DE2103913A1 - Hochdruckklimaanlage - Google Patents

Description

Hochdruckklimaanlage

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckklimaanlage mit einem Warmluft und einem Kaltluftkanal, die über einen Mischkasten mit einem zu klimatisierenden Raum verbunden sind.

In letzter Zeit kommt der Entwicklung von Klimaanlagen immer größere Bedeutung zu, und zwar nicht zuletzt wegen der Tatsache, daß in neuerer Zeit zunehmend Hochhäuser mit nicht zu öffnenden Fenstern errichtet werden, so daß nicht nur aus Gründen der Klimatisierung, sondern allein schon wegen der erforderlichen Belüftung eine Belüftungs- bzw. Klima-

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anlage erforderlich ist. Bei den bekannten Klimaanlagen, durch die die Raumluft in bezug auf Temperatur, relative Feuchtigkeit und Reinheit auf bestimmte Werte eingestellt werden soll, werden im wesentlichen zwei Arten unterschieden, die Niederdruck- und die Hochdruckklimaanlage.

Bei Hochdruckklimaanlagen, die vornehmlich im "Komfortbereich" eingesetzt werden, besteht die Möglichkeit, jedem Raum ein individuell einstellbares Klima zu geben, während dies bei Niederdruckklimaanlagen nur in gewissen Grenzen möglich ist, da derartige Klimaanlagen bei entsprechender Zonierung einen erheblichen Kosten- und Platzaufwand erfordern. Bei Niederdruckklimaanlagen müssen nämlich große Luftmengen mit relativ kleinen Geschwindigkeiten durch entsprechend große Kanalquerschnitte geführt werden, während bei Hochdruckklimaanlagen die Möglichkeit besteht, die Zuluftmengen herabzusetzen, die Geschwindigkeit der Luft zu erhöhen und damit die Kanalquerschnitte auf ein Minimum zu reduzieren. Bedingt durch die hohen Luftgeschwindigkeiten entstehen relativ hohe Druckverluste in den Kanälen, die bei ca. 120 bis 200 kg/m liegen, weshalb man auch von Hochdruckanlagen im Gegensatz zu den Niederdruckanlagen spricht, wo die Drücke niedriger sind.

Von den bekannten Hochdruckanlagen kommt vor allem der sogenannten Zweikanalanlage Bedeutung zu, bei der in einer Zentrale ein "kalter" und ein "warmer" Zuluftstrom aufbereitet und durch zwei getrennte Kanäle, den Kaltluftkanal und den Warmluftkanal, zu Mischapparaten, sogenannten Mischkästen, geführt wird. In einem derartigen Mischapparat wird die "Kalt"- und "Warmluft" entsprechend der gewünschten Raumtemperatur gemischt und in den Raum eingeblasen.

Die bei Zweikanalanlagen geführten Luftmengen sind relativ groß, da sie

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die gesamte Kälte- und Wärmeenergie transportieren müssen, während bei sogenannten Induktionsgeräten ein großer Teil der Energien mittels aufbereitetem Kalt- oder Warmwasser zur Verbraucherstelle gelangt. Im Gegensatz zu Anlagen mit Induktionsgeräten, wo die Primärluft in erster Linie Frischluft ist, arbeitet die Zweikanalanlage mit einem größeren Umluftanteil, der je nach Außenluftzustand verändert wird.

Durch den Mischkasten wird, wie schon erwähnt, die zugeleitete KaIt- und Warmluft aus dem Kaltluft- bzw. Warmluftkanal je nach Bedarf gemischt, d.h. wenn der Raum-Thermostaljlöihlung verlangt, öffnet ein im Mischkasten eingebauter Klappenmotor die Kaltluftseite und drosselt gleichzeitig die Warmluftseite oder umgekehrt. Ferner hält der Mischkasten das Einblasvolumen der Luft konstant. Eine weitere Aufgabe des Mischkastens besteht darin, daß er auch noch als Entspannungsgerät (Druckminderer) und Schalldämpfer dient.

