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Anordnung zum Klimatisieren geschlossener Räume Die Erfindung betrifft
eine Anordnung zum Klimatisieren von geschlossenen Räumen durch Wärmetransport mittels
Luft-Konvektion.
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Bei der bekannten Ofen- oder Warmwasserheizung etc. wird die in dem
Heizkörper erzeugte Wärme an die Luft abgegeben, wo sie durch Konvektion mitgenommen
wird. Durch diese örtliche Erwö.rmung und das damit verminderte Gewicht steigt die
Luft über dem Heizkörper nach oben und staut sich oberhalb des Heizkörpers an der
Decke der Räume, bis sie sich allmählich abkühlt und der Schwerkraft folgend nach
unten bewegt. In nicht allzu grrißer Entfernung vom Heizkörper ergibt sich dadurch
eire Kreislauf, bei dem sich die erhitzte Luft vom Heizkörper nach oben, von dort
ein Stück entlang der Decke
und dann wieder nach unten und über
den Fußboden zurück zum Heizkörper bewegt. Zweckmäßigerweise werden hierbei vom
Kamin unabhängige Heizkörper unterhalb der Fenster angeordnet, wodurch die kalte
Fensterfront unmittelbar durch die aufsteigende Warmluft erwärmt wird bzw. sich
vor den Fenstern ein Wärmeschleier bildet und den Einbruch kalter Luft verhindert.
Da im allgemeinen Feuerungskamine zentral in einem Haus angeordnet sind, ist diese
Anordnung der Heizquelle unterhalb des Fensters bei,Ofenheizung nicht möglich. Es
bildet sich dann vielmehr ein entgegengesetzter Kreislauf aus, der vom Ofen über
die
den Fenstern nach unten und dann wieder zum Ofen zurückführt. Der angestrebte Wärmeschleier
an den Fenstern wird also nicht erreicht, da sich die bereits abgekühlte Luft an
den Fenstern nach unten bewegt. Außerdem ist hervorzuheben, daß durch die intensive
Zugwirkung (Kaminwirkung) eines Ofens der Wärmekreislauf auf die Nähe des Ofens
beschränkt sein kann, wobei die entfernter liegenden Räume lediglich durch Wärmestrahlung
beheizt werden.
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Es ist bekannt, diese bekannten Kreisläufe durch Anordnung von Ventilatoren
bzw. Gebläsen zu unterstützen, beispielsweise durch Anbringen eines Ventilators
innerhalb
eines Kachelofens oder auch oberhalb einer Warmwasserheizung.
Insbesondere ist dies bekannt von elektrischen Speicherheizöfen, bei denen Geblii-se
notwendig z,ind, um die gespeicherte Wärme aus dem Heizkörper rierai:s zu transportieren.
Bekannt ist es auch, zum Erzwingen eines Luftkreislaufes, bei dem die warme Luft
an den Fensterei nach obere streicht, die von einem Ofen gelieferte Wärme entgegen
der durch die Schwerkraft bedingten Übertragungsrichtung dem Boden entlang zu. den
Fenstern zu transportieren.Die erwärmte Luft soll dann an den Fenstern entlang nach
oben streichen, wie dies bei Heizkörpern, die unterhalb des Fensters angebracht
sind, der Fall ist. Im allgemeinen ist jedoch eine Umkehrung der
bedingten Konvektionsströmung nicht möglich bzw. erfordert solch starke Gebläse
mit einer solch hohen Luftgeschwindigkeit, äaß deren Eiersatz als äußerst störend
und unangenehm empfunden wird. Bei größeren R-Uumen müssen bei den bekannten Heizungseinrichtungeil,
da sich der Wärmekreislauf nur in deren Nähe vollzieht, auch beim Einsatz von Ventilatoren
mehrere Heizkörper vorgesehen werden. Diese Heizkörper wirken dann nicht nur durch
Konvektion, sondern auch durch Wärmestrahlung. Im allgemeinen werden also in
geschlossenen
Räumen Heizelemente unter den Fenstern angebracht, oder in größeren Hallen etc.
mehrere übligherweise im Raum stehende Heizgeräte installiert. Die in Hallen installierten
Heizgeräte weisen hierbei zur Vergrößerung ihres Wirkungsgrades gebräu.chlicherweise
nach unten gerichtete Gebläse auf, die also die warme Luft in ihre Umgebung befördern,
bevor sie nach oben zum Hallendach wegsteigt. Bei all diesen Heizungen ist, dem
Wärmegefälle folgend, der Fußboden am kältesten; er wird auch nicht aufgeheizt,
da der Wärmekreislauf begrenzt ist auf die Nähe des Heizkörpers bzw. bei Ofenheizung
die Luft schon oberhalb des Fußbodens mit großer Vehemenz angesaugt wird. Selbst
bei gut temperierten Räumen kann also kein vollkommenes Behaglichkeitsgefühl aufkommen,
da der Fußboden noch kalt ist. Man ist daher bei weiteren bekannten Heizsystemen
dazu übergegangen, die Beheizung in@den Fußboden zu. verlegen, wodurch dieser Nachteil
behoben ist. Die vom Fußboden her erwärmte Luft steigt dann nach oben mit dem gleichen
Wärmegefälle wie bei den bekannten Heizeinrichtungen, jedoch bei immer warmem Fußboden.
