DE19758139C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Klimatisierung eines Raumes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klimatisierung eines Raumes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung hierfür nach dem Oberbegriff des Anspruchs 18.

Aufgrund der vielfältigen Anforderungen an Klimatisierungs­ systeme existiert eine Vielzahl unterschiedlicher Varian­ ten, die jeweils andere Schwerpunkte bei der Klimatisierung eines Raumes setzen.

So gibt es Deckenstrahlungssysteme, die in der Regel als großflächige Kühldecken ausgebildet sind und die ihre Leistung durch Strahlung sowie teilweise durch Konvektion abgeben. Bei derartigen Kühlsystemen treten der Luftaus­ tausch und die Lufterneuerung in den Hintergrund. Darüber hinaus haben sie den Nachteil, daß sich Kondenswasser bilden kann, wenn die Oberflächentemperatur der Decke die Taupunkttemperatur der Raumluft unterschreitet.

Bei den sogenannten Induktionsgeräten (Klimakonvektoren) wird Raumluft durch einen oder zwei Wärmeaustauscher ge­ saugt, wodurch die Raumlasten (zur Heizung oder Kühlung) ab­ geführt werden. Die Raumluft wird dann als Sekundärluft zurück in den Raum geführt und bestimmt die dortige Lufttem­ peratur. Die Wärmetauscher werden in der Regel von kaltem oder warmem Wasser als Kühl- bzw. Heizmedium durchströmt. Bei hohen Kühlleistungen verursachen diese Systeme häufig unangenehme Zuglufterscheinungen. Darüber hinaus wird bei diesen Systemen regelmäßig der Hohlraum über der Zwischen­ decke eines Raumes zur Luftführung und Luftumlenkung ge­ nutzt. Dies ist aus hygienischen Gründen nachteilig.

Auch Nur-Luft-Klimaanlagen, bei denen Außenluft in einer Zentrale aufbereitet und durch Kanäle in die zu klimatisie­ renden Räume gefördert wird, erzeugen wegen der großen Dynamik der eingeblasenen Luft häufig Zuglufterscheinungen. Ferner werden diese Anlagen regelmäßig unter unwirtschaftli­ chen Bedingungen betrieben, weil die Luftvolumenströme, die sich aus der personenabhängigen Frischluftrate ergeben, meist nicht mit den Luftvolumenströmen übereinstimmen, die für den Transport der notwendigen Kühllast erforderlich sind.

Zur Schaffung eines behaglichen Raumklimas werden teilweise Quelluftsysteme verwandt, die großräumige Luftauslaßsysteme aufweisen. Diese Systeme haben jedoch den Nachteil eines großen Platzbedarfs sowie hoher Kosten.

Zur Überwindung der vorgenannten Nachteile ist es bekannt, Primärlufteinrichtungen, die zentral aufbereitete Frisch­ luft in die zu klimatisierenden Räume fördern, mit Konvekti­ ons- und Strahlungssystemen zu kombinieren.

So wird in der DE 44 01 112 A1 ein Ventilator-Konvektor für die Klimatisierung eines Raumes beschrieben, der folgendes aufweist: eine Luftbehandlungseinrichtung; einen der Luftbe­ handlungseinrichtung nachgeschalteten Ventilator, der Raumluft durch die Luftbehandlungseinrichtung fördert und anschließend durch einen Luftauslaß als Sekundärluft wieder dem Raum zuführt; und eine Primärluft-Einrichtung, die einen Primärluftanschluß für die Zuführung von zentral aufbereiteter Primärluft aufweist und die mindestens einen Luftauslaß für die Primärluft besitzt. Dabei sind der Primärluftauslaß und der Sekundärluftauslaß derart angeord­ net, daß sich die aus ihnen austretenden Luftströme außer­ halb des Ventilator-Konvektors in dem zu klimatisierenden Raum mischen. Es gibt also keinen Mischungsraum in dem Ven­ tilator-Konvektor selbst, wodurch dieser sehr kompakt aufgebaut werden kann.

Diese Vorrichtung ermöglicht trotz ihrer platzsparenden Bauweise eine variable Zuführung von Primärluft sowie aufbereiteter Umluft (Sekundärluft) in einen zu klimatisie­ renden Raum. Sie hat allerdings den Nachteil, daß sie die Zuglufterscheinungen nicht beseitigen kann, die beim Ein­ tritt kühler Luftströme in einen Raum auftreten.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 43 03 307 A1 ist eine Vorrichtung zur Raumluftkühlung mittels eines Wärmetau­ schers bekannt, die Induktionsdüsen zur Erzeugung eines Primärluftstromes aufweist, wobei letzterer gleichzeitig den zu kühlenden Sekundärluftstrom hervorruft. Die Indukti­ onsdüsen sind derart vor einem Strömungsfang angeordnet, daß der Sekundärluftstrom zusammen mit dem Primärluftstrom durch den Wärmetauscher geführt wird. Der Strömungsfang bildet mit dem Wärmetauscher einen sich in Strömungsrich­ tung verengenden Anströmkanal, so daß hinter dem Wärmetau­ scher eine impulsarme Kaltluftströmung erzeugt wird. Zur Vermischung und Lenkung dieser impulsarmen Kaltluftströmung sind dem Wärmetauscher Misch- und Lenkdüsen nachgeschaltet.

Mittels der Misch- und Lenkdüsen soll die Kaltluftströmung gleichmäßig verteilt und mit der umgebenden Raumluft ge­ mischt werden, so daß die Temperaturdifferenz der Kaltluft­ strömung zu der Raumluft durch Zumischen der warmen Luft aus dem Deckenpolster schnell abgebaut wird und sich die Fallgeschwindigkeit der kalten Luft verringert. Diese Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß sie aufgrund der Vielzahl von Induktions-, Misch- und Lenkdüsen sehr aufwendig aufgebaut ist. Darüber hinaus können auch mit dieser Vorrichtung, insbesondere bei hohen Kühllasten, Zug­ erscheinungen nicht ausgeschlossen werden.

Aus der DE 38 04 232 C2 sind ein weiteres Verfahren und eine Einrichtung zur Raumluftkühlung bekannt. Dabei durch­ strömt die zu kühlende Raumluft einen Konvektionskanal, in dem sie zunächst einen in dessen oberem Bereich angeordne­ ten, mit Kaltwasser durchströmten Wärmetauscher passiert und dann aufgrund der Abkühlung einen vertikal abwärts führenden Schacht durchströmt. Sie strömt dann nahe am Fußboden als Kaltluft in raum den zurück und wird dabei durch einen Blasluftstrahl in auswärtiger Richtung bewegt.

Dieses bekannte Verfahren hat zum einen den Nachteil, daß Schwebeteile, Keime und Bakterien, die sich im Bodenbereich eines Raumes aufhalten, aufgewirbelt und mit hoher Geschwin­ digkeit in den Raum hineingeblasen werden. Zum anderen können im Bodenbereich unangenehme Zugerscheinungen auftre­ ten, wenn die Kaltluft mit hoher Geschwindigkeit in den Raum geblasen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Klimatisierung eines Raumes zu schaffen, das eine variable Zufuhr von Primärluft (z. B. Frischluft) sowie Sekundärluft (z. B. behandelter Umluft) in den Raum ermöglicht, ohne daß dabei Zuglufterscheinungen auftreten können, und das mit einer kompakten, platzsparenden Vorrichtung durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist durch die Merkmale des Anspruchs 18 charakterisiert.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß die Primärluft eine sich flächig hinter dem Sekundär­ luftaustritt erstreckende Abschirmströmung erzeugt, durch die der Raum gegen das unmittelbare, direkte Eindringen der Sekundärluft abgeschirmt wird.

Die Abschirmströmung trennt die aus der Luftbehandlungsein­ richtung austretende Sekundärluft von den übrigen Raumberei­ chen. Durch die Induktionswirkung der Abschirmströmung bildet sich oberhalb dieser ein Induktionsstrom, der aus sich kontinuierlich mit Raumluft vermischender Sekundärluft besteht.

Unter Primärluft wird dabei ein beliebiges Luftgemisch ver­ standen, das unabhängig von der (in einer Luftbehandlungs­ einrichtung behandelten) Sekundärluft in den Raum eingebla­ sen wird. Die Primärluft enthält vorzugsweise einen zentral aufbereiteten Frischluftanteil; sie kann auch ausschließ­ lich aus Frischluft bestehen. Sie kann ferner einer Viel­ zahl von Konditionierungsmaßnahmen, wie z. B. Filtern, Be- und Entfeuchten, Heizen, Kühlen etc. unterzogen worden sein.

