DE2160323A1 - Verfahren und vorrichtung zur bildung eines luftschleiers an portalen zur abschirmung gegen aeussere klimaeinfluesse - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Bildung eines Luft schleiers an Portablen zur Abschirmung gegen äußere Klimaeinflüsse Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bildung eines Luftschleiers an Portalen zur Abschirmung'von Innenräumen gegen äußere Klimaeinflüsse, wobei über die Breite des Portals vom Portal sturz aus Luft abwärts geblasen und unterhalb des Portalsturzes von der Bodenebene Luft -abgesaugt wirdo Vor allem bei Eingängen von Kaufhäusern, die aus verkauispsychologischen Gründen möglichst nicht durch Türen verschlossen sein sollen, hat sich in den letzten Jahren zunehmend die Abschirmung des klimatisierten Innenraums gegen äußere Klimaeinflüsse durch Portalabschirmung mittels eines Luftschleiers oder Luftvorhangs durchgesetzt. Dieser Luftvorhang wird durch Ausblasen von je nach den Witterungsbedingungen erwärmter oder gekühlter Luft aus dem Portal sturz und durch Absaugung von Luft durch Gitterroste unterhalb des Portalsturzes erzeugt. Um beispielsweise das Eindringen eines auf das Portal gerichteten Windes zu verhindern, wird die Luft dabei nicht senkrecht von oben nach unten, sondern etwas schräg aus dem Gebä.use heraus gerichtet geblasen, wodurch ein auftreffender Wind den tuftvorhang zwar in den Eingang zurücktreibt, jedoch in der Regel bei schwachen Winden nicht und bei stärkeren Winden nur in starker Durchmischung mit der Luft des Luftschleiers in den Verkaufsraum eindringt. Unterstützt wird diese Wirkung noch dadurch, daß in den heute allgemein vollklimatisierten Kaufhäusern im Inneren ein geringfügiqer überdruck gegenüber der Außenatmosphäre eingestellt wird.
• Die Ablenkung des Luftstroms von oben nach unten schräg aus dem Portal heraus erfolgt durch leitschaufelartige Lamellen vor dem Luftauslaß, die sich in Hintereinanderstaffelung quer über die gesamte Portalbreite erstrecken Es hat sich nun gezeigt, daß die durch die Lamellen erzeugten quer zum Portal bzw. der Durchtrittsrichtung verlaufenden Luftschleier relativ unstabil sind, so daß sie durch den Winddruck ins Gebäueinnere gedrängt werden können. Um dies zu verhinderen, mllssen deshalb große Luftmengen mit hoher Geschwindigkeit umgewälzt werden, wobei diese Luftmengen je nach Jahreszeit auch noch erwärmt oder gekühlt werden müssen.
• Es müssen also sowohl für die Umwälzung als auch für die Temperierung des Luftvorhangs hohe Leistungen installiert werden, was zu entsprechend hohen Baukosten für das Portal führt, weil entsprechend leistungsfähige Aggregate vorgesehen werden müssen. Bei windstillem Wetter treten durch das Herausblasen des Luftvorhangs aus dem Eingang außerdem hohe energetische Verluste auf, die den Betrieb des Portals verteuern. Es wird zwar versucht, diese Verluste durch Verstellbarkeit der Luftführungslamellen möglichst gering zu halten, jedoch erhöht die Verstellbarkeit der Lamellen den bautechnischen Aufwand und verteuert so wieder die Herstellungskosten des Portal. Außerdem ist die Verstellbarkeit auch nur bei relativ gleichmäßigem Wetter praktikabel, während eine Steuerung derart, daß auch plötzliche Böen abgeschirmt werden, nicht möglich ist.
• Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Portale so weiterzuentwickeln, daß eine verbesserte Abschirmwirkung mit geringerem baulichen und energetischen Aufwand erreicht wird.