Wenn auch bei der Zweikanalanlage nur die Luft als Energieträger zur Verfügung steht, so wäre es jedoch unwirtschaftlich, im Winter die volle Heizlast für den Tag- und Nachtbetrieb nur durch die Zuluftmenge zu dekken, weshalb man in vielen Fällen zusätzlich auch noch eine Grundlastheizung vorsehen kann. Diese deckt den Wärmebedarf im Winter bis ca. +15 bis +18 C Raumtemperatur bei Tagbetrieb, während sie im Nachtbetrieb bei abgeschalteter Anlage den Heizbetrieb des Gebäudes voll übernimmt.

Wenn nun, wie dies meistens der Fall ist, ein Gebäude nicht nur zu klimatisierende Räume, sondern daneben auch solche Räume, wie Lagerräume, Archive u.dgl., d.h. sogenannte Nebenräume aufweist, die nicht klimatisiert, sondern nur belüftet werden müssen, so muß zusätzlich zu der Zweikanalanlage, die allein eine hpchwertige,vollklimatisierte Luft

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liefert, eine konventionelle Lüftungsanlage für die Belüftung der Nebenräume vorgesehen werden. Hierdurch entstehen nicht unerhebliche zusätzliche Kosten in Verbindung mit einem relativ großen Raum- und Platzbedarf. Außerdem bestehen gewisse Schwierigkeiten, wenn der Wunsch nach einer möglichst großen An zahl von Regel- und Zonierungsmöglichkeiten besteht. Ausgehend hiervon soll deshalb erfindungsgemäß eine verbesserte Hochdruckklimaanlage in Vorschlag gebracht werden, die sowohl zur Versorgung von zu klimatisierenden als auch von allein zu belüftenden Räumen dient und welche nicht diese Nachteile und Schwierigkeiten aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als dritter Kanal außer dem Warmluftkanal und dem Kaltluftkanal ein Lüftungskanal vorgesehen ist, durch den lediglich gefilterte Zuluft, bestehend aus Außen- und Umluft oder aus reiner Außenluft, strömt und der zusammen mit dem Warmluftkanal über einen Mischkasten mit einem allein zu lüftenden und nicht zu klimatisierenden Nebenraum in Verbindung steht.

Die erfindungsgemäße Hochdruckklimaanlage, die wegen des dritten zusätzlichen Kanales nachstehend als Dreikanalanlage bezeichnet wird, weist im Vergleich zu den herkömmlichen Anlagen (Zweikanalanlage mit zusätzlicher Lüftungsanlage für die zu lüftenden Nebenräume) vor allem die Vorteile einer Kosten- und Platzersparnis auf, die von der ohne weiteres möglichen Konzentration der einzelnen Anlagen- und Bauelemente herrühren. Ferner besteht der Vorteil, daß eine wesentlich größere Anzahl von Regel- und Zonierungsmöglichkeiten gegeben ist und daß gleichwohl die Herstellungskosten wegen der sehr einfachen und billigen Mischkästen sehr niedrig sind.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung dient das nachstehend beschriebene und in der Zeichnung schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel.

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Zur Zuführung der Außenluft sind ein minimaler Außenluftkanal 1 und ein maxi maler Außenluftkanal 2 vorgesehen. Die Außenluft vereinigt sich sodann in einem Zuluftkanal 3 mit der Umluft eines Umluftkanales 4 und wird sodann über ein Filter F zu einem Zuluftventilator V weitergeleitet. Hinter dem Zuluftventilator V verzweigt sich die Zuluft in zwei Teilströme, von denen der eine in einen Lüftungskanal 5 strömt, während der andere einem Vorerhitzer H zugeführt wird. Nach Austritt aus dem Vorerhitzer H wird die Luft sodann einem Wäscher W zugeführt, wonach eine weitere Verzweigung in einen Warmluftkanal 6 und in einen Kaltluftkanal 7 erfolgt. Im Warmluftkanal ist ein Nacherhitzer H angeordnet, während in dem

Kaltluftkanal 7 ein Kühler und Tropfenabscheider K angeordnet ist.