Die Sekundärluft besteht vorzugsweise aus Umluft; sie kann jedoch auch andere Bestandteile, z. B. Frischluft, enthal­ ten.

Wird das Verfahren zur Raumluftkühlung angewandt, so wird z. B. einerseits dem Raum Frischluft als Primärluft zuge­ führt und andererseits die Luftbehandlungseinrichtung mit einem Kühlmedium für die Raumluft (Umluft) beaufschlagt, so daß eine Teillast über Konvektion und Strahlung abge­ führt werden kann. Dabei wird beim Zusammenspiel eingeblase­ ner Primärluft mit aufzubereitender Umluft eine Wirkungs­ graderhöhung durch Induktion erzielt.

Bei der vorbeschriebenen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens treten selbst bei hoher Kühlleistung keine uner­ wünschten Zuglufterscheinungen auf, da die in der Luftbe­ handlungseinrichtung abgekühlte Sekundärluft von der durch Primärluft gebildeten Abschirmströmung am direkten Eintritt in den zu klimatisierenden Raum gehindert wird. Zur Abschir­ mung genügt dabei eine Primärluftleistung, die zur Sicher­ stellung einer ausreichenden Frischluftrate ohnehin notwen­ dig wäre.

Die in der Luftbehandlungseinrichtung abgekühlte Sekundär­ luft vermischt sich in dem Bereich zwischen der Abschirm­ strömung und dem Sekundärluftaustritt kontinuierlich mit Raumluft. Darüber hinaus erfolgt auch eine Vermischung mit der Primärluft. Die Sekundärluft gelangt erst dann in den Aufenthaltsbereich von Personen, wenn sie durch Vermischung mit Raumluft und Primärluft eine Temperatur eingenommen hat, die das Auftreten unangenehmer Zuglufterscheinungen ausschließt. Ferner ist die Dynamik der in den Raum einge­ leiteten Luft sehr gering, weil die Primärluft zur Sicher­ stellung der notwendigen Frischluftrate mit vergleichsweise kleinen Volumenströmen in den Raum eingeblasen werden kann; ein wesentlicher Beitrag zur Raumkühlung wird ja durch die Sekundärluft erbracht. Zusätzlich wird die Dynamik der Primärluft durch Induktion abgebaut.

Weitere Einzelheiten über die Luftbewegung und die Tempera­ turverteilung in einem Raum, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren klimatisiert wird, werden bei der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren erläutert werden. An dieser Stelle sei noch angemerkt, daß durch das Einbringen einer ausreichenden Frischluftmenge die Luft­ feuchtigkeit in dem zu klimatisierenden Raum derart einge­ stellt werden kann, daß die Bildung von Kondenswasser nicht zu befürchten ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Sekundärluftaustritt flächig ausgebil­ det, wobei die Primärluft in einem spitzen Winkel, vorzugs­ weise von weniger als 75°, insbesondere weniger als 50°, zu dem Sekundärluftaustritt in den Raum eingeblasen wird. Hierdurch legt sich die Abschirmströmung vor den Sekundär­ luftaustritt und schirmt diesen ab.

Bei einem gegebenen Winkel zwischen Sekundärluftaustritt und Abschirmströmung, hängt die Orientierung der Abschirm­ strömung innerhalb des Raumes von der Anordnung des Klimage­ rätes in dem Raum ab. Diese sollte derart erfolgen, daß die Abschirmströmung einen spitzen Winkel, vorzugsweise weniger als 75°, insbesondere weniger als 50°, mit einer Horizonta­ len im Bereich der Deckenfläche des Raumes bildet.

Durch das spitzwinklige, d. h. im wesentlichen horizontale, Einblasen der Primärluft in den Raum wird unterhalb des Primärluftstromes ein Raumbereich geschaffen, der gegen das unmittelbare Eindringen von Sekundärluft geschützt ist und in dem ein behagliches Raumklima, frei von Zuglufterschei­ nungen, herrscht.

Da ein Luftstrom niemals genau entlang einer Ebene verlau­ fen kann, beziehen sich die obigen Winkelangaben selbstver­ ständlich nur auf die Hauptrichtung (den Kernstrahl) der entsprechenden Strömung.

Unabhängig von der konkreten Anordnung des Sekundärluft­ austritts in dem Raum befindet sich dieser vorzugsweise in einem oberen Raumbereich, so daß die abgekühlte Sekundär­ luft die Tendenz hat, nach unten abzusinken, woran sie aber von der Abschirmströmung gehindert wird.

Die Gesamtluftbewegung in dem zu klimatisierenden Raum wird vorzugsweise durch Variation des Primärluftstroms bestimmt, wobei die zur Erzeugung der Abschirmströmung dienende Primärluft als einzige aktiv in den Raum eingeblasen wird. Die übrigen Luftströme ergeben sich daraus durch Induktion sowie als Folge der herrschenden Temperaturverteilung. Diese Primärluft induziert somit auch den Luftstrom durch die Luftbehandlungseinrichtung für die Sekundärluft. Die Verwendung zusätzlicher Induktionsdüsen zur Erzeugung einer geeigneten Raumluftströmung ist dann nicht erforderlich. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren aber auch durch Verwendung solcher Düsen erweitert werden.

Im Gegensatz zu der Sekundärluft wird die z. B. aus Frisch­ luft bestehende Primärluft vorzugsweise zentral aufbereitet und dann auf die verschiedenen zu klimatisierenden Räume verteilt. Eine optimale Einzelraumregelung ist dabei mög­ lich, wenn die Aufbereitung bzw. Konditionierung der Primär­ luft und der Sekundärluft unabhänig voneinander gesteuert oder geregelt werden.

Die Aufbereitung der Sekundärluft erfolgt in der Regel mittels eines Wärmetauschers, der mit einem Kühl- oder Heizmedium beaufschlagt wird. Durch Regulierung der Tempera­ tur des Kühl- bzw. Heizmediums oder ggf. durch Abschalten des Wärmetauschers läßt sich die Temperatur der Sekundär­ luft über einen weiten Bereich einstellen. Dabei wirkt der Wärmetauscher mit einem weichen Übergang intermetierend.

Die Zufuhr von Primärluft kann vorteilhafterweise raumspe­ zifisch durch entsprechende Regelventile eingestellt wer­ den. Eine weitergehende Steuerung bzw. Regelung ist selbst­ verständlich in der zentralen Aufbereitungsanlage für die Primärluft möglich, in der beispielsweise der Volumenstrom, die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit reguliert werden können.

In jedem Fall können bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens je nach den vorliegenden Bedingungen gezielt die Zufuhr von Frischluft (z. B. als Bestandteil der Primärluft) und die Kühlung des Raumes durch Behandlung der Raumluft (Erzeugung gekühlter Sekundärluft) variiert werden. Die Luftbehandlungseinrichtung zur Kühlung bzw. Erwärmung der Sekundärluft wird nur dann eingeschaltet, wenn dies auf­ grund der äußeren Bedingungen erforderlich ist. Anderen­ falls erfolgt die Klimatisierung ausschließlich durch Zufuhr von Primärluft.

Ferner kann vorgesehen sein, daß ein zur Kühlung oder Erwärmung der Primärluft verwendetes Kühl- bzw. Heizmedium anschließend in der Luftbehandlungseinrichtung zur Kühlung bzw. Erwärmung der Sekundärluft genutzt wird.

Die Behandlung der Primär- und der Sekundärluft geschieht dabei in getrennten Vorrichtungen, da zumindest die zur Er­ zeugung der Abschirmströmung vorgesehene Primärluft vorzugs­ weise mit einer anderen Temperatur als die Sekundärluft (bei Verwendung des Verfahrens zur Kühlung eines Raumes mit einer höheren Temperatur) in den zu klimatisierenden Raum eingeblasen wird. Selbstverständlich können Primär- und Sekundärluft aber auch die gleiche Temperatur aufweisen.