• Ausgehend von der Erkenntnis, daß es hierzu vor allem erforderlich ist, den oder die Luftschleier derart zu stabilisieren, daß sie von auftreffendem Wind weniger leicht abgelenkt werden, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Luft in eine Vielzahl von mit Abstand parallel zueinander und mit den Flachseiten im wesentlichen in Durchtrittsrichtung verlaufende, lamellenförmige Luftschleier unterteilt wird, wobei die aufgeblasene Luft so beschleunigt wird, daß im Zusammenwirken mit der bodenseitigen Absaugung auch bei starkem Winddruck eine stabile Strömung der Luftschleier erzielt wird. Es hat sich gezeigt, daß derart in Durchtrittsrichtung verlaufende Luftschleier erheblich stabiler gegen den auftreffenden Winddruck sind als die bisher verwendeten quergerichteten Buftschleier.
• Außerdem können sie, wenn die Luft mit hinreichender Geschwindigkeit ausgeblasen wird, mit merklichen Z-»ischenräumen angeordnet werden, ohne daß etwa durch diese Zwischenräume Außenluft eindringen könnte Durch die Strahlwirkung der benachbarten Luftschleier wird nämlich eindringende Luft sofort in Abwärtsrichtung mitgerissen und im Portal kreislauf gereinigt und auf die gewünschte Temperatur gebracht.
• Die zur Verwirklichung des erfindungsgemäRen Konzepts vorgeschlagene Vorrichtung mit einer im Portal sturz angeordneten Leiteinrichtung, über die gekühlte oder erwärmte Luft abwärtsgeblasen wird, und einem bodenseitig vorgesehenen Gitterrost od.dgl., durch den Lsft angesaugt wird, wird vorzugsweise so ausgebildet, daß die portalsturzseitig vorgesehene Leiteinrichtung als Düsengitter mit schlitzartigen, mit Abstand voneinander im wesentlichen in Portaldurchtrittsrichtung verlaufenden Düsen ausgebildet ist, welche die während des Betriebs austretende Luft in Form von Luftlamellen ausblasen, deren Flachseiten in Durchtrittsrichtung verlaufen. Dabei empfiehlt es sich, das Düsengitter als Hochyeschwindigkeitsgitter auszubilden.
• In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Düsengitter durch Nebeneinanderanordnung einer Anzahl von im wesentlichen in Durchtrittsrichtung parallel zueinander verlaufenden, vorzugsweise als langgestreckte, kastenförmige Bauteile ausgebildeten Düsenbegrenzungselementen aufgebaut. Die Düsenbegrenzungselemente können dabei breiter als die zwischen ihnen gebildeten, schlitzförmigen Düsen und anströmseitig im Querschnitt entgegen der Strömungsrichtung derart zugespitzt sein, daß sich im Querschnitt in Strömungsrichtung verengende Einströmbereiche der schlitzartigen Düsen bilden, in denen die auszublasende Luft beschleunigt wird. Solche kastenförmigen Düsenbegrenzungselemente sind wegen ihrer Kürze leicht herstellbar und haben bei relativ geringem Gewicht eine hohe Festigkeit, Die Einstellung der Düsenbreite ist durch Veränderung des Abstands der Düsenbegrenzungselemente voneinander in einfacher Weise möglich.
• In weiterer Ausgestaltung empfiehlt es sich, die Düsenbegrenzungselemente zur Verbesserung der Strahlablösung beim Austritt aus den Düsen an ihren in Abströmrichtung weisenden Unterseiten im Querschnitt konkav durchgewölbt auszubiden. Außerdem ist es von Vorteil, 7 wenn die Düsenbegrenzungselemente im Anschluß an die durch die Zuspitzung gebildeten Einströmbereiche in Einbaulage im wesentlichen senkrecht verlaufende Seitenflächen aufweisen, da hierdurch die Ausbildung eines gleichmäßigen dünnen lamellenartigen Luftschleiers gefördert wird.