Kaltluft aus dem Kaltluftkanal 7 wird nun zusammen mit Warmluft aus dem Warmluftkanal 6 über einen Mischkasten M. einem zu klimatisierenden Raum A zugeführt, während ein weiterer Teil der Warmluft des Warmluftkanales 6 zusammen mit Luft aus dem Lüftungskanal 5 über einen Mischkasten M _g einem nicht zu klimatisierenden, sondern allein zu lüftenden Raum B zugeführt wird. Wie in der Zeichnung angedeutet, können an die Kanäle 5, 6 und 7 noch weitere zu klimatisierende Räume und zu belüftende Räume angeschlossen werden.

Die Abluft aus dem klimatisierten Raum A und aus dem belüfteten Nebenraum B wird über einen Abluftkanal 8 abgeführt, in dem ein Abluftventilator V^ angeordnet ist. Nach dem Abluftventilator V. wird ein Teil der Abluft als Fortluft durch einen Fortluftkanal 9 nach außen abgeführt, während der andere Teil als Umluft dem Umluftkanal 4 zugeführt wird und in der Dreikanalanlage verbleibt.

Die Wirkungs- und Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Dreikanalanlage ist die folgende.

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Wie bei einer herkömmlichen Zweikanalanlage wird je ein kalter und ein warmer Zuluftteilstrom durch die Wärmeaustauscher im Kaltluftkanal 7 und im Warmluftkanal 6 aufbereitet. Zusätzlich zum Warmluft- und Kaltluftkanal 6 bzw. 7 ist jedoch noch ein dritter Kanal, nämlich der Lüftungskanal vorgesehen, durch den lediglich gefilterte Zuluft, bestehend aus Außen- und Umluft oder reiner Außenluft strömt, je nachdem, in welchem Verhältnis Außen- und Umluft gemischt werden, was durch den Kühlbetrieb bestimmt wird. Bemerkenswert ist insoweit noch, daß bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dreikanalanlage der Luftwäscher W druckseitig eingebaut ist und daß zusätzlich zur Erreichung der Taupunktenthalpie der Vorerhitzer H„ vorgesehen ist.

Im Sommerbetrieb werden eine minimale Außenluft und eine maximale Umluftmenge durch den Zuluftventilator V im Zuluftkanal 3 angesaugt

und gefiltert. Nach der Filterung drückt der Zuluftventilator V einen

Teilstrom der Zuluft in den Lüftungskanal 5 und einen weiteren größeren Teilstrom durch den Vorerhitzer H_v und durch den Wäscher W, die jedoch im Sommer außer Funktion sind und keine Aufgabe zu erfüllen haben. Der durch den Vorerhitzer H„ und den Wäscher W gelangende Teilstrom der Zuluft verteilt sich sodann je nach Abnahme der Mischkästen auf den Warmluftkanal 6 und den Kaltluftkanal 7. Nur im Kaltluftkanal 7 findet im Sommerbetrieb eine weitere Aufbereitung durch den Kühler K statt, der die Kaltluft auf einen gewünschten Taupunkt abkühlt und entfeuchtet. Im Warmluftkanal 6 passiert der Warmluftstrom den Nacherhitzer H_n-, ohne durch diesen erwärmt zu werden. Auf diese Weise erhält man somit Teilluftströme, von denen der Warmluft- und der Lüftungsteilstrom die gleichen Zustände haben (Temperatur ca. +24 bis +30 C, relative Feuchte ca. 35 bis 50%), während der dritte Teilstrom zu Kühlzwecken geeignet ist (Temperatur ca. +10 bis +14°C, relative Feuchte ca. 90 bis 95%).

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Zur Klimatisierung des Raumes B entnimmt nun der Mischkasten M. je einen Teilluftstrom aus dem Kaltluftkanal 7 und dem Warmluftkanal 6 und mischt diese Teilluftströme zu Zuluft. Durch die Mischung erhält die dem Raum A zugeführte Zuluft den erforderlichen Einblaszustand.