Dabei kann es vorteilhaft sein, daß ein Teil der Primärluft vor dem Eindringen in den Raum (z. B. mittels geeigneter Düsen) durch die Luftbehandlungseinrichtung geleitet wird. Diese Luft bildet eine zweite Sekundärluftkomponente, die ebenfalls durch den Sekundärluftaustritt oder in dessen Umgebung in den Raum gelangt; sie kann zudem durch Indukti­ on eine verstärktes Durchströmen der Luftbehandlungseinrich­ tung mit Raumluft bewirken.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, daß eine zweite Primär­ luftströmung oberhalb der Abschirmströmung derart in den Raum eingeblasen wird, daß sie im wesentlichen entlang der Raumdecke verläuft, ohne sich entlang des Sekundärluft­ austrittes selbst zu erstrecken. Dadurch bildet sich eine deckenangelegte Luftströmung, die im Zusammenwirken mit der Abschirmströmung die Induktionswirkung in Bezug auf die Se­ kundärluft noch verstärkt.

Bei dieser Variante der Erfindung wird der deckenangelegte Strahl vorzugsweise unter einem Winkel von bis zu 30° zur Deckenfläche in den Raum eingeblasen, wobei er im wesent­ lichen die gleiche räumliche Orientierung aufweist wie die Abschirmströmung. Der die Abschirmströmung bildende Primär­ luftstrahl kann dann beispielsweise in einem Winkel von ca. 60° eingeblasen werden, wobei der Primärluftstrahl durch das Zusammenwirken mit dem deckenangelegten Strahl zu diesem hingezogen wird, so daß sich die Abschirmströmung letztlich in einem Winkel von ca. 45° zur Deckenfläche erstreckt.

Zum Entfernen von Abluft aus dem zu klimatisierenden Raum kann einerseits eine Absaugvorrichtung vorgesehen sein. Als besonders wirtschaftliche Alternative bietet sich die Möglichkeit an, das Verfahren ohne ein Abluftsystem durchzu­ führen, wobei Luft durch eine Verdrängungsströmung nach außen abgegeben wird. Dies führt in der Regel zu einer besseren Durchspülung der Räume und verhindert die bei Zu- und Abluftsystemen vorkommenden Kurzschlüsse.

Eine Vorrichtung, die zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens geeignet ist, wird durch die Merkmale des An­ spruchs 18 charakterisiert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Vorrichtung sind in den von Anspruch 18 abhängigen Unteransprüchen angegeben.

Hinsichtlich der Vorteile der Vorrichtung wird auf die obigen Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Verfahren Bezug genommen.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung, die im wesentlichen eine Luftbehandlungsein­ richtung für Sekundärluft (z. B. einen Wärmetauscher) sowie einen Primärluftauslaß umfaßt, in einem kompakten, geschlos­ senen und hygienisch einwandfreien Gehäuse untergebracht werden kann. Sie kann dann beispielsweise in eine Zwischen­ decke eingesetzt werden. Dabei besteht ein akustischer Abschluß zur Zwischendecke, so daß eine Schallübertragung in benachbarte Räume vermieden wird. Die Vorrichtung selbst arbeitet äußerst geräuscharm und wirkt zudem als Absorpti­ onsfläche schallmindernd.

Ferner lassen sich auch brandschutztechnische Anforderungen (Trennung des Systems von dem freien Raum über der Zwischen­ decke) problemlos verwirklichen. Auch eine Wärmeisolierung ist möglich.

Neben dem Einbau in eine Zwischendecke kann die Vorrichtung natürlich auch unterhalb der Decke oder an einer Raumwand (vorzugsweise im oberen Bereich des Raumes) angeordnet werden.

Von besonderer Bedeutung ist bei allen Anwendungen die Tatsache, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung aufgrund der variablen Kombinierbarkeit der Primär- oder Sekundärluft nur einen geringen Platzbedarf benötigt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden bei der nachfol­ genden Beschreibung anhand der Figuren dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Raum, in dessen Zwischendecke ein Gerät zur Klimatisierung des Raumes angeordnet ist;

Fig. 2 eine Unteransicht auf die dem Raum zugewandte Seite des in Fig. 1 dargestellten Klimagerätes;

Fig. 3 ein Klimatisierungssystem gemäß Fig. 1 mit einer zusätzlichen Abluftleuchte;

Fig. 4 ein Klimatisierungssystem gemäß Fig. 1 mit einer zusätzlichen Abluftleuchte und einer Ab­ saugvorrichtung für die Abluft;

Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Raum, in dessen Zwischendecke zwei Geräte zur Klimatisierung des Raumes angeordnet sind;

Fig. 6 ein Klimatisierungssystem gemäß Fig. 5 mit einer zusätzlichen Abluftleuchte und einer Absaugvor­ richtung für die Abluft;

Fig. 7 ein in die Wand eines Raumes eingebautes Klimage­ rät;

Fig. 8 eine Draufsicht auf die dem Raum abgewandte Sei­ te einer weiteren Variante eines Klimagerätes;

Fig. 9 ein Klimatisierungssystem gemäß Fig. 1 mit einem zusätzlichen Primärluftauslaß zur Erzeugung eines deckenangelegten Luftstrahls;

Fig. 10 eine perspektivische Darstellung eines Klimati­ sierungssystems gemäß Fig. 1 mit einem zusätzli­ chen Auslaßschlitz in der Primärlufteinrichtung zur Zuführung von Primärluft in die Luftbehand­ lungseinrichtung;

Fig. 11 eine perspektivische Darstellung eines Klimati­ sierungssystems gemäß Fig. 1 mit zusätzlichen Injektordüsen in der Primärlufteinrichtung zur Zuführung von Primärluft in die Luftbehandlungs­ einrichtung;

Fig. 12 eine Draufsicht auf das in Fig. 11 gezeigte Klimagerät;

Fig. 13 eine perspektivische Darstellung eines Klimati­ sierungssystems gemäß Fig. 1 mit zusätzlichen Rohrdüsen in der Primärlufteinrichtung zur Zuführung von Primärluft in die Luftbehandlungs­ einrichtung;

Fig. 14 eine Draufsicht auf das in Fig. 13 gezeigte Klimagerät;

Fig. 15 eine Variante des in Fig. 1 dargestellten Klima­ gerätes mit unterhalb der Luftbehandlungseinrich­ tung angeordneten Lenklamellen;

Fig. 16 eine Variante des in Fig. 9 dargestellten Klima­ gerätes mit unterhalb der Luftbehandlungseinrich­ tung angeordneten Lenklamellen;

Fig. 17 eine Variante des in Fig. 1 dargestellten Klima­ gerätes mit in die Luftbehandlungseinrichtung integrierten Lenklamellen;

Fig. 18 eine Reihenanordnung von zwei der in Fig. 1 dargestellten Klimageräte;

Fig. 19 eine weiter Variante eines Klimagerätes mit un­ terhalb der Luftbehandlungseinrichtung angeordne­ ten Lenklamellen.

In allen Figuren geben Pfeile die Richtungen von Luftströ­ mungen an. Dabei beziehen sich die geraden, vektorartigen Pfeile auf die jeweilige Hauptströmungsrichtung, während die übrigen Pfeile Einzelheiten der Luftströmung zeigen.

In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch einen Raum 1 darge­ stellt, der seitlich von Wänden 2 und nach oben hin durch eine Zwischendecke 3 begrenzt wird.

In der Zwischendecke 3 ist ein Klimagerät 11 angeordnet, dessen dem Raum 1 zugewandte Seite parallel zu der Unterkan­ te der Zwischendecke 3 verläuft. Das Klimagerät 11 befindet sich in einem geschlossenen Gehäuse 12 und ist dadurch von dem Raum oberhalb der Zwischendecke 3 getrennt.

Das Klimagerät 11 umfaßt eine als Wärmetauscher ausgebilde­ te Luftbehandlungseinrichtung 14, die durch jeweils einen Ein- bzw. Austrittsstutzen 15 mit einem Heiz- bzw. Kühlmedium beaufschlagt werden kann, vergl. auch Fig. 2, in der eine Unteransicht des Klimagerätes 11 dargestellt ist.

Das Gehäuse 12 des Klimagerätes 11 weist eine dem Raum 1 zugewandte Einströmöffnung 17 auf, durch die Raumluft 4 eintreten und zu dem Wärmetauscher 14 hinströmen kann. Unterhalb des Wärmetauschers 14 ist ein flächig ausgebilde­ ter Sekundärluftaustritt 18 vorgesehen, der vorliegend durch die Unterseite des Wärmetauschers 14 selbst gebildet wird und durch den die in dem Wärmetauscher 14 abgekühlte Raumluft (Umluft) als Sekundärluft 5 dem Raum 1 wieder zuge­ führt werden kann.

