DE19747565C2 - Wandelement zur Raumklimatisierung durch Strahlungsaustausch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein zur Klimatisierung durch Austausch von Wärmestrahlung bestimmtes Wandelement mit mindestens einer Wärmetauschplatte.

Derartige Wärme­ tauschplatten werden zur Temperatursteuerung insbeson­ dere von Gebäuderäumen und insbesondere zu deren Küh­ lung zunehmend als Alternative zur herkömmlichen Zwangsbelüftung eingesetzt (EP 0 740 114 A2).

Bei der herkömmlichen Zwangsbelüftung wird ein Gebäu­ deraum über eine Quelluftleitung, die über einen Quel­ luftauslaß in den Gebäuderaum mündet, mit neuer oder aufbereiteter Luft versorgt, die durch ihre Temperatur gleichzeitig die Temperatur des Raumes beeinflußt und diesen beispielsweise kühlt. Herkömmliche Quelluftaus­ lässe werden in der Regel im Fußbereich angebracht.

Die gebräuchlichen Zwangsbelüftungseinrichtungen sind in mehrfacher Hinsicht nachteilhaft. Die ausschließlich durch Lufterneuerung bewirkte Klimatisierung, insbeson­ dere Kühlung des Raumes erfordert hohe Luftwechselra­ ten mit oft unangenehmen Folgen für im Raum anwesende Personen. So führt der hohe Luftaustausch leicht zu thermischer Unbehaglichkeit der Personen infolge Zug­ luft, bedingt durch eine hohe Austrittsgeschwindigkeit kompakter Quelluft und durch einen hohen Turbulenzgrad der Quelluftströmung.

Zudem wirken die durch hohe Strömungsgeschwindigkeiten verursachten Konvektionsgeräusche akustisch meist sehr störend. Diese Hintergrundgeräusche können wegen der begrenzten Querschnittsfläche der Luftaustritte nur be­ dingt reduziert werden. So dürfen die Quelluftauslässe in der Regel eine Bauhöhe von etwa 80 cm nicht über­ schreiten, um Zugluft durch zu hohe waagerechte Strö­ mungen zu vermeiden. Infolgedessen ist eine ausreichen­ de Luftversorgung nur durch eine entsprechend hohe Strömungsgeschwindigkeit erreichbar.

Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Klimatisierung durch Zwangsbelüftung besteht darin, daß die Luftzufüh­ rung über einen einzigen Quelluftauslaß eine individu­ elle Einstellung des Raumklimas, d. h. eine arbeits­ platzspezifische Regulierung der (lokalen) Raumtemperatur prinzipiell ausschließt. Auch im Falle mehrerer Quelluftauslässe wird nach bisherigem Stand der Technik die Quelluftzuführung lediglich verzweigt, ohne daß ei­ ne Steuerung der Luftzufuhr durch die einzelnen Quel­ luftschächte vorgesehen ist. Jedoch kann eine undiffe­ renzierte Belüftung aufgrund des naturgemäß individuell unterschiedlichen Wärmeempfindens nur von einem Teil der in Arbeits- und Aufenthaltsräumen gleichzeitig an­ wesenden Personen als angenehm empfunden werden. So be­ trägt die sog. minimale Unzufriedenheitsrate bei kon­ ventioneller Belüftung auch in günstigen Fällen immer noch 5% bis 20%.

Schließlich führt die Luftbewegung bei derzeit erfor­ derlichen Strömungs-geschwindigkeiten in konventionell belüfteten Aufenthaltsräumen zu häufigen Klagen über "trockene Luft", wobei der Staubgehalt der zugeführten Luft wesentlich zur Belastung der Atemwege beiträgt. Diese Belastung wird besonders im Falle der Heizung des Raumes durch Quelluftzufuhr spürbar.

Angesichts der hier beschriebenen Nachteile der her­ kömmlichen Techniken zur Raumklimatisierung stellt sich die Aufgabe die Qualität, d. h. die Reinheit der Luft soll verbessert werden und die Temperatur im Bereich jedes Arbeitsplatzes individuell eingestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die an der Wärmetauschplatte vorbeigespülte Luft wird die durch die Infrarotstrahlung aufgenommene Wärme wie im Falle der herkömmlichen Wasserkühlung abgelei­ tet. Darüber hinaus weist die Wärmetauschplatte des er­ findungsgemäßen Wandelements eine Vielzahl von Belüf­ tungsöffnungen auf, so daß die zur Kühlung verwendete Luft nicht nur abgeleitet, sonderen teilweise auch in den Raum hineingeleitet wird. Dadurch kommt dem erfin­ dungsgemäßen Wandelement zugleich die Funktion der Luf­ terneuerung zu. Auch die Kühlung selbst geschieht auf zweifache Weise, nämlich durch die Ableitung der durch Infrarotstrahlung aufgenommenen Wärmemenge durch den Kaltluftkreislauf auf der Rückseite der Wärme­ tauschplatte (d. h. im Innern des Wandelements und sei­ ner Zuluft- und Abluftleitung) und zusätzlich durch die Belüftung des Raumes durch kältere Luft aus den in der Wärmetauschplatte befindlichen Öffnungen.