Bei den nicht zu klimatisierenden Nebenräumen, d.h. bei dem Raum B, bei dem es sich z. B. um ein Archiv oder ein Lager handeln kann, ist ebenfalls für die Zuluft ein Mischkasten vorgesehen. Dieser Mischkasten M„ entnimmt Warmluft aus dem Warmluftkanal 6 und Luft aus dem

es
Lüftungskanal 5, wobei/sich im Regelfall um ein Gemisch von Außen- und Um luft handelt. Da sowohl die Warmluft als auch das Luftgemisch im Kanal 5 die gleichen Zustände haben, wird nur eine Lüftung ohne Kühlung durch den Mischkasten M_ erreicht, ohne daß der zum Mischkasten M_x. gehörende Raumthermostat regelnd eingreifen kann. Der Nebenraum B wird somit im Sommerbetrieb im wesentlichen nur belüftet, wenn auch eine gewisse Luftbefeuchtung wegen des durch den Wäscher W hindurchgeleiteten Teilluftstromes stattfindet.

Stellt man nun den Raumthermostat en des zu lüftenden Nebenraumes B auf die im Winter erwünschte Raumtemperatur von z.B. +22 C ein, so wird er seine Zuluftmenge nur aus dem Lüftungskanal 5 beziehen, da er den "vermeintlichen" Kaltluftanschlußstutzen vollkommen öffnet, um den Raum nach der am Thermostaten eingestellten Winter-Raumtemperatur zu kühlen. Der Volumenregler am Mischkasten M„ greift bei diesem Betrieb in der Form ein, daß er nur die gewünschte Zuluftmenge in den Raum eintreten läßt.

Nachdem die klimatisierte und die nicht klimatisierte Zuluft die Räume A und B durchströmt hat, wird sie als Abluft aus den Räumen A und B über den Abluftkanal 8 abgesaugt und zum Teil als Umluft zur Zentrale der

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erneuten Aufbereitung und zum anderen Teil als Fortluft über den Fortluftkanal 9 ins Freie gefördert.

Im Winterbetrieb wird ebenfalls eine minimale Außenluftmenge mit Umluft vor dem Filter F gemischt und durch den Zuluftventilator V in den Lüftungskanal 5 und durch den Vorerhitzer H und den Wäscher W gefördert. Die Zuluft in dem Lüftungskanal 5 besitzt jetzt einen Zustand, der ein Heizen der nicht zu klimatisierenden Nebenräume nicht zuläßt (Temperatur ca. +5 bis +15°C, relative Feuchte ca. 85 bis 60%).

Die zum Warm- und Kaltluftkanal 6 bzw. 7 strömende Teilluftmenge wird jetzt durch den Vorerhitzer H auf die erforderliche Taupunktenthalpie erwärmt und anschließend durch den Wäscher W auf den Taupunkt befeuchtet.

Der Taupunktzustand ist jetzt gleichzeitig der Kaltluftzustand, d.h. im Kaltluftkanal findet durch den Kühler keine weitere Aufbereitung statt (Temperatur ca. +8 bis +12⁰C, relative Feuchte ca. 9/ bis 85%). Im Warmluftkanal 6 findet eine weitere Aufbereitung durch den Nacherhitzer H_n- statt, der die Warmluftmenge (Temperatur ca. +25 bis +35 C, relative Feuchte ca. 40 bis 10%) auf die zum Kompensieren der Transmissions-Wärmeverluste in den Räumen und zum Decken der Mischverluste durch die Kaltluft erforderliche Warmlufttemperatur aufheizt. Gleichzeitig muß dabei die erforderliche Warmlufttemperatur aus dem Betrieb der zu lüftenden Nebenräume untersucht werden. Liegt diese höher (kleinere Luftmengen bei etwa gleich großer Heizlast), so muß sie als Warmlufttemperatur für die gesamte Anlage eingesetzt werden.

Die Mischkästen zu den zu klimatisierenden Räumen, entnehrai wiederum ihre Zuluft aus dem Warm- und Kaltluftkanal, um die geforderten Raumzustände zu erreichen.