Der Wärmetauscher 14 ist vorzugsweise verschwenkbar mit dem Gehäuse 12 verbunden, so daß er sich zu Reinigungszwecken nach dem Öffnen des Gehäuses 12 herausschwenken läßt.

Unterhalb der dem Raum 1 zugewandten Seite des Wärmetau­ schers 14 können aus optischen Gründen noch Verkleidungsele­ mente, wie z. B. ein perforiertes Blech, das in Fig. 1 ge­ strichelt dargestellt ist, vorgesehen sein.

Das Klimagerät 11 umfaßt außerdem eine Primärlufteinrich­ tung 20, die aus einer (nicht dargestellten) zentralen Anlage mit Frischluft beaufschlagt werden kann. Diese Pri­ märlufteinrichtung 20 ist innerhalb des Klimagerätes 11 vollkommen von der Luftbehandlungseinrichtung 14 für die Raumluft getrennt. Sie weist einen schlitzartigen Primär­ luftauslaß 21 auf, der zwischen der Einströmöffnung 17 und dem Sekundärluftaustritt 18 angeordnet ist und durch den Primärluft in den Raum 1 eingeblasen werden kann. Im Be­ reich des Primärluftauslasses 21 ist eine verstellbare Leiteinrichtung 22 vorgesehen, mit der der Primärluftstrom gezielt in eine bestimmte Richtung innerhalb des Raumes 1 gelenkt werden kann.

Nachfolgend wird die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit dem oben beschriebenen Klimagerät 11 erläu­ tert.

Zur Klimatisierung des Raumes 1 wird diesem zum einen mittels der Primärlufteinrichtung 20 Primärluft 7 zuge­ führt, die aus zentral aufbereiteter Frischluft besteht und die durch den schlitzartigen Primärluftauslaß 21 in den Raum 1 eingeblasen wird. Dabei wird sie durch die Leitein­ richtungen 22 derart abgelenkt, daß sie eine sich hinter dem Sekundärluftaustritt 18 erstreckende, flächige Abschirm­ strömung 8 erzeugt, deren Kernstrahl unter einem Winkel α von ca. 20° bis 60° (insbesondere 45°) zu dem Sekundär­ luftaustritt 18 geneigt ist. Dies bedeutet wegen der Anord­ nung des Klimagerätes 11 im Deckenbereich des Raumes 1, daß die Abschirmströmung 8 gleichzeitig in einem Winkel β von etwa 20° bis 60° (insbesondere 45°) zu der Horizontalen h im Bereich der Zwischendecke 3 des Raumes 1 verläuft. (Die Horizontale h kann z. B. als Parallele zu dem Boden des Rau­ mes 1 definiert werden.) Durch die Versorgung des Raumes 1 mit Primärluft 7 soll auch die notwendige Frischluftrate sichergestellt werden. Die Menge der einzublasenden Primärluft 7 orientiert sich daher an den die Frischluftrate bestimmenden Faktoren, wie z. B. der Anzahl an Personen, die sich in dem Raum 1 aufhal­ ten. Ist zusätzlich zu der Versorgung des Raumes 1 mit Frischluft eine besondere Kühlung erwünscht, so kann die hierfür erforderliche Kühlleistung durch den Wärmetauscher 14 erbracht werden.

Zu diesem Zweck wird der Wärmetauscher 14 mit einem Kühlme­ dium, z. B. kaltem Wasser, beaufschlagt. Dieser beeinflußt dann über Konvektion sowie Strahlung die umgebende Luft, wodurch sich diese abkühlt.

Die Zufuhr von Raumluft zu dem Wärmetauscher 14 erfolgt durch die von der Abschirmströmung 8 nicht überdeckte Einströmöffnung 17 des Klimagerätes 11. Durch diese Ein­ strömöffnung 17 gelangt aufsteigende warme Raumluft 4 zu dem Wärmetauscher 14, wo sie sich insbesondere durch Konvek­ tion und teilweise Strahlung abkühlt. Die abgekühlte Sekun­ därluft 5 sinkt zu Boden und gelangt durch den Sekundärluft austritt 18 wieder in den Raum 1. Dort wird ein weiteres direktes Absinken der Sekundärluft 5 durch die sich vor dem Sekundärluftaustritt 18 erstreckende Abschirmströmung 8 vermieden. Diese aus Primärluft 7 bestehende Abschirmströ­ mung 8 trennt den oberen Raumbereich nahe der Zwischen­ decke 3 von dem unteren Aufenthaltsbereich für Personen.

Die Abschirmströmung 8 ruft einen unmittelbar unter der Zwischendecke 3 verlaufenden Induktionsstrom 6 hervor, der aus sich kontinuierlich mit Raumluft 4 vermischender Sekun­ därluft 5 besteht. Dieser Induktionsstrom 6 mischt sich auch mit der Abschirmströmung 8 selbst, deren Dynamik dabei abgebaut wird. In der Nähe der Wand 2 sinkt das aus Pri­ mär-, Sekundär- und unbehandelter Raumluft bestehende Gemisch zu Baden und gelangt so in den Aufhaltsbereich in dem Raum 1 befindlicher Personen.

Durch die Mischung der Sekundärluft 5 mit anderen Luftmas­ sen sowie durch den kontinuierlichen Abbau der Dynamik der Abschirmströmung 8 wird die eingebrachte Kühlleistung in dem Aufenthaltsbereich der Personen zugfrei zur Verfügung gestellt. In diesem Raumbereich herrscht ein einheitliches, behagliches Raumklima, in dem keine Kaltluftströmungen auftreten.

Aufgrund der Induktionswirkung der Abschirmströmung 8 wird auch die Raumluft 4 in den unteren Raumbereichen kontinuier­ lich mit geringer Dynamik umgewälzt, wobei unterhalb des Kernstrahls der Abschirmströmung 8 eine Luftströmung 9 geringer Dynamik entsteht, die aus sich teilweise mit Primärluft 7 mischender Raumluft 4 besteht. Dadurch wird zu­ sätzlich zur Schaffung behaglicher Verhältnisse sicherge­ stellt, daß in dem Bereich unterhalb der Zwischendecke 3 stets ausreichend unbehandelte, warme Raumluft 4 zur Durch­ mischung mit abgekühlter Sekundärluft 5 zur Verfügung steht.

Insgesamt bestehen in dem Raum 1 drei unterschiedliche Temperaturbereiche, wobei die Temperatur des oberen Indukti­ onsstromes 6 niedriger ist als die Temperatur der im unte­ ren Raumbereich befindlichen Raumluft 4. Diese beiden Temperaturbereiche werden durch die Abschirmströmung 8, die eine dritte Temperatur definiert, voneinander getrennt. Die Zufuhr kühler Sekundärluft 5 in die wärmeren, unteren Raum­ bereiche erfolgt nur nach vorhergehender gründlicher Durch­ mischung mit Primärluft 7 und wärmerer Raumluft 4.

Aus dem vorstehend beschriebenen Ablauf der Raumklimatisie­ rung ergibt sich, daß das Klimagerät 11 sehr kompakt aufge­ baut sein kann. Dies hat im wesentlichen zwei Gründe: Zum einen dient die Zufuhr von Primärluft in den Raum 1 in erster Linie zur Sicherstellung der erforderlichen Frisch­ luftrate. Die Zufuhr von Kühlleistung übernimmt der Wärme­ tauscher 14. Die Primärlufteinrichtung 20 kann daher ent­ sprechend kompakt (geringe Luftkanalquerschnitte) ausgebil­ det werden. Zum zweiten kann der Wärmetauscher 14 mit sehr niedrigen Wassertemperaturen betrieben werden, die zu einer entsprechend starken Abkühlung der Sekundärluft 5 führen, ohne daß in dem Raum 1 Zuglufterscheinungen auftreten. Daher kann die erforderliche Kühlung des Raumes 1 mit einem vergleichsweise kleinen Wärmetauscher 14 erreicht werden.

Aufgrund der platzsparenden Bauweise des Klimagerätes 11 läßt sich dieses in einem kompakten, geschlossenen und hygienisch einwandfreien Gehäuse 12 unterbringen, das in eine Zwischendecke 3 eingesetzt werden kann. Dadurch wird auch ein akustischer Abschluß zur Zwischendecke 3 erzielt. Darüber hinaus lassen sich durch eine entsprechende Ausbil­ dung des Gehäuses 12 strenge brandschutztechnische Anforde­ rungen ohne weiteres erfüllen und das Klimagerät 11 gegen­ über der Umgebung wärmeisolieren.

