorgang kann, wenn erforderlich sein sollte, durch heißes oder kaltes Wasser aus der Leitung 25 unterstützt.werden, welches durch das Ventil 27, den Durchlaß 22 des Ventils 20, durch die Leitung 14a und dem Durchlaß 22a des Ventils 20a zur außen liegenden Lufteinheit 10 fließto Die Ventile 20 und 20a können manuell oder thermostatisch in Abhängigkeit von der Außentemperatur betätigt werden« Das Ventil 27 zum Zuführen, zusätzlicher Wärme wird thermostatisch betrieben, und zwar entsprechend der Temperatur der Luft, welche die Einheit 10 zur Klimatisierung der Auß-enluft verläßt.
Die Steuerung der Einheiten 9,10 und 12 kann dadurch ; vervollfftändigt werden, daß die zu diesen Einheiten geführte Wassermenge gedrosselt wird, jedoch wird vorzugsweise eine konstante Wassermenge durch die Pumpe 16 zugeführt, und dieses Wasser wird duroh die Luftbehandlungseinheiten 9»10 und 12 in einem konstanten Mafr durchgeleitet, wobei jedoch seine Temperatur zur Erzeugung der gewünschten Klimabedingungen durch die Eins teilung der Ventile 26,27 und 29 abgewandelt wird, um heißes und kaltes Wasser zu miBChen· Wenn jedoch das Wasser aus der Einheit 9 ebenfalle duroh die Einheit 10 fließt, ist das M&ßpes fluates duroh diese Einheiten nicht gleichfOriiiigf
' 20$£Q'Ki&*t tg.*?
wenn die Einheit©» nicht*-'di$-glei&he'*Sapa2lt*ät'-habenc weise hat ,die Einheit 10 ssur Behandlung der Außenlufi eine -größere'.Kapazität als .Sie-'-Einheit": .9$" so daß beim Heizen zusätzlich Wasser durch die Heiß- ö&er Kaltwasser leitung geführt wird, um die gewünschte Auslaßtejaperatur d@2? Luft, zu erzeugen«) Wenn die Mnheit':f0-eine, geringere Kapazität'ale die Einheit 9 hat, dann muß ein Teil des Wassers um die Einheit umgelenkt werden«» Ein VentilYJ& und eine Hebengehlußleitung 18a sind für diesen Zweck vorgesehen, um all das Wasser, welches nicht vonder Binheit 10 aufgenösmeE ..wird* zur "Pumpe 16 zurückströmen zu lasBen«, Wenn das Ventil. 28,. welches die Tersorgung der -JPenatereinheiten 12 mit heiSeis Waeser steuert, beim Heizen weit geöffnet ist^ dann würde der Betrieb des Erhitzers 29a durch die Außentemperatur zwecks Erhöhung der Wassertemperatur so geateuerti; daß der WarmeübettesguiigßTerlust dureh die Wände und daS'Bach des Gebäudes ausgeglichen wir dsm „ Auf diese Weise können die Anforderungen an das Heizen und Kühlen erfüllt werden, was natürlich noch von den einzelnen Bedingungen, einer speziellen Installation abhängt«
Wenn sich die Ventil© 20 und 20a in der in Fig. 2 dargestellten %b^b flir den.'Sommerbetrie'b befinden, wird Wasser von der dritten Kühlstufe f bei ?°G zur Luftbehandlungeinheit geleitet» Während seines Sjarehlaufs durch die Schlangen der XiuftbehandlungseiElieit 9 wird öas Wasser erhitzt und verläßt die Einheit § bei einer Temperatur von beispielsweise· 180G und kehrt durch den Barchlaß 21\ um Ventils 20, durch di© Leitung 14a Ußfl den 33ur@hla0 21a des Ventils 20a zurück zur 1?üiape 16» Bin anderer- 5EeU de&\-Kühlwassers in äer Leitung- 8 wird durch das
. 20-
thermostatische Ventil 27 in. der leitung 8a zur Einheit 10 gebracht, um die Außenluft von einer Temperatur von etwa 350C auf 130C abzukühlen. Das Wasser kehrt dann von der Einheit 10 aus durch die leitung 13 zur ersten Kühlstufe 5 zurück«,
Das gekühlte Wasser wird von einer Stelle zwis.chen den Stufen 6 und 7 durch das thermostatische Ventil 28 zu den Randeinheiten 12 gebracht, die gewöhnlieh unterhalb der Fenster liegen, und wird duröh die Rückflußleitungen 15 und Ha zur Pumpe 16 zurückgebrachte Die gesamte in den Luftbehandlungseinheiten 9»10 und 12 absorbierte Luft wird durch den Kompressor P der Kühleinheiten 5»6 und 7 von einer niedrigen !Temperatur auf eine hohe. Temperatur gebracht, worauf das komprimierte Gefrlernmittel den Kondensatoren C seiner Einheit zugeführt wird» Die Wärme wird dann in dem Kühlturmkreis 30 auf das Wasser übertragen und wird am Kühlturm 31 an die Atmosphäre abgegeben»
Während aller Jahreszeiten ist in den Heißwasserleitungen 25 und 25a heißes Wasser für die Luftbehandlungseinheiten 9,10 und 12 erreichbar 9 um je nach Wunsch die Luft aufzuheizen, und irgendein ifbersehuß an Wärme, der nicht für Heizzwecke gebraucht wird, wird am Kühlturm 31 abgegeben ο Bei einer Außen-fcemperatur von etwa 20C bis 24°C werden die Ventile 20und 20a von der in Fig.. 2 gezeigten Stellung in die in Figo 3 dargestellte Stellung gebrachte Das Wasser, welches die Einheit 9 nach dem Kühlen des Inneren des Gebäudes verläßt, wird dann durch den Durchlaß 21 desVentile 20 direkt der Einheit 10 zwecks Behandlung der Außenluft zugeführt, die in das Gebäude einströmt„ Bei einer Außentemperatur von beispielsweise 20C wird das Wasser der luftbehandlungseinheit 9 bei 70C zugeführt und verläßt diese - ' ■' ·.;" ■■ . " - ■ ^- 21 -
20980,0/0 38 8