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Die Mischkästen für die nur zu lüftenden Nebenräume entnehmen ihre Zuluft aus dem Warmluft- und aus dem Lüftungskanal, wobei jetzt der zu jedem Mischkasten gehörende Raumthermostat seine erforderliche Zulufttemperatur regeln kann, da ihm jetzt auch "Kalt"- und Warmluft zur Raumtemperatur regelung zur Verfugung steht. Es kann somit im Winterbetrieb der Nebenraum bis zu einem gewissen Grad erwärmt werden, wobei gleichfalls auch eine gewisse Luftbefeuchtung wegen des durch den Wäscher W hindurchgehenden Teilluftstromes erfolgt.

Nachdem die Zuluft die klimatisierten und die nicht klimatisierten Räume gj

durchströmt hat, wird sie durch den Abluftkanal abgeführt und durch den Abluftventilator V. entweder als Umluft zur erneuten Aufbereitung zur Zentrale oder als Fortluft ins Freie geblasen.

In der Übergangszeit, bei der die Anlage mit reiner Außenluft betrieben wird, werden die zu lüftenden Räume mit gefilterter Außenluft, die in keiner Weise nachbehandelt wird, und mit weiter aufbereiteterUfoi*>luft versorgt, so daß auch während dieser Betriebszeit eine Raumtemperatur von ca. + 20 bis ca. +22⁰C gewährleistet werden kann.

Wie aus dem vorstehenden ersichtlich, eignet sich die erfindungsgemäße Jk

Dreikanalanlage insbesondere für solche Gebäude, bei denen sehr viel Nebenräume vorhanden sind, die nicht klimatisiert werden müssen, sondern allein eine Belüftung erfordern und es wird vor allem neben den eingangs schon genannten Vorteilen der Vorteil erzielt, daß der technische Aufwand wesentlich geringer ist als bei einer herkömmlichen Zweikanalanlage mit einer zusätzlichen konventionellen Lüftungsanlage für die zu lüftenden Nebenräume.

Ähnlich wie bei einer bekannten Zweikanalanlage kann auch bei der erfin-

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dungsgemäßen Dreikanalanlage das Gebäude im Nachtbetrieb durch die Klima-und Lüftungsanlage bei Wärmebedarf beheizt werden oder es kann eine zusätzliche Grundlastheizung mit Konvektoren oder Radiatoren eingebaut werden. In jedem Fall bietet die Erfindung eine sehr einfache kosten- und platzsparende Möglichkeit, nicht nur die klimatisierten Räume zu klimatisieren, sondern auch die Nebenräume, bei denen die Raumtemperatur eine etwas untergeordnete Rolle spielt, zu belüften.

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   .Hochdruckklimaanlage mit einem Warmluft- und einem Kaltluftkanal, die beide über einen Mischkasten mit einem zu klimatisierenden Raum verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß als dritter Kanal außer dem Warmluftkanal (6) und dem Kaltluftkanal (7) ein Lüftungskanal (5) vorgesehen ist, durch den lediglich gefilterte Zuluft, bestehend aus Außenluft und Umluft oder aus reiner Außenluft, strömt, und der zusammen mit dem Warmluftkanal (6) über einen Mischkasten (M₁J mit einem allein zu lüftenden und nicht zu klimatisierenden Nebenraum (B) in Verbindung steht.
2. 2. Hochdruckklimaanalage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüftungskanal (5) hinter einem Filter (F) mit nachgeschaltetem Zuluftventilator (V ) und vor einem Vorerhitzer (H.J mit nachgeschaltetem Wäscher (W) von einem Zuluftkanal (3) abgezweigt und zu dem Mischkasten (M_xJ geführt ist.
3. 3. Hochdruckklimaanlage gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Wäscher (W) die Luft verzweigt und einerseits durch den Warmluftkanal (6) und andererseits durch den Kaltluftkanal (7) geführt ist, und daß in dem Warmluftkanal (6) ein Nacherhitzer (H_n) angeordnet

   ist, während in dem Kaltluftkanal (7) ein Kühler und Tropfenabscheider £

   (K) angeordnet ist.

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