Ein besonders wirtschaftlicher Betrieb des Kühlsystems für das Klimagerät 11 ist möglich, indem der Wärmetauscher 14 mit einem Kühlmedium beaufschlagt wird, das aus Rücklaufwas­ ser besteht, welches bereits zur Kühlung der Primärluft 7 genutzt wurde. Durch die doppelte Nutzung des Kühlwassers kann die Wasserumlaufmenge um bis zu 50% reduziert werden. Dies hat den Vorteil, daß entsprechend kleinere Pumpen in dem Kühlsystem verwendet werden können, daß der Energiebe­ darf des Kühlsystems verringert wird und daß insgesamt der Wirkungsgrad bei der Kühlwassererzeugung optimiert wird.

Selbstverständlich kann das vorbeschriebene Klimasystem auch zur Erwärmung eines Raumes 1 genutzt werden, indem heißes Wasser in den Wärmetauscher 14 eingeleitet wird.

In den Fig. 3 bis 7 sind unterschiedliche Varianten des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Klimasystems dargestellt. Dabei werden in den unterschiedlichen Figuren für überein­ stimmende Bauteile und Luftströmungen jeweils gleiche Bezugszeichen verwendet.

Bei der Beschreibung der in den Fig. 3 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispiele werden jeweils nur diejenigen Aspekte erläutert, durch die sich die entsprechenden Klimasysteme von dem in Fig. 1 gezeigten unterscheiden.

Gemäß Fig. 3 ist in der Zwischendecke 3 eines Raumes 1 ein Klimagerät 11 vorgesehen, das sich von dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten durch eine zusätzliche Abluftleuchte 25 unterscheidet. Die Abluftleuchte 25 ist an der dem Primär­ luftauslaß 21 abgewandten Seite des Wärmetauschers 14 innerhalb des Gehäuses 12 angeordnet und steht mit dem Wärmetauscher 14 in luftdurchlässiger Verbindung. Die Abluftleuchte 25 befindet sich oberhalb des Induktions­ stroms 6, der sich aus kühler Sekundärluft 5 sowie beige­ mischter Raumluft 4 zusammensetzt.

Unmittelbar unterhalb der Abluftleuchte 25 bildet sich ein Wärmepolster, das durch die Beleuchtungswärme hervorgerufen wird. Diese Beleuchtungswärme kann sehr einfach abgeführt werden, indem die erwärmte Luft in der Abluftleuchte 25 aufsteigt und dann zu dem Wärmetauscher 14 gelangt, wo sie wieder abgekühlt wird.

Ein anderer Teil der durch die Abluftleuchte 25 erwärmten Luft wird dem oberen Induktionsstrom 6 beigemischt und ver­ hindert dadurch zusätzlich das Auftreten von Zuglufterschei­ nungen durch das Einströmen kalter Luft in die unteren Raum­ bereiche.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Variante eines Klimasystems ist eine Abluftleuchte 25 außerhalb des Gehäuses 12 des Klimagerätes 11 angeordnet. Sie befindet sich in einem separaten Gehäuse und ist in einem Bereich der Zwischen­ decke 3 angeordnet, der nicht durch die Abschirmströmung 8 von dem unteren Raumbereich getrennt ist.

Die Abluftleuchte 25 ist mit einer Absaugvorrichtung 26 verbunden, durch die die in der Abluftleuchte 25 aufsteigen­ de warme Luft als Abluft aus dem Raum 1 abgesaugt wird. Im Gegensatz zu dem in den vorhergehenden Figuren dargestell­ ten Klimasystem arbeitet das vorliegende System demnach nicht als Verdrängungssystem.

In Fig. 5 ist ein Klimasystem dargestellt, bei dem zwei Klimageräte 11 und 11' der in Fig. 1 gezeigten Art in einer Zwischendecke 3 spiegelbildlich zueinander angeordnet sind. Dieses Klimasystem weist zwei Sekundärluftaustritte 18, 18' auf, denen jeweils ein Primärluftauslaß 21, 21' einer Primärlufteinrichtung 20, 20' zugeordnet ist.

Die beiden Klimageräte 11, 11' sind dabei so ausgerichtet, daß die von ihnen erzeugten Abschirmströmungen 8 auseinan­ der- und dabei auf jeweils eine von zwei gegenüberliegenden Wänden 2 zulaufen.

Durch die symmetrische Anordnung der Klimageräte 11, 11' werden die Luftströmung und Luftvermischung in dem Raum 1 optimiert und die Schaffung eines gleichmäßigen Raumklimas sichergestellt.

In Fig. 6 ist ein weiteres Klimatisierungssystem mit zwei spiegelbildlich zueinander angeordneten Klimageräten 11, 11' dargestellt, bei dem die Primärluftauslässe 21, 21' der beiden Klimageräte 11, 11' von einer gemeinsamen Primärluf­ teinrichtung 20 mit Frischluft versorgt werden.

In der Mitte zwischen den beiden Klimageräten 11, 11' ist in der Zwischendecke 3 eine Abluftleuchte 25 angeordnet, die mit einer nicht dargestellten Absaugvorrichtung verbun­ den ist. Dadurch kann die in der Mitte zwischen den beiden Klimageräten 11, 11' aufsteigende Warmluft als Abluft aus dem Raum 1 abgeführt werden.

In Fig. 7 wird ein Klimagerät 11 der in Fig. 1 dargestell­ ten Art gezeigt, das im oberen Teil einer Seitenwand 2 des Raumes 1 angeordnet ist. Dabei befindet sich die Einströmöffnung 17 für die Raumluft 4 im unteren Bereich des Klimagerätes 11. An diese schließt der Primärluftauslaß 21 an, und über diesem ist der Wärmetauscher 14 angeordnet.

Die Primärluft 7 wird mittels einer geeigneten Leiteinrich­ tung 22 derart aus dem Primärlufteinlaß 21 ausgeblasen, daß sich eine zu der Decke 3 gerichtete Abschirmströmung 8 ausbildet, die schräg vor dem Sekundärluftaustritt 18 des Klimagerätes 11 verläuft. Die Hauptrichtung der Abschirm­ strömung 8 (Kernströmung) bildet dabei sowohl mit dem Sekun­ därluftaustritt 18 als auch mit einer Horizontalen h im Bereich der Decke 3 jeweils einen spitzen Winkel α bzw. β.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist deutlich erkennbar, daß die Abschirmströmung 8 den oberen Induktionsstrom 6, der neben Raumluft 4 insbesondere kühle Sekundärluft 5 ent­ hält, von den unteren Raumbereichen trennt, in denen eine gleichmäßige Raumluftbewegung geringer Dynamik und einheit­ licher Temperatur stattfindet.

Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf eine Variante eines Klima­ gerätes (bei abgenommener oberer Abdeckung), das sich von dem in Fig. 2 (in einer Unteransicht) dargestellten durch die Ausbildung der Eintrittsöffnungen für die aufzubereiten­ de Luft 5 unterscheidet. Der Wärmetauscher 14 ist dabei lediglich schematisch dargestellt, damit die Strömungsrich­ tung der Sekundärluft 5 besser erkennbar ist.

Gemäß Fig. 8 sind in dem Gehäuse 12 des Klimagerätes 11 zwei unterschiedliche Typen von Eintrittsöffnungen 28, 29 vorgesehen. Die Eintrittsöffnung 28 ist neben dem schlitzar­ tigen Primärluftauslaß 21 angeordnet. Zwei weitere Ein­ trittsöffnungen 29 sind zu beiden Seiten des Wärme­ tauschers 14 vorgesehen.

Indem die Eintrittsöffnungen 28, 29 durch entsprechende Klappen wahlweise verschließbar sind, kann die Raumluft in das Klimagerät 11 entweder durch die Eintrittsöffnung 28 im wesentlichen parallel zu der Strömungsrichtung der Sekundär­ luft 5 in dem Klimagerät 11 oder durch die Eintrittsöffnun­ gen 29 senkrecht dazu eintreten. Selbstverständlich können die Eintrittsöffnungen 28, 29 auch gleichzeitig geöffnet sein.

In Fig. 9 ist eine weitere Variante des in Fig. 1 gezeig­ ten Klimatisierungssystems dargestellt. Diese zeichnet sich dadurch aus, daß das Klimagerät 11 neben der ersten Primär­ lufteinrichtung 20 noch eine zweite Primärlufteinrich­ tung 20'' mit einem eigenen Primärluftauslaß 21'' aufweist.