Einheit mit einer Temperatur von 180Cβ Dieses Wasser von 180C tritt in die Luftbehandlungseinheit 10 im Gegenstrom zur Luft ein, welcher in das Gebäuse einströmt, um die Luft von 2QC auf 13,50C aufzuheizen« Das Wasser verläßt die Einheit 10 bei einer Temperatur von 7 bis 12,50G«> Dieses Wasser kann daraufhin durch den Kreislauf mit den Kühleinheiten 5,6 und 7 fließen,ohne daß eine zusätzliche Kühlungerforderlieh wäre, um die vielfachei Funktionen sowohl des Kühlens der Luft im inneren des Gebäudes als auch des Beheizens der Außenluft, die dem Gebäude zugeführt wird, durchzuführen« Bei Außentemperaturen zwischen'zwei und 240C kann die Temperatur des Wassers, welches der Einheit 10 aus der Einheit 9 zugeführt wirdg dadurch abgewandelt werden, daß je nach; den Erfordernissen heißes oder kaltes Wasser durch: das.thermostatische Ventil 27, den Durchlaß 22 des Ventils 20, die Leitung 14a und den Durehlaß 22a des Ventils 2Oa geleitet wird, um die erforderliehe Kühlung zu erzeugen* Bei Außentemperaturen unterhalb 20G wird zusätzlicii heißes ^aSser auf dem gleichen Wege dem Wasser zugeführt, welches in die"-Einheit 10 einläuft, um so die eintretende Luft auf die erforderliche Temperatur zu· bringen«, Die in einem großen Bereich wirksamen Schlangen ;in der Einheit 10 zum Aufheizen der Luft von 2 auf 13,50G arbeiten ebenfalls vorteilhaft bei der Kühlung des Wassers von 18 auf 70G0 '
In Fig«, 4 igt ein abgewandelter Aufbau für einen Kreislauf dargestellt, der insbesondere in kalten Klimazonen ge^ eignet arbeitet, wo die Temperatur des von den Fenstereinheiten zurückkehrenden Wassers extrem hohe Werte, annahmen kann* Der . Kreislauf nach Fig. 4 ist der gleiche wie der iß den i*ig· 2 und
~ 22 -
gezeigte, jedoch mit der Ausnahme, daß ein Weg für den Fluß des rücklaufenden Wassers von den ^enstereinheiten 12 -vorgesehen ist und daß zwei Pumpen verwendet werden« Die leitung 15a. von den Fenstereinheiten 12 läuft zu einer Pumpe 32 in einem Schleifenkreis 4-4, der von dem Kreislauf mit der Pumpe 16 getrennt ist. Der Schleifenkreis 44 hat einen getrennten Brhitzer 29a und ist das Ventil 28 für die luftbehandlungseinheiten 12 angeschlossen. Ausgleichsleitungen 45- und 45a schalten die Pumpen 16 und 32 an ihrem Auslaß und Einlaß parallel, und die leitung 25 läuft durch die Abschnitte C-1 des Kondensators G und enthält ein Ventil 45V. Die Leitung 44 enthält ebenfalls ein Ventil 44V und ist an den ^hitzer 29a angeschlossen.
Der in ^ige 4 dargestellte Kreislauf arbeitet auf die gleiche Weise wie ider in den I1Ig8 2 und 3 dargestellte --β»* jedoch mit der Ausnahme, daß Wasser bei einer hohen Temperatur, welches von den Fenstereinheiten 12 zurückläuft, von der Pumpe durch den Schleifenkreis 44 geführt werden kann, wenn das Ventil 44%eöffnet und das Ventil 45V geschlossen ist. Andererseits kann das aus den Einheiten 12 zurückfließende Wasser beiden Pumpen 16 und 32 über die Leitung 25 zugeführt werden, Indem das Ventil 45V geöffnet und das Ventil 44V geschlossen wird. Der Kondensator C-1 der Einheiten 6 und 7 kann ebenfalls durch Öffnen der Ventile 44V und Sehließen des Ventils 45V umgangen werden. ' -
Das bereits vorher erwähnte in Figo 5 dargestellte Diagramm zeigt die Heizungs- und Kühlverhältnisse für ein spezielles Gebäude an, bei dem ein Ausgleichspunkt bei xi
F) vorliegt. Mit anderen Worten gleicht die Wärmemenge,, die normalerweise in dem Gebäude bei 2°C auftritt, gerade die
2O98O8/03Ö8 ^ 23 -
_25 ~. \ 1804246
Wärnieverluste des Gebäudes ausgleicht«, Unterhalb 2°G muß dem Gebäude Wärme zugeführt werden, und oberhalb einer Temperatur von 2°C muß dem Gebäude Wärme entzogen werdenDie horizontale Linie parallel zur der Mfiie dureil den Umkehrpunkt zeigen die B,2οUc- Einheiten in Millionen an« Die vertikale Entfernung zwischen der Diagonallinie und der horizontalen Linie durch den Ausgreiehspunkt bei 2°0 (350f), den sie schneidet, zeigt das Wärmemaß an, welches entzögen oder hinzugeführt werden muß, und zwar je nach speziell vorliegender Außentemperatur«
Die S1Ig* 6 zeigt ein Iiuftverteilungssystem in einem modernen Gebäude, in dein frische Außenluft und Umwälzluft in getrennten Strömen dem zu klimatisierenden Kaum zugeführt werden und dori; gemiselit werden« Das gleiche ^ndergebnia kann erreicht werden, indem der klimatisierte Außenluftstrom und die klimatisierte ümwälzluft in einem Huftverteilungakanal vermischt werden» Die iuftbehandlungseinhelt 9 zur Kühlung der umgewälzten Luft ist in einem Hutzraum 33 einer speziellen Etage des Gebäudes dargestellt und besteht aus einem Gehäuse mit einer Wärmeübertragungsschlange 34 und einem Gebläse 35 für den transport der klimatisierten üuft dureh ein Kanalsystem mit dem Hauptkanal 36* Dieser Hauptkanal 56 hat seitliche Abzweigungen 36a bis 36dj und die Abseigungen 36e und 36f haben wiederum Abzweigungen 36g und 36h an ihren Knden* die parallel zum Hauptkanal liegen* Alle diese Abzweigungen 36a bis 36h haben seitliche Verlängerungen 36k, die über unterschiedlichen Bereichen an den Ost-, Süd- und Westseiten, des Gebäudes lieg-en« ;
Ein !luftkanal 37 von einer iuftbehandlungsednheit 10 (lig. 7) erstreckt sich vertikal durch e-ine Anzahl:von Stock-
2O98B8/0388 ΐΗ
werken eines Gebäudeso Seitlich und nach vorn erstrecken sich vom vertikalen Kanal 37 Verteilungskanäle 38 und 38a mit Verteilungsabzweigungen 38c, die über dem Zentrum oder mittleren Flächen des Gebäudes zwischen den Verlängerungen 36a bis 36h an den Ost-, Süd- und Westseiten liegen«.
Die Luftbehandlungseinheiten 12 sind entlang den Außenwänden des Gebäudes angeordnet und liegen unterhalb der Fensterβ Eine Kühlwasserleitung 11 ist mit den Randeinheiten verbunden, wobei jedoch selbstverständlich, wenn ein Dreileitungverteilungssystem verwendet'wird, eine Heißwasserleitung 25 und eine gemeinsame Rückilußleitung 14a vorgesehen sind, wie es schematisch in der oberen linken Ecke der Figo 6 verdeutlicht iet.