Diese Öffnungen sind erfindungsgemäß über die ganzen Bereich der Wärmetauschplatte mehr oder weniger gleich­ mäßig verteilt und bewirken somit eine großflächige Be­ lüftung des Raumes. Insbesondere bei Anbringung des er­ findungsgemäßen Wandelements an der Decke ist die Quel­ luftversorgung sehr gleichmäßig, da höhenbedingte Turbulenzen nur am Rand der Kühlfläche auftreten können. Deren Größe kann typischerweise zwischen der Größe ei­ ner Schreibtischfläche bis hin zur Größe gesamten Dec­ kenfläche variieren. Sofern das Wandelement die gesamte Decke des Raumes verkleidet, entfallen auch eventuelle Randturbulenzen weitgehend.

Durch die Großflächigkeit der mit Belüftungsöffnungen versehenen Kühlplatte ergibt sich bei vorgegebenem Vo­ lumenstrom eine kleine Austrittsgeschwindigkeit, wo­ durch der bislang unvermeidbaren Zugluftentstehung vor­ gebeugt wird. Die große Austrittsfläche bedingt ferner einen entsprechend geringen Strömungswiderstand, so daß auch die akustische Belästigung durch Konvektionsgeräu­ sche abnimmt. Eine möglichst große Wandelementfläche ist nicht zuletzt wegen des dadurch erhöhten langwelli­ gen Strahlungsaustausches von Vorteil.

Eine Ausführungsform sieht vor, daß die Wärme­ tauschplatte weitgehend aus Metall besteht. Im einfach­ sten Fall wird eine perforierte bzw. gelochte Metall­ platte als Wärmetauschplatte verwendet.

Der hohe Metallflächenanteil erhöht die durch Absorpti­ on von Wärmestrahlung bewirkte Kühlung des Raumes. Auf­ grund der guten Wärmeleitfähigkeit wird die aufgenomme­ ne Wärme schnell zur zuluftseitigen, dem Raum abgewand­ ten Seite der Wärmetauschplatte transportiert und dort durch den oberhalb der Kühlplatte vorbeiströmenden Hauptluftstrom aufgenommen und abgeleitet.

Das zweite erfindungsgemäße Merkmal sieht vor, daß die in der Wärmetauschplatte befindlichen Belüftungsöffnungen mit einem Mikrofilter versehen sind. Durch einen solchen Mikro­ filter wird nicht nur die Luft von Staub gereinigt; zusätzlich wird auch die Austrittgeschwindigkeit der Luft selbst gebremst. Dies vermeidet die Entstehung von Zug­ luft und hat ferner einen über die Fläche der Wärme­ tauschplatte noch gleichmäßigeren Luftdurchtritt zur Folge. Dadurch können die im einfachsten Fall kreisrun­ den Belüftungsöffnungen beliebig vergrößert oder statt­ dessen beispielsweise Schlitze oder andere relativ großflächige Belüftungsöffnungen vorgesehen sein, ohne daß die Homogenität des Luftdurchtritts darunter lei­ det. Ebenso kann die Wärmetauschplatte mehrteilig ge­ staltet sein mit entsprechenden Belüftungsöffnungen in den Zwischenräumen. Der Mikrofilter wird vorzugsweise zuluftseitig als vollflächige Beschichtung auf der Wär­ metauschplatte angebracht.

Gerade durch großflächige Austrittsöffnungen werden die bei Einsatz eines Filters zunächst in Kauf zu nehmenden Reibungsverluste am Filter und die dadurch bedingten Energieverluste der Ventilatoren minimiert. Positiv macht sich die durch den Mikrofilter verursachte zu­ sätzliche Dämpfung der Ventilationsgeräusche bemerkbar.

Eine weitere Ausführungsform sieht eine zur Klimatisie­ rung bestimmte Vorrichtung vor mit mindestens zwei Wan­ delementen und mit mindestens zwei Luftzuführungen, von denen jede mit je einem Wandelement verbunden ist, um dessen Luftzufuhr unabhängig von der Luftzufuhr des je­ weils anderen Wandelements zu steuern.