Die zweite Primärlufteinrichtung 20'' ist auf der der ersten Primärlufteinrichtung 20 gegenüberliegenden Seite des Wärmetauschers 14 angeordnet. Der Primärluftauslaß 21'' der zweiten Primärlufteinrichtung 20'' weist eine Leitein­ richtung 22'' auf, mittels der in Verbindung mit dem Coan­ da-Effekt eine deckenangelegte zweite Primärluftströmung 8'' erzeugt wird, die sich entlang der Deckenfläche 3 er­ streckt (deckenangelegter Strahl) und der im wesentlichen die gleiche räumliche Orientierung (d. h. eine gleichgerich­ tete Strahlkomponente parallel zur Decke 3) wie die Ab­ schirmströmung 8 aufweist. Diese zweite Primärluftströmung 8'' erzeugt an ihrer Unterseite eine Sogwirkung (Unter­ druck) und damit eine Induktion, die ein verstärktes Ein­ strömen von Sekundärluft 5 in den Bereich zwischen der Ab­ schirmströmung 8 und der zweiten Primärluftströmung 8'' hervorruft und außerdem die Abschirmströmung 8 hin zu der Decke 3 zieht. Ersteres hat ein verstärktes Durchströmen des Wärmetauschers 14 mit Raumluft 4 und somit eine Erhö­ hung der Kühlleistung zur Folge.

Die beiden Primärluftströme 8 und 8'' unterstützen sich demnach gegenseitig bei der Erzeugung des Induktionsstroms 6, der aus sich kontinuierlich mit Raum­ luft 4 vermischender, abgekühlter Sekundärluft 5 besteht.

Darüber hinaus verhindert der zweite Primärluftstrom 8'', daß sich unterhalb der Decke 3 eine Rücklaufströmung zu dem Klimagerät 11 hin ausbildet.

In Fig. 10 ist eine weitere Variante des in Fig. 1 gezeig­ ten Klimatisierungssystems in perspektivischer Ansicht dargestellt. Dabei weist der Verteilerkasten der Primär­ lufteinrichtung 20 in seinem oberen Abschnitt einen durchge­ henden Auslaßschlitz 31 auf, der die Primärlufteinrich­ tung 20 mit dem den Wärmetauscher 14 aufnehmenden Bereich des Klimagerätes 11 verbindet.

Durch den Auslaßschlitz 31 wird beim Betrieb des Klimagerä­ tes 11 kontinuierlich Primärluft 7 aus der Primärluftein­ richtung 20 in den Bereich des Klimagerätes 11 oberhalb des Wärmetauschers 14 eingelassen. Dadurch wird im Bereich des Wärmetauschers 14 ein Sog erzeugt, der einen verstärkten Zustrom von Raumluft 4 zu dem Wärmetauscher 14 bewirkt.

Die aus der Primärlufteinrichtung 20 stammende Luft bildet außerdem im Bereich des Wärmetauschers 14 einen zweiten Se­ kundärluftanteil 5', der zusammen mit der verstärkt zuströ­ menden Sekundärluft 5 (Umluft) den Wärmetauscher 14 pas­ siert.

Insgesamt ergibt sich bei dem vorliegenden Ausführungsbei­ spiel eine erhebliche Erhöhung des Luftdurchsatzes durch den Wärmetauscher 14 und somit auch eine Erhöhung der Kühl­ kapazität.

In den Fig. 11 und 12 ist ein weiteres Ausführungsbei­ spiel eines Klimatisierunssystems dargestellt, bei dem innerhalb des Klimagerätes 11 Primärluft 7 aus der Primär­ lufteinrichtung 20 in den Bereich oberhalb des Wärmetau­ schers 14 gelangen kann. Dies wird durch Injektordüsen 33 ermöglicht, die die Trennwand zwischen der Primärluftein­ richtung 20 und dem Wärmetauscher 14 durchgreifen.

Durch die Injektordüsen 33 tritt beim Betrieb des Klimati­ sierungssystems kontinuierlich Primärluft 7 aus der Primär­ lufteinrichtung 20 in den Bereich oberhalb des Wärmetau­ schers 14 ein, wo sie eine zweite Sekundärluftkomponente 5' bildet.

Die durch die Injektordüsen 33 einströmende zweite Komponen­ te der Sekundärluft 5' induziert einerseits einen verstärk­ ten Durchsatz an Sekundärluft 5 (Umluft) durch den Wärmetau­ scher 14 und strömt andererseits auch selbst durch diesen hindurch in den Raum 1. Dies führt insgesamt zu einer spürbaren Erhöhung der Kühlkapazität.

Eine vergleichbare Erhöhung der Kühlkapazität wird auch bei dem in den Fig. 13 und 14 dargestellten Ausführungsbei­ spiel eines Klimatisierungssystems erreicht. Bei diesem Klimatisierungssystem erstrecken sich innerhalb des Klimage­ rätes 11 Rohrdüsen 35 von der Primärlufteinrichtung 20 hin zu dem Wärmetauscher 14. Durch die Rohrdüsen 35 gelangt Pri­ märluft 7 aus der Primärlufteinrichtung 20 in den Bereich oberhalb des Wärmetauschers 14. Dort bildet die injizierte Luft eine zweite Komponente der Sekundärluft 5', die einer­ seits die Sekundärluft 5 (Umluftstrom) durch den Wärmetau­ scher 14 verstärkt und andererseits auch selbst durch diesen hindurchströmt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann alternativ vorgesehen sein, daß sich die Rohrdüsen 35 durch den Wärmetauscher 14 hindurch bis hinter den (beispielsweise durch Lamellen des Wärmetauschers 14 gebildeten) Sekundärluftaustritt 18 er­ strecken. In diesem Fall wird die in die Rohrdüsen 35 einge­ leitete Primärluft 7 nicht durch den Wärmetauscher 14 hin­ durchgeleitet, sondern sie strömt im Bereich des Sekundär­ luftaustritts 18 getrennt von der Sekundärluft 5 (Umluft) in den Raum 1 ein. Diese Variante ist insbesondere dann vor­ teilhaft, wenn die Primärluft 7 bereits in einer zentralen Aufbereitungsanlage hinreichend gekühlt wird, so daß eine zusätzliche Kühlung mittels des Wärmetauschers 14 nicht sinnvoll ist. Auch bei dieser Abwandlung des in den Fig. 13 und 14 gezeigten Ausführungsbeispiels induziert die durch die Rohrdüsen 35 strömende Primärluft 7 eine verstärk­ te Umluftbewegung durch den Wärmetauscher 14 und eine ent­ sprechende Erhöhung der Kühlleistung.

Bei sämtlichen in den Fig. 10 bis 14 gezeigten Ausfüh­ rungsbeispielen schirmt die Abschirmströmung 8 den Raum 1 nicht nur gegen das unmittelbare Eindringen der in dem Wärmetauscher 14 gekühlten Sekundärluft 5 sondern auch gegen ein unmittelbares Eindringen der ursprünglich aus Pri­ märluft 7 bestehenden zweiten Komponente der Sekundärluft 5' ab. Zuglufterscheinungen werden somit zuverlässig verhindert.

Zur leichteren Erkennbarkeit der Strömungen der Sekundär­ luft 5, 5' in dem Klimagerät 11 ist dabei in den Draufsich­ ten gemäß Fig. 12 und 14 der Wärmetauscher 14 jeweils nur schematisch dargestellt.

In den Fig. 15 bis 19 sind einige Varianten der vorste­ hend erläuterten Klimageräte 11 dargestellt, bei denen un­ terhalb der Luftbehandlungseinrichtung (des Wärmetauschers 14) bzw. in diese integriert jeweils noch zusätzliche Len­ klamellen für den Luftstrom vorgesehen sind. Der Übersicht­ lichkeit halber ist in diesen Figuren jeweils nur eine Auswahl der Bauelemente mit Bezugszeichen versehen. Abgese­ hen von den zusätzlichen Lenklamellen stimmen die in den Fig. 15 bis 19 dargestellten Klimageräte 11 im wesentli­ chen mit den weiter oben detailliert erläuterten Klimagerä­ ten 11 überein.

In Fig. 15 ist eine Variante des in Fig. 1 gezeigten Klimagerätes dargestellt, bei der unterhalb der Luftbehand­ lungseinrichtung (Wärmetauscher 14, Konvektor), d. h. hinter dem Sekundärluftaustritt 18, Lenklamellen 41 angeordnet sind, die einen Krümmung in Strömungsrichtung der aus dem Klimagerät 11 austretenden Sekundärluft 5 aufweisen.