Austrittsöffnungen 40 wechseln sich mit Absauggittern oder -grills 41 über die gesamte fläche des klimatisierenden Raumes ab. Vorzugsweise liegen die Auslaßöffnungen 40 in einer falschen Decke bww«, einer ücheindecke und sind mit den Verlängerungskanälen 36k und 38c der getrennten Luftverteilungskanäle 36 und 38 für die umgewälzte find frische Luft verbunden« Die Absauggitter 41 sind mit einem ähnlichen Kanalsystem verbunden oder können oberhalb der falschen Decke über die Rückflußleitung 42 zur Einheit 9 zurückkehren« Die Kanäle, an die die Auslaßöffnungen 40 angeschlossen sind, liegen ebenfalls zwischen der Scheindecke und dem Fußbogen jeder Etageβ Mit der Anordnung der Verteilungskanäle 36 und 38 nach Fig. 6 kreuzen sich die Kanäle nicht und schaffen frische und umgewälzte Luft in einen Raum, wo sie sich mit-einander vermischen können. Es ist selbstverständlich,, daß notwendigenfalls Luftabsauger vorgesehen sind,
209808/0388
um für den Abzug der luft vom Gebäude bis zu einem Punkt zu sorgen, der gerade erforderlich ist, um das Gebäude unter annehmbarem positiven ^rucfc zu halten* Es ist weiterhin offen.. sichtlich, daß die die Einheit 10 verlassende Außenluft ausreichend bis unter den Taupunkt des Raumes abgekühlt sein wird, um für die gewünschte relative Luftfeuchtigkeit zu sorgene Da die Wärme, die durch die Gebäudewände abgeht, völlig durch die Randeinheiten 12 ausgeglichen wird, ist die Gesamtbelastung im Gebäude inner en. eine Kühlbelastung, welche durch die Euft ausbalanciert wird, die durch die Kanals 26 und 38 zugeführt wird« " Wenn die Kühlbelastung im Zentrum des Gebäudes grundsätzlioh konstant ist, kann die !Duft diesem Zentrum mit einem im wesentlichen konstantem Maß zugeführt werden, und die Stift, die den Randbereichen zugeführt wird, kann variiert werden, um Veränderungen zu kompensieren'«, wie sie durch die Anzahl der Haumbewohner,durch die Sonneneinstrahlung uswo hervorgerufen werden* Vorzugsweise wird jedoch die Belastung in den Räumen oder einzelnen Bereichen durch Variation der Iiiiftmenge ausgeglichen, die jedem Raum oder jedem Bereich innerhalb des gesamten zu klima- j tisierenden Raumes" zugeführt wird«, Bin statischer Druckregler ist am Biniaß oder Auslaß der Iiuftbehandlungseinheit/vorgesehen# die einen Dämpfer oder eine Dämpf er klappe- 19a und ein i'ühlerelement 19b aufweist, um einen im wesentlichen koiistanteh>Drück im Kanal 36 aufrecht zu erhalteno _
Figo 7 zeigt das Gebäude schematisch im Aufriß und die Einheit 10 zur Behandlung der AUflenluft, die auf dem Daeh des Gebäudes angeordnet ist, und zeigt weiterhin die verschiedenen Druckverteilungssysteme, die auf den verschiedeneri Btagen des
Gebäudes eingesetzt sind. Die Behandlungseinheit 10 für die Außenluft ist schematisch dargestellt und besteht aus einem : Filter 46 und einer Wärmeübertragungsschlange 48O Bin Gebläse 49 zieht Außenluft durch das"Filter 46 und eine Schlange 48 und · bringt sie dann zum verikalen Kanal 57» wie Fig«, 6*zeigt„ Diese Einheit 10 ist im Sommer so eingestellt, daß sie die Luft auf eine festgelegte Taupunkttemperatur Je nach der relativen Feuchtigkeit abkühlt, die bei einer bestimmten Innentemperatur gehalten werden soll» Wenn die Temperatur der Außenluft unterhalb der Naßtemperatur liegt, die zur Erreichung der gewünschten relativen !luftfeuchtigkeit erforderlich ist, dann braucht die Luft nur aufgeheizt zu werden, um bequeme Bedingungen zu schaffen» wobei natürlich je nach Wunsch noch Feuchtigkeit zugefügt werden kann,, Die frische Außenluft wird dann vom vertikalen Kanal 37 (Fig« 6) abgenommen und auf die entsprechenden Etagen verteilt» Z.B» werden auf der 16O Etage nach 3?ig« ■ 6 festgelegte Mengen klimatisierter Frischluft und Umwälzluft vom vertikalen Kanal 37 sowie der Umkehreinheit 9 geliefert, um die Anforderungen an die Ventilation und die Temperatur zu erfüllen. Das fünfte Stockwerk ist dem in der Fige 7 dargestellten ähnlich, wo sowohl Frischluft als auch Umkehrluft in Abzweigungskanälen verteilt werden,. In der vierten Btage wird andererseits mindestens zweimal soviel frische Außealuft wie Umwälzluft gebraucht, wegen der hier vorliegenden speziellen Anforderungen, In dem Konferenzraum wird 75$ Außenluft gebraucht. In der Cafeteria braucht man 100$ Außenluft, wobei noch eine zusätzliche Kühlung Erforderlich ist, so daß die Luftmenge durch die Belastung bestimmt ist, und es ist nicht erwünscht, die Luft durch die Küche in dieser Etage
- 27 -
umzuwälzen noch sie In diesem Baum abzusaugen«, Aus S1IgO 7 geht · ebenf alls, hervor, daß im "Untergeschoß nu-f 95$ Umkehr luft für die nicht weiter größere Anforderungen stellenden Speieherflächen gebraucht-wird und daß Luft durch die vertikalen Kanäle im Untergeschoß wie auch vom Dachgeschoß zugeführt wird«
Die Fig„ 8 zeigt eine /bei höherem Druck arbeitende Luftbehandlungseinheit 9, die der in iffigo 6 gezeigten ähnlich ist, um Primärluft den am Rand des Gebäudes liegenden Einheiten 12 zuzuführen, wenn man eine Einlaß-, Erwärmungs- oder eine andere Klimaeinheit verwendet f die Primäfluft braucht* Diese Einheit besteht aus einem Filter 50, einer Warmeubert.ragungssch"Pngen. 51 und einem Gebläse 52, die im allgemeinen den Elementen in der Einheit 10 ähnlich sind* Die Primärluft kann aus Außenluft, umgewälzter Luft oder aus einer Mischung dieser beiden Xuftarten bestehen Und wird den Randeinheiten 12 bei hohem Druck durch die Kanäle 54 zugeführt*
Die lüftbehandlungseinheiten 12 am Gebäuderand können, wie schon vorher erwähnt wurde s beliebig aufgebaut sein und können aus lüfte inlaße inheit en der in -Pig* 9 gezeigten Art oder aus Gebläse-Schlangen-Einheiten nach Fig« 10 bestehen» Die in Figo 9 gezeigte Lufteinlaßeinhelt besteht aus einem rechteckigem Behälter 53, dem klimatisierte Luft aus einer luftbehandlungseinheit dureh den Kanal 54 zuströmt (Fig· 8 und 9)· Der Behälter 53 ^a* eine Reihe von Auslaßöffnungen 55 in Form von Duseny um "strahlartig. klimatisierte Luft in vertikaler Rich«' : tung abzugeben, und an der .Raumseite des Behälters 53 oberhalb der Auslaßöffnuhgen 55 Üegi eine Wärmeübertragungsschlange 65fr» durch die gekühltes oder heißes Wasser fließt· Die vertikalen
209808/0388 "* 28 "
160A246