In Gruppenarbeitsräumen ermöglicht diese Ausführungs­ form in Verbindung mit einer an sich bekannten Luftzu­ fuhrsteuerung an jedem einzelnen Arbeitsplatz eine in­ dividuelle Regulierung der Raumtemperatur, wodurch die Reduzierung der minimalen Unzufriedenheitsrate auf Null erreicht werden kann.

Grundsätzlich kann das Wandelement statt an der Decke ebenso an einer Seitenwand angebracht sein, oder es kann als freistehende Wandfläche im Raum aufgestellt werden und einen Arbeitsplatz beispielsweise in Kopfnä­ he klimatisieren.

Speziell bei zwischen benachbarten Arbeitsplätzen auf­ gestellten Wandelementen bietet es sich an, zwei erfin­ dungsgemäße Wandelemente in entgegengesetzter Orientie­ rung miteinander zu verbinden. Daher sieht eine weitere Ausführungsform vor, daß beide Wandelemente zu einem beidseitig wärmetauschenden Wandelement mit Zwischen­ wand zusammengefügt sind.

Auf diese Weise wird auf jeder Seite des Wandelements ein Arbeitsplatz durch eine der Wärmetauschflächen kli­ matisiert.

Mit dem erfindungsgemäßen Wandelement und seinen Aus­ führungsformen wird es möglich, in Räumen mit vorhande­ ner Zwangsbelüftung eine zugluftarme, geräuscharme, feinstaubgefilterte und individuell einstellbare Klima­ tisierung zu gewährleisten. Gerade angesichts der Ko­ sten einer Umstellung des Energieträgers Luft auf Was­ ser bietet der Einsatz der erfindungsgemäßen Wandele­ mente einen kostengünstigen Ausweg.

So können die erfindungsgemäßen luftdurchströmten Kühl­ flächen auch zusätzlich an zu sanierende Klimaanlagen angeschlossen werden. In diesem Fall wird nur noch ein Teil der bereits vorhandenen Zwangsbelüftung zur Luf­ terneuerung weiterverwendet, was eine Reduzierung ther­ misch und akustisch störender hoher Luftgeschwindigkei­ ten zur Folge hat.

Die Erfindung wird abschließend anhand der einzigen Figur er­ läutert. Das Wandelement 1 weist auf der dem Raum oder dem Arbeitsplatz zugewandten Seite eine vorzugsweise metallische Wärmetauschplatte 2 auf, die eine Vielzahl von Belüftungsöffnungen 3 enthält. Zuluftseitig befin­ det sich ein Mikrofilter 4 zur Reinigung der Luft von Staub und dergleichen. Der Hauptstrom der Kühlluft wird durch eine Luftzuführung 5 in das Wandelement eingelei­ tet und strömt größtenteils zwischen der mit dem Mikro­ filter versehenen Wärmetauschplatte und der Rückwand 6 hindurch auf die Abluftleitung 7 zu, während eine klei­ nerer Teil der Luft durch den Mikrofilter und die Be­ lüftungsöffnungen hindurch in den zu klimatisierenden Raum eintritt. Sofern das Wandelement an der Wand eines Gebäuderaumes, z. B. ganzflächig an der Decke, ange­ bracht wird, kann der Hauptstrom der Kühlluft auch zwi­ schen dem Wandelement und der Deckenwand verlaufen. Das erfindungsgemäße Wandelement benötigt in diesem Fall keine eigene Rückwand. In gleicher Weise erstreckt sich die Erfindung auf alle weiteren naheliegenden Abwand­ lungen der konkreten Ausführungform.

Claims (5)

1. Zur Klimatisierung durch Austausch von Wärmestrahlung bestimmtes Wandelement (1) mit mindestens einer Wärmetauschplatte (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschplatte (2) eine Vielzahl von Belüftungsöffnungen (3) aufweist und daß die sich in der Wärmetauschplatte befindlichen Belüftungsöffnungen (3) mit einem Mikrofilter (4) versehen sind.

2. Wandelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschplatte (2) weitgehend aus Metall besteht.

3. Zur Klimatisierung bestimmte Vorrichtung mit mindestens zwei Wandelementen (2) nach Anspruch 1 oder 2 mit mindestens zwei Luftzuführungen (5), von denen jede mit je einem Wandelement (1) verbunden ist, um dessen Luftzufuhr unabhängig von der Luftzufuhr des jeweils anderen Wandelements (1) zu steuern.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Wandelemente (1) zu einem beidseitig wärmetauschenden Wandelement mit Zwischenwand zusammengefügt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wandelement als freistehende Wandfläche im Raum aufstellbar ist.