• In weiterer Ausgestaltung können von oberhalb der Düsenbegrenzungselemente von oben nach unten in Richtung auf die Portalaußenseite geneigte, im wesentlichen rechtwinklig zur Durchtrittsrichtung durch das Portal verlaufend angeordnete Luftleitbleche vorgesehen sein, die sich passend in die von den Düsenbegrenzungselementen gebildeten schlitzartigen Düsen hineinerstrecken. Hierdurch erhalten die strömenden Lufilamellen eine zusätzlich entgegen eindringendem Winddruck wirkende Komponente, die wegen der stabileren Luftschleier bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung jedoch erheblich geringer als bei den bekannten Leiteinrichtungen sein kann, so daß die thermischen Verluste entsprechend niedriger sind.
• Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß gegenüber den bekannten Luftabschirmungen durch die Erfindung die folgenden Vorteile erreicht werden: a) Durch die Verwendung von auf Abstand gestellten Düsen wird die gesamte umzuwälzende Luftmenge verringert, weil kein voller, ununterbrochener Luftverhang, wie beim Stand der Technik erzeugt werden muß.
• b) Die größere Stabilität der Luftlamellen führt su geringeren thermischen Verlusten, weil geringere Ablenkungen der Luftamc11en ins Freie und zum Innenraum hin auftreten.
• c) Der bauliche Aufwand wird geringer weil auf negungsverstellbare lamellensätze und deren Steuerung verzichtet werden kann.
• d) Die Betriebskosten werden wegen der geringeren zu installierenden Leistungen für die Luftumwälzung und die Temperierung der umgewälzten Luft geringer.
• Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt: Fig. 1 amine perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht eines Portales gemäß dem Stand der Technik; und Fig 2 eine perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht eines in der erfindungsgemäßen Weise aufgebauten Portals.
• In Fig. 1 ist schematisch ein Portal 10 gezeigt, dessen Luftabschirmung in bekannter Weise ausgeführt ist. Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, besteht die Abschirmvorrichtung neben den üblichen, nicht gezeigten Druck- und Sauggebläsen, sowie den Luftaufbereitungs- bzw Lufferwärmungs- oder -abkühlungsaggregaten im wesentlichen aus einer Reihe von Lamellen 12, die einen im Portalsturz gelegenen Drucklu£tsammelraum 14 an seiner Unterseite abschließen. Die Lamellen verlaufen quer zu der durch den Pfeil 1 angedeuteten Durchtrittsrichtung durch das Portal 10 und sind so auf Abstand gestellt, daß in den Druckluftsammelraum eingeblasene Luft zwischen ihnen nach unten durchtreten kann. Unterhalb der Lamellen i2 decken in der Bodenebene angeordnete Gitterroste 16 eine Grube 2bw aus der Luft abgesaugt wird Von der im Portalsturz zwischen den Lamellen hindurchgeblasenen und bo denseitig durch den Gitterrost I wieder angesaugten strömenden Luft wird der in der Zeichnung nur schematisch durch die Stromlinien 18 angedeutete Luftvorhang oder -schleier gebildete Der Luftschleier erstreckt seh selbstverständlich über die gesamte Breite des Pols, Durch den PfeIl II ist ein von außen auf den Luftschleier drückender Wind angedeu tet, der beispielsweise erheblich kälter als die Solltemperatur im Innenraum ist Unter Einfluß des andrängenden Windes wird der Luftschleier in der durch den Verlauf der Stromlinien 18 angedeuteten Weise nach innen durchgebogen. Um diesem D.rchbiegen entgegenzuwirken, sind die Lamellen 12 etwas schräg nach außen angestellt, so daß die sturzseitig ausgeblasene Luft in Richtung der Linie 20 aus den Lamellen austritt. Je nach Stärke des andrängenden Windes II können die Lamellen in ihrer Neigung in dem Sinn verstellt werden, daß sie bei stärkerem Außenwind die Luft stärker zur Außenseite hin ablenken. Es hat sich nun gezeigt, daß die auf die vorbeschriebene Weise erzielten Luftschleier relativ instabil gegen andrängende Winde sind, so daß Gebläse hoher Leistung zur Erzeugung des erforderlichen Luftdurchsatzes notwendig sind, um eine Abschirmung zu erreichen, die stabil genug ist. Da wegen des instabilen Verhaltens des Luft vorhangs je nach den Witterungsbedingungen ein relativ grosser Teil des Luftvorhangs entweder ins Innere abgedrängt wird oder bei Windstille durch die Anstellung der Lamellen 12 in der Außenatmosphäre verlorengeht, muß die zum Ausgleich angesaugte Luft je nach Jahreszeit auf die erforderliche Temperatur erwärmt oder abgekühlt werden. Bei grossen Luftverlusten sind hierfür entsprechend große Heiz- bzw.