strahlenartigen Luftströmungen klimatisierter luft bringen einen Strom von Raumluft über die Wärmeübertragungsschlange 56, die sich mit der Luft aus den Düsen mischt und dann von der Einheit aus durch einen Grill oder ein Gitter 57 an ihrer Oberseite abfließt. Somit wird also das gekühlte oder heiße Wasser in der Leitung 11 (Fig„ 2 und 3) zu der Wärmeübertragungsschlange gebracht und fließt durch die Leitung 15 zurück0
Eine Gebläse-Scülange-Binheit für die Gebäuderandbereiche' ist in Pig. 10 dargestellt und besteht aus einem Gehäuse 58 mit einer Lufteinlaßöffnung 59 an seinem Boden und einer Luftauslaßöffnung 60 an seiner Oberseite. Eine transversal verlaufende Abteilung bzw. ein Fach 61 teilt das Gehäuse auf und trägt auf seiner Unterseite ein Gebläse 62 und auf seiner Oberseite eine Wärmeübertragungsschlange 63· Somit zieht das Gebläse 62 Raumluft in das Gehäuse 58 durch die öffnung 59 ein und bringt sie durch das Fach 61 und über die mit Rippen versehene Schlange 63, von wo aus die Luft durch den Auslaß abströmt. Die Schlange 63 ist der Schlange 56 in der Luft einlaßeinheit nach Fig. 9 ähnlich, und sie nimmt heißes oder kaltes Wasser von dem Flüssigkeitsverteilungssystem nach den Fig«, 2 und 3 auf, um entweder die Luft zu erwärmen oder je nach den Erfordernissen abzukühlen.
Die Luftauslässe 4-0 können beliebig aufgebaut sein, um das Volumen der Luft zu verändern, die gemäß der Temperatur in dem zu klimatisierenden Bereich zugeführt wird. Solche Luftauslässe sind schematisch in den Fige 11 bis 14 dargestellte
- 29 -
209808/0383
■-Zg. . 1B04246
Eine Ausführungsform für einen Luftauslaß 65 für eine Raumdeoke ist in Fig0 11 gezeigt und besteht aus einem Diffusor mit einer
Reihe von nach außen abgebogenen Ringen 66, die auf einem Rahmen , 67 festgelegt sind«» Ein thermostatisch betätigter Motor 68 ist auf dem Rahmen 67 befestigt und über eine Betätigungsstange 69 mit einem Hebekonus 70 verbundene Im gelösten Zustand hängen die Ringe herunter und bilden einen offenen bzw„ offene Ringräume, um ein Maximum an Luft durchzulassene Sobald der Motor 68 die Stange 67 betätigt und den Konus 70 anhebt, werden die Ringe teleskopartig enger gegeneinander zur Anlage gebracht, um so j das zwischen ihnen hindurohfließende Luftvolumen zu verringern, und dieses Volumen ändert sich direkt mit der angehobenen Stellung des Hebekonusses 70„
Eine Ausführungsform eines variablen Luftauslasses 74 für eine Wand zeigt die Fig«, 12, in der der Auslaß aus drehbar gelagerten Fächern bzwo Flügeln 75 und 76 besteht, die über ein Gelenk 77 an einen Motor 78 angeschlossen sind,'der durch ein auf Temperaturen ansprechendes Element 79 betätigbar ist. Wenn somit die Temperatur in einem zu steuernden bzw» zu kontrollierenden Raum über einen vorher festgelegten Wert von \ beispielsweise 240C ansteigt, werden die Flügel 75 und 76 voneinander entfernt, um nach und nach das Luftvolumen größer werden zu lassen, welches zwischen ihnen hindurchfließen kann« Einige der Luftauslägse 40 oder auch Auaiaßgruppen, wie sie in Fig. 6 gezeigt sind, könnten durch das gleiche temperatureapfinälic-he Element 79 gesteuert werden, sobald sich die Temperaturbedingungen in dem Bereich, der durch den Auslaß oder die Aualaßgruppe gesteuert bzw, beeinflußt wirdj ändern,
2G980S/Ö388 . - 30 -
Sine weitere andere Ausführungsform eines Luftauslasses 80 für eine Decke ist in Ji1Xg. 13 und H dargestellt» Dieser Luftauslaß 80 ist im allgemeinen dem in der ilig· 12 gezeigten
er ähnlich, Jedoch mit der Ausnahme, daß/in einem Kanal 81 liegt, der an seinem Ende rechtwinkelig abgekrümmt ist und dort durch eine Lochplatte 82 abgeschlossen wird« Die Platte 82 hat im allgemeinen eine solche Größe, daß sie einen herkömmlichen Deckenziegel bzwo Deckenstein ersetzen kann, wobei ihre Perforationen 83 die Perforationen eines solchen Steines nachahmen. Bin thermostatisches Element 79, welches auf die Temperatur im Räume anspricht, ist mit dem Motor78 verbundene
Fig, 15 zeigt einen Teil des Rand- und Innenraumes eines Gebäudes, um zu verdeutlichen, wie eine Gruppe von Äusgleichsöffnungen 40 durch eine einzelne Volumensteuervorrichtung genau so gesteuert werden kann wie eine einzelne Einheit nach der obigen Beschreibung gesteuert wird. Die S1Ig0 15 zeigt ebenfalls, wie das Luftverteilungssystem angeordnet sein kann,3a-SiLt Luft dem inneren Eernraum zugeführt werden kann, ohne daß eine konstante Belastung kontrolliert bzwo gesteuert wird, die in diesem Bereich erzeugt wird, wobei dagegen nur das Volumen der Luft gesteuert wird, welches den Randräumen des Gebäudes zugeleitet wird, um Kühlbelastungsänderungen auszugleichen, die sich aufgrund der Sonneneinstrahlung oder anderer Einflüsse ergeben·
Die Randeinheiten 12 sind so ausgelegt, daß sie die Wärmebelaatung bearbeiten können, die sich aus dem Wärmedurchgang durch die Gebäudewandungen ergibt* Die Biriheiten 12 brauchen also nur die Wärme absorbieren zu können, die durch
209808/0388 -*1 -
, _31 _ 160Α246
die Wände in das Gebäude bei einer Außentemperatur von 350G eintritt,oder die Wärme zuführen zu können, die zur Kompensierun£ des aus dem Gebäude abströmenden Wärmemediums bzw« der· abgestrahlten Wärmemenge notwendig ist, wenn die Außentemperatur beispielsweise -180G beträgt« Da das Wärmedurchgangsmaß durch die Gebäudewände direkt der.Temperaturdifferenz zwischen den Temperaturen im Gebäude und außerhalb des Gebäudes proportional ist, können die Randeinheiten 12 automatisch durch einen einzelnen Thermostaten gesteuert werden, der auf Außentemperatur anspricht ο Ein solcher Thermostat ist durch die Bezugsziffer 90 in den i*ige 2 und 3 zur Steuerung des Ventils 28 dargestellt, es sei jedoch darauf hingewiesen, daß man nur einen Thermostaten braucht, um alle Einheiten 12 in dem Gebäude sowie die Temperatur des Wassers zu steuern, das den Einheiten beim Heizen zugeleitet wird» Der verbleibende Teil der Wärmebelastung zusammen mit der Wärme, die im Gebäude erzeugt wird, und der Wärme, die sich aus der Sonneneinstrahlung ergibt, wird dann durch die Luftbehandlungseinheiten 9 und 10 getragen. Änderungen dieser verbleibenden Wärmebelastung werden durch die thermostatisch betätigten Auslaßöffnungen 4-0 der Luftverteilungssysteme 36 und 38 für die Einheiten 9 und 10 gesteuert Cl1Ig. 6), die das Volumen der behandelten Luft steuern, welche einer speziellen Fläche bzw« einem speziellen Bereich gemäß der dort herrschenden Temperatur zugeführt wirde Somit kann eine enge und gerichtete Steuerung für jeden Bereich des Raumes gemäß den Anforderungen erreicht werden, die von der Anzahl der Raumbewohner oder Geräte abhängen^ die im Zentrum des Gebäudes Wärme erzeugen, oder davon abhängen^ ob die Sonne gerade scheint oder auf welche Seite des Gebäudes