Den bekannten Heizeinrichtungen einschließlich der Fußbodenheizung haftet der Nachteil
an, daß kein, das gesamte
Volumen des Raumes erfassender Luftaustausch
vorhanden ist. Die Luft wird daher in der Umgebung der darin Befindlichen durch
deren Ausdünstung bzw. Ausatmung verschlechtert, so daß unangenehme und ungesunde
Verhältnisse in diesen Räumen herrschen, obwohl noch genügend saubere Luft vorhanden
wäre. Diesem Nachteil soll insbesondere in den heißen Monaten durch Ventilatoren
abgeholfen werden, wobei jedoch des öfteren ein solch starker Luftzug hergestellt
wird, daß der Körper partiell unterkühlt und damit gesundheitlich geschädigt wird.
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Gleiches trifft selbstverständlich für die Kühlung von RUumen zu.
Im Falle der Kühlung bewegt sich die gekühlte Luft nach unten und sammelt sich über
dem Fußboden. Insbejondere dort, wo die Kühlung benötigt wird, also etwa bis 2 m
Höhe, reicht die kühle Luft nicht heran, weil sieh ein Kreislauf, der diese Luft
auch nach oben führen würde, nicht ausbilden kann.
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Die, den bekannten Heiz- bzw. Kühlsystemen anhaftenden Nachteile worden
nach der Erfindung dadurch behoben, daß die Luftbewegung der durch die Schwerkraft
bedingten Übertragungsrichtung folgend von einer einzigen Wärmequelle (Kältequelle)
aus durch ein Gebläse eingeleitet bzw. verstärkt und die Luft über die Ansaugseite
des Gebläses
in stetem Kreislauf geführt wird.
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Bei einer Klimatisierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird
also statt einer Vielzahl von Heizkörpern bzw.Kühlaggregaten lediglich eine einzige
Wärmequelle (Kältequelle) verwendet, die mit einem Gebläse so eingesetzt wird, daß
sich die Luft in stetem, den physikalischen Bedingungen entsprechenden Kreislauf
befindet. Dieser stete Kreislauf stellt sich stets dann und nur dann ein, wenn lediglich
eine Wärmequelle (Kältequelle) vorhanden ist, dann aber auch über sehr große Strecken
bzw. in sehr großen und auch hohen Räumen. Von dieser einen einzigen Stelle aus
steigt die erwärmte Luft nach oben bis zur Decke, kriecht an der Decke entlang weg
von der Wärmequelle, bis sie wieder durch eine Wand nach unten geführt und entlang
des Fußbodens zur Heizquelle zurückgeleitet wird. Ein solch weiträumiger und steter
Kreislauf kann sich bei den bisher bekannten Heizvorrichtungen nicht einstellen,
da sich dort viele kleine, sich gegenseitig störende Einzelkreisläufe, die jedem
einzelnen Heizkörper zugeordnet sind und sich gegenseitig stören, ausbilden. Die
Luftbewegung bei dem großräumigen Kreislauf ist verhältnismäßig gering und beträgt
im Durchschnitt
0,6 ... 1 m/miti und soll uaoh einem weiteren
| Merkmal der Erfindung nicht über 1 , 5 m/`rni ii betragen. |
| Dadurch wird die Luftbewegung praktisch überhaupt iücl:t: |
| wahrgenommen bzw. kann keinesfalls zu gesuildhei tl-i-clieri |
| Scli@idi.guiigea führen. Die Luft streicht außerdei°t tiber
den |
| Fußboden des gesamten Raumes und, da sie immer noch wär- |
| mer ist als der Fußboden, erwärmt die Oberfläche des |
| Bodens, so daß auch er als angenehm warm empfunden wird. |
| Weiter ist festzuhalten, daß ein steter huftau-gleicl; |
| in dem gesamten Raum stattfindet, der nicht nur die f#,us- |
| dünstungen der sich darin Aufhaltenden wegtransportiert, |
| .oi:dern der auch dafür sorgt, daß die Luft stets gleich- |
| rriißig .L eucht gehalten wird bzw. durch zusätzliche in |
| dem Gebläse unterzubringende Einrichtungen in an sich |
| bekannter Weise feucht und sauber gehalten werden kann. |
| Benerkenswert ist, daß in aller Regel jedoch auf derartige |
| zias@tzl.iclie Einrichtungen verzichtet werden kann, da |
| Luft aurcL üas langsame stete Vorbeistreichen an |
| Fers Stern und 'vizndeii gentigend anfeuchtc,t. Im Gegensatz |
| hierzu wirkt die Luft bei den bekannten Heizungen stickig |
| verbraucht und trocken, falls die Räume nicht großzügig |
| klimatisiert, also die Luft erwrrnt bzw. gekühlt, gefil- |
| tert und gleichzeitig je nach Bedarf befeuchtet wird. |
| Die Luft lii einem Raum wird dailn als behaglich enpfundei,, |
| wenn deren relative Luftfeuchtigkeit zwischen 35 % und |
| 7(: ;@ Beet. Darüber wird sie als darunter als |
| trocken bc@zei.@@hr@et. Durch dei-, steten Kreislauf eiitlai:g |
üer Raumbegrenzungen wird die sich dort im allgemeinen durch Diffusion
etc. niederschlagende Feuchtigkeit aufgenommen, insbesondere erfolgt eine Befeuchtung
an den Außenwänden des Raumes bzw. an den dort angebrachten Fenstern. Dadurch läßt
sich erklären, daß bei einer Klimatisierung nach der erfindungsgemäßen Anordnung
im allgemeinen keine zusätzliche Befeuchtung notwendig ist.