Diese Lenklamellen 41 bewirken folgendes:

• - Die Einstellbarkeit des Winkels α (s. Fig. 1), unter dem die aus Primärluft bestehende Abschirmströmung 8 aus der Primärlufteinrichtung 20 austritt, wird verbessert.
• - Die Lenklamellen 41 ermöglichen insbesondere einen flacheren Verlauf der Abschirmströmung 8 (entsprechend einem kleinen Winkel α) unterhalb des Wärmetauschers 14 und verbessern damit dessen Effektivität.
• - Die Lenklamellen 41 ermöglichen eine bessere Regulier­ barkeit der Leistung.
• - Die durch die Abschirmströmung 8 erzeugten Turbulenzen unterhalb des Wärmetauschers 14 strömen nicht mehr so leicht in den Wärmetauscher 14, sondern werden durch die Lenklamellen 41 abgewiesen. Eine Negativströmung der Abschirmströmung 8 entgegen der Strömung der Sekundär­ luft 5 wird damit unterbunden.

In Fig. 16 ist eine Variante des in Fig. 9 gezeigten Klima­ gerätes 11 dargestellt, beim dem unterhalb des Wärmetau­ schers 14 Lenklamellen 41 vorgesehen sind, die in Aufbau und Funktion den in Fig. 15 gezeigten entsprechen.

Bei dem in Fig. 17 dargestellten Klimagerät 11 werden Len­ klamellen 44' dadurch gebildet, daß die Lamellen des Wärme­ tauschers 44 eine Krümmung in Strömungsrichtung aufweisen, wodurch ebenfalls die genannten Wirkungen und Effekte erzielt werden. Hierbei verlaufen die einzelnen Lamellen 44' des Wärmetauschers 44 quer zu der Richtung, in der sie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen angeordnet sind.

Bei dem in Fig. 18 dargestellten Klimagerät 11 sind zwei Primärluftauslässe 21, 21' in Reihe angeordnet, wobei jedem Primärluftauslaß 21, 21' eine Luftleiteinrichtung 22, 22' und ein Wärmetauscher 14, 14' zugeordnet ist. Unterhalb der Wärmetauscher 14, 14' sind jeweils Lenklamellen 41, 41' mit einer Krümmung in Strömungsrichtung der aus dem Klimagerät 11 austretenden Sekundärluft 5 angeordnet.

Die Reihenanordnung erlaubt eine weitgehende freie Anpas­ sung der Größe des Wärmetauschers 14 an unterschiedliche Anforderungen. Insbesondere wenn die von der Abschirmströ­ mung 8 zu überdeckende Strecke (durch eine Verkleinerung des Wärmetauschers 14) verkürzt wird, kann die Abschirmströ­ mung 8 in ihrer Austrittsgeschwindigkeit und ihrem Ausblas­ winkel über einen weiten Bereich variiert werden - ohne nachteilige Wirkung auf die Effektivität der konvektiven Leistung.

Der linksseitig angeordnete Primärlufauslaß 21 erzeugt im Prinzip einen Schleppstrahl für den rechtsseitig angeordne­ ten Primärluftauslaß 21'. Dadurch wird die Strahllenkung des Gesamtluftstrahles (Primärluft und Sekundärluft) posi­ tiv beeinflußt. Dies führt zu einer flacheren Abschirmströ­ mung 8, die sich länger im deckennahen Bereich aufhält und damit gezielt eine Strömung im deckennahen Bereich ermög­ licht. Die Abschirmströmung 8 als Freistrahl verhält sich dadurch wesentlich stabiler, was auf rauminterne Wärmequel­ len und Strömungen sowie auf sonstige negative Effekte von Zugerscheinungen eine positive Wirkung hat.

Gleichzeitig bewirkt die flacher angelegte Abschirmströ­ mung 8 eine höhere Leistung der Wärmetauscher 14, 14'. Dies gilt insbesondere dann, wenn die beiden Wärmetauscher 14, 14' zusammen die gleiche Gesamtfläche aufweisen wie der Wärmetauscher 14 in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 bzw. Fig. 16. (D. h., die Fläche des Wärmetauschers 14 aus Fig. 9 bzw. 16 wird ohne flächenmäßige Veränderung ledig­ lich auf zwei kleinere Einheiten 14, 14' aufgeteilt.) Die Verkürzung der von der Abschirmströmung 8 zu überdeckenden Strecke und die Veränderung des Strömungswinkels habe auf die Effizienz des Klimagerätes 11 einen spürbarenen positi­ ven Einfluß.

Die skizzenhafte Darstellung in Fig. 19 zeigt zwei Wärmetau­ scher 14, 14', die von einem zweiseitig wirkenden Primär­ luftstrahl 7, der gleichzeitig rechts- und linksseitig als Abschirmströmung 8 eingeblasen wird, konvektiv angetrieben werden.

Dieses Gerät 11 kann auch vorteilhaft unterhalb einer Decke 3 (und nicht im Zwischendeckeneinbau) in der Mitte eines Raumes 1 angeordnet werden und zu beiden Seiten eine Abschirmströmung 8 erzeugen. Die Anordnung versteht sich wie bei sogenannten Aufbauleuchten in einem Raum. Damit läßt sich eine optisch gute Integration schaffen. Das Gerät 11 kann in Bandausführung oder, anders ausgedrückt, in Form eines Balkens unterhalb der Decke angeordnet wer­ den.

Bei einem entsprechenden Abstand v zwischen dem Gerät 11 und der Decke 3 kann die Sekundärluft 5 seitlich und/oder von oben zu den Wärmetauschern 14, 14' strömen.

Selbstverständlich lassen sich die in den Fig. 15 bis 19 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung (und insbeson­ dere die in den Fig. 18 und 19 dargestellten) jeweils auch ohne Lenklamellen 14, 14' vorteilhaft verwirklichen.

Die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele zeigen, daß das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vor­ richtung in einer Vielzahl von Varianten verwirklicht werden können, indem ein kombiniertes Strahlungs-, Konvekti­ ons-, Lüftungs- und Induktionskühlsystem geschaffen wird.

Diese Ausführungsbeispiele lassen sich noch in vielfacher Form abwandeln.

Beispielsweise ist der Grundriß des Klimagerätes 11 keines­ wegs zwingend rechteckig. Es sind ebenso runde, quadrati­ sche, drei-, fünf- oder mehreckige sowie auch unregelmäßige Formen denkbar. Ferner kann der Primärluftauslaß 21an unter­ schiedlichen Stellen innerhalb des Klimagerätes 11 angeord­ net sein. Das gleiche gilt für die Eintrittsöffnung für die Raumluft 4.

Die Anordnung der Klimageräte 11 muß nicht unbedingt in einer Zwischendecke 3 oder einer Raumwand erfolgen. Es können auch separate Brüstungen hierfür vorgesehen sein.

Bei den obigen Ausführungsbeispielen wurde die Funktion des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der zugehörigen Vorrich­ tung stets anhand der Raumluftkühlung erörtert. Die Erfin­ dung kann aber in gleicher Weise zu Heiz- oder auch zu Mischzwecken eingesetzt werden.

Claims (40)

1. Verfahren zur Klimatisierung eines Raumes, bei dem

• a) Primärluft in den Raum eingeblasen wird,
• b) Sekundärluft in einer Luftbehandlungseinrichtung einem Wärmeaustausch mit einem Kühl- und/oder einem Heizmedium unterworfen und durch einen Sekundär­ luftaustritt in den Raum geführt wird und
• c) die Primär- und Sekundärluft getrennt in den Raum eingeleitet werden und sich in diesem mischen,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Primärluft (7) eine sich hinter dem Sekundär­ luftaustritt (18) erstreckende Abschirmströmung (8) erzeugt, durch die der Raum (1) gegen ein Eindringen der Sekundärluft (5, 5') abgeschirmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärluft (7, Abschirmströmung 8) einen zwischen dem Sekundärluftaustritt (18) und der Abschirmströmung (8) verlaufenden Induktionsstrom (6) hervorruft, der aus sich kontinuierlich mit Raumluft (4) mischender Sekundär­ luft (5, 5') besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Sekundärluftaustritt (18) flächig ausgebil­ det ist und daß die Primärluft (7, Abschirmströmung 8) unter eine kel (α) von weniger als 75°, vorzugsweise weniger als 50°, zu dem Sekundärluftaustritt (18) in den Raum (1) eingeblasen wird.