die Sonneneinstrahlung einwirkt. Die Steuerungen können ebenfalls durch Raumbenutzer eingestellt werden, um eine gewünschte Temperatur in einem bestimmten Bereich aufrecht zu erhalten, und zwar unabhängig von anderen Bereichen. Schließlich führen die getrennten Luftkanalsysteme Außenluft und Umwälzluft in getrennten Strömen in den klimatisierten Raum, wo sie sich mischen, bevor sie für die weitere Klimatisierung weitergeleitet werden.» Das Luftgßrteilungssystem sowie die in den Fig. 6 bis 15 dargestellten Elemente nutzen ebenfalls die Wärme aus, die im Kern bzw. Innenraum des Gebäudes durch die Wasserverteilungssyeteme nach den Fig. 1 bis 4 absorbiert wird, um entweder die Randbereiche des Gebäudes zu beheizen, wenn hier eine Beheizung erforderlich ist, oder um die Außenluft aufzuheizen, sobald sie in das Gebäude eintritt. Das Verteilungssystem ermöglicht ebenfalls die Verwendung frischer Außenluft zur Kühlung des Inneren des Raumes, und zwar in getrennten Luftbehandlungseinheiten, wobei der Raum selbst oder der Zuführkanal als Mischkammer dient. Außerdem kann eine Verringerung bezüglich der Größe der Gebläse und Kanäle erreicht werden, gegenüber der notwendigen Größe, wenn beide Ströme vor dem Durchlaufen bzw. Überlaufen über die Wärmeübertragungsschlange gemischt werden.
Die i'ig. 16 zeigt eine Luftbehandlungseinheit 94, für die Außenluft, die ein Vorheizelement zum einleitenden Aufheizen der Außenluft aufweist, die in aas Gebäude bei einer Temperatur eintritt, bei der die im Gebäude erzeugte Wärme die Wärmebelastung ausgleicht. Die Luftbehandlungseinheit 94 ist im allgemeinen der Einheit 10 in Fig. 7 ähnlich. Außenluft wird durch
209808/0388 - : - 33 -
Fenster 95 eingelassen und fließt dann durch ein filter 96, über eine getrennte GKLykolsehlange 97 und die Schlange 48 der Einheit 10 für die Behandlung der Außenluft«, Diese Luft wird durch ein Gebläse 98 in den vertikalen Kanal 37 (Figo 6) gebracht«, Dieses System ist insbesondere für solche geographischen lagen wünschenswert und vorteilhaft, in denen extrem niedrige Temperaturen vorherrschen, die natürlich Frostprobleme hervorrufen« Es sei nun darauf hingewiesen, daß die Erfindung ein verbessertes Verfahren und System für die Klimatisierung von Gebäuden schafft, in denen die Randbehandlungseinheiten alle gleichzeitig heizen oder kühlen, um nur die durch die Gebäudewände übertragene Wärme auszugleichen«, Es ist klar, daß das Volumen der Luft, die dem Raum zugeführt wird, gemäß der Innentemperatur variiert wird, um so den ganzen Sest der Heiz-« oder Kühlbelastung in dem Gebäude zu besorgen. Weiterhin wird bei der Erfindung Wärme verwendet,, die im Inneren des Gebäudes auftritt bzw«, entsteht, um die Luft in den Randbereiehen des Gebäudes sowie die Außenluft aufzuheizen, die in das Gebäude eintritt, wobei sowohl klimatisierte Außenluft und Umwälzluft in getrennten Strömen zwecks Kühlung in den Raum gebracht werden«, Schließlich wird durch die vorliegende Erfindung ein verbessertes System zur Klimatisierung eines Gebäudes geschaffen, welches einfach und kompakt aufgebaut ist, welches die Ausmaße der Kühl» und Luftbehandlungseinheiten, den für die Kanäle erforderlichen Kaum sowie die Größe der Kanäle und Hilfseinrichtungen verringert und ebenfalls die Kosten für die Installation und für den Betrieb des Systems weiter absenkt als die bisher bekannten Syateme,
209808/0338 -34 -
Während hier ein bevorzugtes Verfahren und verschiedene Ausführungsformen für die Vorrichtungen des Systems beschrieben und dargestellt wueden, können natürlich Verschiedene Abwandlungen bezüglich der einzelnen Verfahrensschritte sowie der Form und Konstruktion der Systemteile vorgeaommen werden. Nach der bisherigen Beschreibung wurde das System beispielsweise für ein Dreileitungssystem beschrieben, während es natürlich auch in einem Vierleitungssystem verwendet werden kann, welches getrennte Heiz— und Kühlkreisläufe durch den Kondensator und Verdampfer einer Kühleinheit aufweist, oder in einem Zweileitungssystem verwendet werden kanu9 um heiße oder kalte Luft oder eine Mischung aus beiden einem zu klimatisierenden Raum zuzuführen, oder das System kann in einem Wiedererwärmungssystem angewendet werden, in dem Primärluft, die dem Randbereich des Gebäudes zugeführt wird, erwärmt wird, um die erforderliche Temperatur zu erzeugen« Die Verbesserungen nach der Erfindung können ebenfalls im Zusammenhang mit herkömmlichen Schlangen verwendet werden, wobei jedoch vorzugsweise Wärmetauscherschlangen mit einem großen Arbeitsbereich, verwendet werden, um die Temperaturdifferenz zwischen der Luft und des die Sehlange verlassenden Wassers zu erreichen. Die Bezeichnung "Wand" soll natürlich Fenster, Glasteile, das Dach auf dem Obergesch.-oß genau so umfassen wie alle Teile des Daches, durch die Wärme von außen nach innen in das Gebäude übertragen wird, was natürlich durch die tf-andbehandlungseinheiten ausgeglichen werden muß« Die .Bezeichnung "Wasse.r" soll auch andere frostsichere Wärmeübertragungsmittel, wie z.B. eine (KLykollösung, umfassen,
209808/0381 - 35 -

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1J Verfahren zur Klimatisierung eines Gebäudes, dadurch gekennzeichnet, daß ein klimatisiertes Medium an die Randbereiche eines Jeden Stockwerkes des Gebäudes gebracht wird, um die durch Wärmeleitung durch gie Gebäudewände ühertragene Wärme auszugleichen, daß klimatisierte luft jedem zu klimatisierenden Raum im Gebäude zugeführt wird, um die im Räume verbleibende Wärmebelastung auszugleichen, und daß das Volumen der jedem Raum zugeführten Luft entsprechend den Be3estungsänderungen innerhalb jedes einzelnen Raumes gesteuert wird.