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Zur Erhöhung des Wirkungsgrades kann zur Erwärmung eines Raumes die
Lufttemperatur unmittelbar nach dem Geblcseaustritt wesentlich höher als die Raumtemperatur
gehalten werden, beispielsweise auf 300 ... 400 °C. Wichtig ist, daß sich bei der
erfindungsgemäßen Anordnung immer ei:: steter Kreislauf von der Wärmequelle (Kältequelle)
beginnend über die Wjnde des Raumes wieder zurück zur Wärmequelle ausbildet, daß
also keinesfalls an einer anderen Stelle des Raumes nochmals eine Wärmequelle (Kältequelle)
eingesetzt bzw. die Luft an einer anderen Stelle abgesaugt wird. Die Absaugung muß
unmittelbar unterhalb der Wärmequelle erfolgen, damit die physikalischen Bedingungen
für diesen Luftkreislauf erfüllt sind.
Gleiches wie für den Wärmekreislauf
gilt selbstverstUnalich für den K#:-iltekreislauf, jedoch mit umgekehrten Vorzeichen.
Der Schwerkraft folgend bewegt sich die abgekizhlte Luft nach unten und würde sich,
falls sie nicht durch ein Gebläse entfernt wird, auf dem Fußboden sammeln. Wird
jedoch durch ein Gebläse von einer einzigen Stelle aus diese kalte Luft über den
Fußboden zur entgegengesetzten Raumseite geblasen, so bewegt sie sich zwangsläufig
an der Wand empor, schiebt die warme Luft vor her zum Eingang des Gebläses, wodurch
sich wiederum ein steter Kreislauf, jedoch selbstverständlir:h in entgegengesetzter
Richtung wie bei der Erwärmung des Raumes, einstellt. Durch diesen Kreislauf wind
die Luet in Baum gut durchmischt, so daß er als insgesamt kiihl, also behaglich,
empfunden wird.
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In den beiliegenden Zeichnungen ist schematisch der Luftkreislauf-bei
Erwärmung bzw, Abkühlung eines gesr,hlo:iaerien Raume: darge:itellt: El.n Gebli:ie
1 saugt in flöhe des Fußbodens Luft an und utUt sie über einen W'irmeaustauscher
2 wieder nach oben, entaprechend der physikalischen BewegungarIchtung der
erwärmten Luft, wieder aus.Die Luft Strömt von dort erittang der Rückwand 3, der
Decke 4 zu der mit einem fen;iter 5 versehenen Vorderwand 6 und schließlich
über
den Fußboden 7 wieder zurück zum Gebläse. Dieser Luftkreislauf entlang den Pfeilen
ä stellt sich immer dann ein, wenn gemäß der Erfindung der Raum von einer einzigen
Wärmequelle klimatisiert und das Geblitise wie dargestellt angeordnet ist.
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In Figur 2 ist in gleicher Darstellung wie in Figur 1 die umgekehrte
Luftströmung 9 bei Kühlung des Raumes. und eingeschaltetem Kühler 10 dargestellt.
Hierwird also die Luft von der Decke $ kommend über die Rückwand 3 angesaugt und
am Fußboden 7 entlang aus dem Gebl.,i:e 1 nach Passieren der Kühlschlangen 10 ausgestoßen.
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In beiden Fällen entsteht zwar ein steter Luftkreislauf, jedoch mit
einer derart geringen Strömungsgeschwindigkeit, daß die Luftströmung physisch nicht
wahrgenommen wird.