4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Primär­ luft (7, Abschirmströmung 8) derart in den Raum eingebla­ sen wird, daß die Abschirmströmung (8) einen Winkel (β) von weniger als 75°, vorzugsweise weniger als 50°, mit einer Horizontalen (h) im Bereich der Deckenfläche (Zwi­ schendecke oder Decke 3) des Raumes (1) bildet.

5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundär­ luftaustritt (18) im oberen Bereich des Raumes (1) angeordnet ist und daß die Abschirmströmung (8) den Raum (1) gegen das unmittelbare Absinken der Sekundär­ luft (5, 5') abschirmt.

6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung der Abschirmströmung (8) vorgesehene Primärluft (7) aktiv in dem Raum (1) eingeblasen wird.

7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärluft (7) in einer separaten Anlage aufbereitet wird.

8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbereitung der Primärluft (7) und der Sekundärluft (5) unabhängig voneinander gesteuert oder geregelt wird.

9. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufbereitung der Primärluft (7) verwendetes Kühl- und/oder Heizmedium anschließend in die Luftbehandlungseinrichtung (14) geführt wird.

10. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung der Abschirmströmung (8) vorgesehene Primärluft (7) in den Raum (1) eingeblasen wird, ohne voher in der Luftbe­ handlungseinrichtung (14) einem Wärmeaustausch mit dem zur Behandlung der Sekundärluft (5, 5') vorgesehenen Kühl- oder Heizmedium unterzogen worden zu sein.

11. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Primärluft (7) die Luftbehandlungseinrichtung (14) durchströmt und als Sekundärluft (5') in den Raum (1) eintritt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärluft (7) durch mindestens eine Düse (33, 35) zu der Luftbehandlungseinrichtung (14) geführt wird.

13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung der Sekundär­ luft (5) in und durch die Luftbehandlungseinrichtung (14) ohne zusätzliche Induktionseinrichtungen erzeugt wird.

14. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung der Abschirmströmung (8) vorgesehene Primärluft (7) eine andere Temperatur aufweist als in der Luftbehand­ lungseinrichtung (14) behandelte Sekundärluft (5, 5').

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärluft (7) bei Anwendung des Verfahrens zur Raumluftkühlung eine höhere Temperatur aufweist als die in der Luftbehandlungseinrichtung (14) abgekühlte Sekun­ därluft (5, 5').

16. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Primärluftströmung (8'') oberhalb der Abschirmströ­ mung (8) derart in den Raum (1) eingeblasen wird, daß sie in der Nähe der Decke (Zwischendecke oder Decke 3) des Raumes (1) verläuft, ohne sich entlang des Sekundär­ luftaustrittes (18) zu erstrecken.

17. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klimatisie­ rung ohne Abluftabsaugung durchgeführt wird, wobei Luft aus dem Raum (1) durch eine Verdrängungsströmung abgege­ ben wird.

18. Vorrichtung zur Klimatisierung eines Raumes, insbesonde­ re zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, mit

• a) einer Primärlufteinrichtung, die mindestens einen Luftauslaß zum Einblasen von Primärluft in den Raum aufweist,
• b) einer Luftbehandlungseinrichtung für Sekundärluft, die mindestens einen Sekundärluftaustritt zum Einlei­ ten der behandelten Luft in den Raum aufweist, und
• c) einer solchen Anordnung des Primärluftauslasses und des Sekundärluftaustritts, daß Primär- und Sekundär­ luft getrennt in den Raum eintreten und sich in diesem mischen können,

gekennzeichnet durch
eine derartige Ausbildung des Primärluftauslasses (21), daß die Primärluft (7) eine sich hinter dem Sekundär­ luftaustritt (18) erstreckende Abschirmströmung (8) bildet, durch die der Raum (1) gegen ein Eindringen der Sekundärluft (5, 5') abgeschirmt wird.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Primärluftauslaß (21) neben dem Sekundär­ luftaustritt (18) erstreckt und eine Leiteinrich­ tung (22) aufweist, die die Primärluft (7, Abschirmströ­ mung 8) entlang einer hinter dem Sekundärluftaustritt (18) liegenden Ebene führt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärluftaustritt (18) flächig ausgebildet ist und daß die Ebene, entlang der die Primärluft (7, Abschirmströmung 8) geführt wird, in einem Winkel (α) von weniger als 75°, vorzugsweise weniger als 50°, zu dem Sekundärluft- austritt (18) geneigt ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Sekundärluftaus­ tritts (18) Lenkeinrichtungen (41, 41', 44') zur Ablen­ kung der in den Raum (1) eindringenden Sekundärluft (5) angeordnet sind.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkeinreichtungen (Lenklamelle 41, 41', 44') entlang der Ablenkrichtung gekrümmt sind.

23. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmströmung (8) einen Winkel (β) von weniger als 75°, vorzugsweise weniger als 50°, mit einer Horizonta­ len (h) im Bereich der Deckenfläche (Zwischendecke oder Decke 3) des Raumes (1) einschließt.

24. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärluft­ austritt (18) im oberen Bereich des Raumes (1) angeord­ net ist und daß die Abschirmströmung (8) den Raum (1) gegen das unmittelbare Absinken der Sekundärluft (5, 5') abschirmt.

25. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Erzeugung der Abschirmströmung (8) vorgesehene Primärluftauslaß (21) mit einer Einrichtung zum aktiven Einblasen von Primär­ luft (7) in den Raum (1) in Wirkverbindung steht.

26. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Primärluftaus­ laß (21) eine Einströmöffnung (17) für Raumluft (4) an­ geordnet ist, durch die Raumluft (4) zu der Luftbehand­ lungseinrichtung (14) gelangen kann.

27. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftbehandlungsein­ richtung als Wärmetauscher (14) ausgebildet ist.

28. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärlufteinrich­ tung (20) mit einer separaten Anlage zur Primärluftauf­ bereitung verbunden ist.

29. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbereitung der Primärluft (7) und der Sekundärluft (5, 5') unabhängig voneinander steuer- und/oder regelbar ist.

30. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärlufteinrich­ tung (20) gegenüber der Luftbehandlungseinrichtung (14) für die Sekundärluft (5) thermisch isoliert ist.

31. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 30, gekennzeichnet durch Mittel (31, 33, 35) zur Zufüh­ rung eines Teils der Primärluft (7) zu der Luftbehand­ lunsgeinrichtung (14).

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel durch Düsen (Injektordüse 33, Rohrdüse 35) gebildet werden.

33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel durch eine Öffnung (Auslaßschlitz 31) in der Primärlufteinrichtung (20) gebildet werden.

34. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß keine zusätzlichen In­ duktionseinrichtungen zur Erzeugung eines Sekundärluft­ stroms (5) durch die Luftbehandlungseinrichtung (Wärme­ tauscher 14) vorgesehen sind.

35. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung der Abschirmströmung (8) vorgesehene Primärluft (Abschirm­ strömung 7, 8) eines andere Temperatur aufweist als die in der Luftbehandlungseinrichtung (Wärmetauscher 14) behandelte Sekundärluft (5, 5').

36. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung der Vorrichtung zur Raumluftkühlung die Primärluft (7) eine höhere Temperatur aufweist als die in der Luftbehandlungseinrichtung (Wärmetauscher 14) abgekühlte Sekundärluft (5, 5').

37. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 36, gekennzeichnet durch Mittel (Ein- bzw. Austritts­ stutzen 15) zur Weiterleitung eines zur Aufbereitung der Primärluft (7) verwendeten Kühl- oder Heizmediums zur Luftbehandlungseinrichtung (Wärmetauscher 14).

38. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem geschlosse­ nen Gehäuse (12) angeordnet ist, das lediglich zu dem Raum (1) hin für Luft (Sekundärluft 5, 5', Primärluft 7) durchlässig ist.

39. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen zweiten Primärluftauslaß (21'') aufweist, durch den eine zweite Primärluftströmung (8'') derart in den Raum (1) ein­ blasbar ist, daß sie in der Nähe der Decke (3) des Rau­ mes (1) verläuft, ohne sich entlang des Sekundärluftaustrittes (18) zu erstrecken.

40. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens zwei räumlich voneinander getrennte Sekundärluftaustrit­ te (18, 18') aufweist, denen jeweils mindestens ein Pri­ märluftauslaß (21, 21') zur Erzeugung einer Abschirm­ strömung (8) zugeordnet ist.