    2« Verfahren zur Klimatisierung eines Gebäudes, dadi.yoh gekennzeichnet, daß ein Wärmeauschmittel den Randbereichen jedes Stockwerkes des Gebäudes mit einer Temperatur zugeführt wird, um die durch die Wände übertragende Wärme auszugleichen, daß Luft in das Innere jedes Stockwerkraumes mit einer Temperatur zugeführt wird, um die erforderliche relative Luftfeuchtigkeit zu erzeugen, daß die Temperatur des Wärmeaustauschmittels, d£s den Randbereichen zugeführt wird, entsprechend den Temperaturänderungen der umgebenden Außenluft des Gebäudes gesteuert wird und daß die jedem Stockwerkraum zugeführte Luftmenge entsprechend der im Raum vorhandenen Temperatur gesteuert v/ird, um in diesem Raum die gewünschte Temperatur aufrecht zu erhalten«
    3· Verfahren zur Klimatisierung eines Gebäudes mit einem inneren zentralen Raum, der während des ganzen Jahres gekühlt werden muß, und mit Räumen am Gebäuderand, die zu verschiedenen Jahreszeiten erwärmt oder gekühlt werden müssen,
    209808/0388
    Sng'i! ·■ '■ r: ;■ .·· .-;. - 36 -
    und zwar je nachdem, ob die Wärme, die durch die Wände übertragen wird, zur Umgebung des Gebäudes hinfließt oder von der Umgebung kommt, dadurch gekennzeichnet, daß am Randbdreieh des Gebäudes luft mit einer Temperatur und in einem solchen Maße zugeführt wird, daß der Wärmedurchgang durch die Gebäudewand e ausgeglichen wird, daß Luft dem zentralen Innenraum des Gebäudes mit einer Temperatur und in solchem Maße zugeführt wird, daß die im Raum verbleibende Wärmebelastung, die im Raum entsteht,, ausgeglichen wird, daß die Lufttemperatur bzwo die Temperatur der Luft, die den Randbereichen des Stockwerkes zugeführt wird, entsprechend den Temperaturänderungen der umgebenden Luft des Gebäudes verändert wird, daß das Volumen^jäer Luft, die dem Inneren des Stockwerkes zugeführt wird, entsprechend der Temperatur in diesem Innenraum verändert wird, um im gesamten Raum eine gewünschte Temperatur aufrecht zu erhalten, und daß Wärme vom Inneren des Etagenraums an die Luft übertragen wird, die dem Rand der Etage zugeführt wird, wenn eine Beheizung erforderlich ist«,
    4. Verfahren zur Klimatisierung eines Gebäudes, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Luft an den Randbereichen des Gebäudes entsprechend der Außentemperatur verändert wirds um nur die Wärme auszugleichen, die durch die Gebäudewände übertragen wird, daß die Luft in dem Gebäude umgewälzt und gekühlt wird und daß die Luft jedem zu klimatisierenden Raum in Inneren des Gebäudes als einzelner Luftstrom zugeführt wird, daß Außenluft dem Inneren jedes Raumes in getrenntem Strom zwecks Mischung mit der umgewälzten Luft zugeführt wird, wobei die umgewälzte und die frische Außenluft den Raum kühlen,und daß das Volumen der Luft, die jedem Raum zugeführt wird, entsprechend der dort
    209808/0388 - 37 -
    herrschenden Temperatur verändert wird, um den Effekt der Sonneneinstrahlung und der im Raum erzeugten Wärme zu kompensieren«
    Verfahren nach An3pracn -|o dadurch gekennzeichnet, daß das klimatisierte Medium, welches den Randbereichen des Gebäudes zugeführt wird, eine Flüssigkeit ist, daß die Lufttemperatur am Gebäuderand durch Wärmeaustausch mit dieser Flüssigkeit verändert wird und daß die Temperatur der Flüssigkeit 9 entsprechend der Umgebungstemperatur an der Außenseite des Gebäudes verändert wirdo
    6„ Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jedem Raum zugeführte klimatisierte Luft in Wärmeaus_ tausch mit einer gekühlten Flüssigkeit gebracht wird, um eine festgelegte relative Luftfeuchtigkeit und Temperatur zu erzeugen, und daß die jedem Raum zugeführte Kaltluftmenge entsprechend der dort herrschenden Temperatur variiert wirdo
    7c Verfahren nach Asnrpcuch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Inneren des Gebäudes zugeführte Luft in Wärmeaustausch mit einer gekühlten Flüssigkeit gebracht und abgekühlt wird, um eine gewünschte relative Luftfeuchtigkeit und entsprechende Temperatur zu erreichen, daß die Temperatur der Luft an den Randbereichen des Gebäudes entsprechend der Temperatur der Außenluf>t durch Wärmeaustausch mit einer Flüssigkeit variiert wird und daß die Flüssigkeit zur Übertragung der Wärme, die im Inneren der- Etage absorbiert wird auf die Luft am Rand des Gebäudes verwendet wird, wenn eine Beheizung erforderlich ist»
    - 38 209808/0388
    — ^o —
    8o Verfahren nach Änspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenluft direkt dem Inneren jedes Raumes zugeführt wird, wenn die Tempera tür der Luft außerhalb des Gebäudes für die Kühlung des Raumes ausreich*, und daß die Wärme, die in dem Innenraum erzeugt wird, zur Beheizung der Außenluft herangezogen wird, die dem Raum zugeleitet wird, wenn eine Beheizung erforderlich ist«,
    9o Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Luft an der Umgebung des Raumes im entgegen« gesetzten Sinne zur Temperatur der Luft außerhalb des Gebäudes variiert wird, um den Randraum erforderlichenfalls zu Kühlen und um den Randraum zu beheizen, wenn es erforderlich sein sollte, und daß von Kühlung auf Heizung entsprechend den Temperaturänderungen der äußeren Umgebungsluft umgestellt wird»
    1Oo Verfahren nach Anspruch 1, dadureh gekennzeichnet, daß die Temperatur der in einen Raum eintretenden Luft durch Wärmeaustausch mit einem flüssigen JMfedium verändert wird, um eine Primärluftquelle zwecks Belieferung des Randbereiches eines jeden Raumes zu schaffen, daß diese Primärluft so geleitet wird, daß sie Sekundärluft am Randbereich des Gebäudes umwälzt, daß die Temperatur der umgewälzten Luft durch Viär me austausch mit einem flüssigen Medium verändert wird, daß eine festgelegte Differenz bezüglich der Temperatur zwischen dem zuletzt genannten flüssigen Medium und der Temperatur der Luft im Raum aufrecht erhalten wird und daß die Temperatur mindestens • eines der Primärluft- und Wärmeaustauschmedien entsprechend den Änderungen der Außenlufttemperatur verändert wird,, 11« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß Außenluft deno/Innenraum des Raumes zugeführt wird, wenn die
    209808/0388
    - 39 -
    Außentemperatur unterhalt der Raumtemperatur liegt, und daß die Menge der Außenluft, die dem Raum zugeführt wird, erhöht wird, sobald die Temperatur anwächst, um im Raum eine festgelegte Temperatur aufrecht zu erhalten«.
    12. "Verfahren zur Klimatisierung eines Gebäudes mit einer Kühlbelastung im Zentrum und einer Wärmebelastung am Gebäuderand, dadurch gekennzeichnet, daß Luft in einem zu kühlenden Raum umgewälzt wird, daß Außenluft zwecks Kühlung des Innenraums zugeführt wird und daß eine Wärmeaustausehflüssigkeit durch einen Kreis geleitet wird, die sich zuerst in Wärmeaustausch mit der umgewälzten Luft zwecks 'Kühlunp· dieser Luft und zwecks Erwärmung der Flüssigkeit befindet und da£&in Wärmeaustausch mit der AuSenluft gebracht wird, die in das Gebäude eintritt, um die AuSenluft zu erwärmen und die Flüssigkeit abzukühlen»
    13c Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeaustauschmedium eine Flüssigkeit ist und auf getrennten Wegen durch den Verdampfer und Kondensator eines Kühlsystems geleitet wird, wodurch im Inneren des Gebäudes absorbierte Wärme auf die Randbereiche des Gebäudes durch Wärme austausch gebracht wird, wenn eine Beheizung erforderlich wirde
    Η» Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Wäraieaustauschflüssigkeit in Wärmeaustausch mit Außenluft gebracht wird, die in das Gebäude eintritt, um sie auf eine Temperatur aufzuheizen, bei der die im Ge'faäude entstehende Wärme gerade die Wärmeverluste des Gebäudes ausgleicht,,
    15« System zur Klimatisierung eines Gebäudes mit einem inneren zentralen Raum bzw« zentralen Räumlichkeiten und am Rand des Gebäudes befindlichen Gebäuden, gekennzeichnet durch
    203808/0388
    - 40 -
    eine ^nzahl räumlich voneinander getrennt angeordneter Luftbehandlungseinheiten am Randbereich des Gebäudes, um diesen Luft zuzuführen, eine zentrale Luftbehandlungseinheit zur Zufuhr der Luft zum Innenraum des Gebäudes mit einer festgelegten Temperatur und relativen Feuchtigkeit zur Kühlung dieses Raumes, Steuermittel, die auf die Temperatur der Luft außerhalb des Gebäudes ansprechen und an die Randeinheiten angeschlossen sind, um die ana ifea«H Temperatur der von ihnen kommenden Luft entsprechend der äußeren Umgebungstemperatur zu verändern? um im wesentlichen nur die durch die Wände des Gebäudes übertragene Wärme auszugleichen, und Steuermittel , die auf die Temperatur in dem Baum ansprechen und mit der zentralen Luftbehandlungseinheit verbunden sind, um die dem Raum zugeführte Luftmenge entsprechend den Veränderungen der inneren Belastung zu variiereno
    16ö System nach """nspruch 15y dadurch gekennzeichnet, daß daß die Luftt.-handlungseinheiten am Gebäuderand GebläseTSchlangen~ Einheiten sind, bei denen das Gebläse die Luft am Randbereich über die Schlange in der Einheit umwälzt, daß ein Flüssigkeitskreislauf an die Schlangen in dieser Einheit angeschlossen ist
    der Temperatur
    und daß die Steuermittel zur Variierung/der von den Randeinheiten kommenden Luft Mittel aufweisen, um die in dem Kreislauf befindliche Flüssigkeit aufzuheizen,,
    17o System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Randbehandlungseinheiten Lufteinlaßeinheiten sind, die Mittel aufweisen, um Primärluft unter Druck jeder Einheit zuführen, und weiterhin Mittel zur Klimatisierung der Primärluft sowie Düsen aufweisen, dureh die Primärluft strömt, um einen sekundären
    209808/0388 - 41 -
    Luftstrom aus dem Randraum über die Schlange in der Einheit zu leiten»
    18«, System nach Anspruch λ^9 dadurch gekennzeichnet, daß eine Luftbehandlungseinheit für die Behandlung der im Raum umgewälzten Luft und eine andere Luftbehandlungseinheit zur Behandlung der dem Raum zugeführten Außenluft vorgesehen istP daß der Flüssigkeitskreislauf in jeder der Luftbehandlungseinheiten eine Schlange hat+, sowie getrennte Zweige für getrennte Schlangen, und daß in dem Kreislauf Ventile eingeschaltet sind, um wahlweise die Luftbehandlungseinheiten parallel oder in Reihe zu schalten«)
    19o System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die getrennten Lufthehandlungseinheiten getrennte Luftverteilungssysteme zwecks Zulieferung der Luft zu verschiedenen Bereichen des Raumes in getrennten Strömen, die in dem Raum gemischt werden, aufweisen, und daü variable Volumenaus1aßöffnungen an den Verteilungssystemen und ein thermostat vorgesehen sindj, der auf die Temperatur in einem Bereich zur Steuerung der Auslaßöffnungen anspricht«,
    20o System nach -^-nspruGh 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkreislauf einen Kühlzweig und einen Heizzweig aufweist, daß eine Kühleinheit einen Verdampferkühler im Kühlzweig und einen Kondensator im Heizzweig liegen hat, daß sbc« Leitungen zur Zufuhr von Flüssigkeit von jeder Luftbehandlungseinheit aus durch die Heiz- und Kühlzweige vorgesehen sind, daß jeder Zweig jeder Luftbehandlungseinheit Flüssigkeit zuführt
    ein
    und daß/Ventil zur Steuerung des Flusses der gekühlten oder erwärmten Flüssigkeit, die duroh jede Einheit Hießt, vorhanden ist*
    209808/0388
    Leerseite
DE19661604246 1965-03-11 1966-03-11 Verfahren und System zur Klimatisierung eines Gebaeudes Pending DE1604246A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US438891A US3354943A (en) 1965-03-11 1965-03-11 Air conditioning system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1604246A1 true DE1604246A1 (de) 1972-02-17

Family

ID=23742450

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19661604246 Pending DE1604246A1 (de) 1965-03-11 1966-03-11 Verfahren und System zur Klimatisierung eines Gebaeudes

Country Status (4)

Country Link
US (1) US3354943A (de)
DE (1) DE1604246A1 (de)
FR (1) FR1555478A (de)
GB (1) GB1134513A (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008006509A1 (de) 2008-01-29 2009-07-30 Pizaul Ag Regeleinrichtung für die Temperatur des Vorlaufes (Vorlauftemperatur) eines Kühl- und/oder Heiz-Kreislaufes in einem Gebäude

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3628600A (en) * 1970-02-24 1971-12-21 Alden I Mcfarlan Air-conditioning system and control including control method and means
US3670806A (en) * 1970-06-29 1972-06-20 Alden I Mcfarlan Air conditioning system and method
US3891027A (en) * 1971-09-02 1975-06-24 Mcfarlan Alden I Air conditioning system and method utilizing humidification of the air
JPS5033538U (de) * 1973-07-19 1975-04-11
US8875528B2 (en) * 2007-12-14 2014-11-04 Venturedyne, Ltd. Test chamber with temperature and humidity control
PL2310751T3 (pl) * 2008-07-03 2017-09-29 Jeffrey A. Weston Kolektor płynu z termicznym gradientem dla wielu grzewczochłodzących układów
GB2477494A (en) * 2010-02-01 2011-08-10 Hitec Air Conditioning Services Ltd Air cooling system
CN102705939B (zh) * 2012-06-20 2014-05-28 江南大学 应用于idc机房的闭式冷却塔制冷系统及其制冷方法
US10789396B1 (en) 2014-02-03 2020-09-29 Clean Power Research, L.L.C. Computer-implemented system and method for facilitating implementation of holistic zero net energy consumption
US10719636B1 (en) 2014-02-03 2020-07-21 Clean Power Research, L.L.C. Computer-implemented system and method for estimating gross energy load of a building
US11921478B2 (en) 2015-02-25 2024-03-05 Clean Power Research, L.L.C. System and method for estimating periodic fuel consumption for cooling of a building with the aid of a digital computer
US10339232B1 (en) * 2015-02-25 2019-07-02 Clean Power Research, L.L.C. Computer-implemented system and method for modeling building heating energy consumption

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA636723A (en) * 1962-02-20 I. Mcfarlan Alden Air conditioning system and control
US2797068A (en) * 1953-12-21 1957-06-25 Alden I Mcfarlan Air conditioning system
US2984458A (en) * 1956-03-13 1961-05-16 Alden I Mcfarlan Air conditioning
GB897266A (en) * 1959-07-07 1962-05-23 York Shipley Ltd Improvements in or relating to air conditioning systems
US3067587A (en) * 1960-05-04 1962-12-11 Mcfarlan Alden Irving Air conditioning system
US3165148A (en) * 1961-07-19 1965-01-12 American Radiatory & Standard Air conditioning system
US3179162A (en) * 1962-11-28 1965-04-20 Alden I Mcfarlan Air-conditioning system and method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008006509A1 (de) 2008-01-29 2009-07-30 Pizaul Ag Regeleinrichtung für die Temperatur des Vorlaufes (Vorlauftemperatur) eines Kühl- und/oder Heiz-Kreislaufes in einem Gebäude

Also Published As

Publication number Publication date
FR1555478A (de) 1969-01-31
US3354943A (en) 1967-11-28
GB1134513A (en) 1968-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0044560B1 (de) Belüftungsanlage für im Zwangsumlauf belüftete Räume
DE10010832C1 (de) Vorrichtung zur Temperierung und/oder Belüftung eines Raumes
DE1604246A1 (de) Verfahren und System zur Klimatisierung eines Gebaeudes
DE2754166A1 (de) Heizungs- und klimatisierungsanlage
EP0177657B1 (de) System zur Deckung des Energiebedarfes eines Raumes
DE1270260B (de) Vorrichtung zum Beheizen und Kuehlen von Raeumen
DE102006007848B4 (de) Anlage zum Erwärmen einer Einrichtung wie einer Halle mit hohem Temperaturniveau, die entfeuchtet werden muss, insbesondere einer Schwimmhalle
DE2810033A1 (de) Verfahren zum klimatisieren eines mehrstoeckigen gebaeudes und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens
DE3804232C2 (de) Verfahren und Einrichtung zur Raumkühlung
DE1905141C3 (de) Hallenbad
EP3220068B1 (de) Belüftungssystem zur erzeugung eines luftstroms in einem gebäude
DE202010008740U1 (de) Klimagerät
DE10315802B4 (de) Anordnung zur Versorgung von Räumen eines Gebäudes mit temperierter Luft
DE4100674C2 (de)
DE2731523A1 (de) Temperierungsvorrichtung fuer lueftungsluft
DE3625454A1 (de) Gebaeudeumhuellungskonstruktion und verfahren zu deren zwangsdurchlueftung
DE1779653B2 (de) Geraet zum temperieren von raeumen
DE8427231U1 (de) Raumklimatisierungsgeraet
DE1679611A1 (de) Klimaanlage
DE19960390A1 (de) Frischluftheizungsanlage
DE2922441A1 (de) Hochdruckklimageraet fuer energiesparbetrieb
EP0035721A1 (de) Wärmerückgewinnungsanlage für Gebäude
DE2323141A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum regeln der temperatur mittels eines stromes untertemperierter luft
DE60215503T2 (de) Lüftungsanlage
DE19816177C1 (de) Solar-Luft-Kollektor in Fenstersystemtechnik