• Kühlleistungen zu installieren. Bei erheblichen Temperaturdifferenzen zwischen der Außenatmosphäre- und dem Innenraum muß die Temperatur des L-uftvorhangs auch erheblich von der Temperatur des Innenraums abweichen, um in der Mischung it den Luftschleier durchdringender Außenluft eine angemessene Innentemperatur sicherzustellen. Wnn der andrängende Wind aber nicht stark genug ist, um den Luftschleier zu durchstoßen und sich mit ihm zu mischen, wird lediglich ein Teil des Luftvorhangs ins Innere abgedrängt, während der auf den Vorhang einwirkende Wind bodenseitig abgesaugt wird0 Dadurch strömt in der Temperatur stark von der Solltemperatur abweichende Luft ins Innere des Gebäudes, was einmal zu einer Belästigung der in unmittelbarer Nähe des Portals befindlichen Personen führt und andererseits einen Ausgleich der auf diese Weise erfolgenden Fehltemperierung durch die Klimaanlage des Gebäudes erfordert.
• Die auf die Instabilität des erzeugten Luftvorhangs zurückzuführenden Nachteile der bekannten Portalabschirmungen sind in der erfindungsgemäßen Portalabschirmung weitgehend reduziert, von der ein Ausführungsbeispiel in Fig. 2 schematisch gezeigt ist. Der Unterschied der erfindungsgemäßen Abschirmung zu den bekannten Abschirmungen liegt darin, daß der Luftvorhang nicht mehr aus das gesamte Portal überdekkenden quer zur Durchtrittsrichtung verlaufenden Luftschleiern aufgebaut wird, sondern daß einzelne, mit merklichem Abstand voneinander vom Türsturz her eingeblasene, und in Durchtrittsrichtung verlaufende lamellenförmige Luftschleier erzeugt werden, deren Eintrittsströmungsgeschwindigkeit in den Portalraum höher als bei den bekannten Portalen ist. Es hat sich gezeigt, daß die so gebildeten lamellenförmigen Luftschleier gegen andrängenden Winddruck erheblich stabiler sind, was auf eine gegenseitige Stützwirkung der Einzelschleier zurückzuführen sein dürfte. Zur Erzeugung dieser in Durchtrittsrichtung verlaufenden Luftschleier muß praktisch nur der Portalsturz in der in FigÇ 2 gezeigten Weise abgeändert werden. Der Druckluftsammelraum 54 wird an seiner Unterseite nicht mehr von quer zur Durchtrittsrichtung 1 verlaufenden Lamellen abgeschlossen, sondern unter dem Druckluftsammelraum sind kastenförmige, relativ breite Düsenbegrenzungselemente derart nebeneinander angeordnet, daß zwischen ihnen relativ schmale Schlitzdüsen 24 gebildet wer den, die ebenfalls in Durchtrittsrichtung I verlaufen. In der Zeichnung ist einer der von diesen Schlitzdüsen 24 gebildeten lamellenformigen Luftschleiern bei 26 angedeutet.
• Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Düsenbegrenzungselemente an ihrer dem Druckluftsammelraum 14 zugewandten Vorderseite zugespitzt ausgeführt, wodurch sich in Durchströmrichtung verengende Einströmbereiche 28 für die Schlitzdüsen 24 gebildet werden, in denen die auszublasende Luft beschleunigt wird. Die in der Zeichnung nur schematisch als zugespitzt dargestellten Vorderseiten der Düsenbegrenzungselemente 22 können selbstverständlich auch zu strömungstechnisch günstigeren, gekrümmten Profilen umgestaltet werden. Andererseits können bei Inkaufnahme von etwas schlechteren Wirkungsgrad durch auftretende Wirbel auch nicht zugespitzte und an der Oberseite offene Düsenbegrenzungselemente verwendet werden.
• An ihrer zum Boden weisenden Unterseite 30 sind die Düsenbegrenzungselemente im gezeigten Ausführungsbeispiel konkav gewölbt,was verglichen mit einer ebenen Unterseite zu einer verbesserten Ablösung der aus den Schlitzdüsen 24 ausströmenden Luftschleier führt.
• Die Düsenbegrenzungselemente sind im Inneren mit schall-und/oder warmedamnendem Material 32 gefüllt, um die Ströw mungsgeräusche der Luftschleier 26 zu verringern.
• Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind zur weiteren Erhohung der Stabilität der Luftschleier 26 Leitbleche 34 vor gesehen, die sich vom Druckluftsammelraum 14 aus in die Schlitzdüsen 24 hineinerstrecken, wobei sie leicht in Strömungsrichtung nach außen geneigt sind. Die aus den Schlitzdüsen austretenden Luftschleier haben also bei Vorhandensein von Luftleitblechen 34 abweichend von dem bei 26 gezeigten Luftschleier eine leicht aus dem Portal herausweisende Strömungsrichtung. Wegen der guten Stabilität der in Durchtrittsrichtung verlaufenden lamel lenförmigen Luftschleier kann die Neigung der Luftleitbleche geringer als die Anstellung der Lamellen der bekannten Abschirmvorrichtungen sein und eine neigungsveränderliche Anordnung der Luftleitbleche zur Anpassung an unterschiedlich starken Winddruck ist nicht erforderlich.
• Aus den vorstehenden Erläuterungen ist zu entnehmen, daß die erfindungsgemäße Ausbildung der Portalabschirmvorrichtung trotz der erheblich verbesserten Wirkung relativ einfach aufgebaut ist, wobei ohne weiteres erkennbar ist, daß auch bereits bestehende Portale relativ einfach umrüstbar sindv Hierzu müssen lediglich die Lamellen 12 ausgebaut und durch die senkrecht zu ihnen verlaufenden Düsenbegrenzungselemente 22 ersetzt werden.

Claims (10)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verfahr@n zur Bildung eines Luftvorhangs an Portalen zur Abschirmung von Innenräumen gegen äußere Klimaeinflüsse, bei dem über die Breite des Portals vom Portalsturz aus Luft abwärtsgeblasen und unterhalb des Portalsturzes von der Bodenebene Luft abgesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft in eine Vielzahl von mit Abstand parallel zueinander und mit den Flachseiten im wesentlichen in Durchtrittsrichtung verlaufende, lamellenförmige Luftschleier unterteilt wird, wobei die aufgeblasene Luft so beschleunigt wird, daß im Zusammenwirken mit der bodenseitigen Absaugung auch bei starkem Winddruck eine stabile Strömung der Luftschleier erzielt wird.

20 Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anaspruch 1 mit einer im Portal sturz angeordneten Leiteinrichtung, über die gekühlte oder erwärmte Luft abwärtsgeblasen wird, und einem bodenseitig vorgesehenen Gitterrost od.dgl., durch den Luft angesaugt wird, wobei der entstehende Luftschleier aus entsprechend gekühlter oder erwärmter Luft das Eindringen von Außenwetter verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß die portalsturzseitig vorgesehene Leiteinrichtung als Düsengitter mit schlitzartigen, mit Abstand voneinander im wesentlichen in Portaldurchiri-tisrichtung (z) verlaufenden Düsen t24) ausgebildet Ist, welche die während des Betriebs austretende Luft in Form von Luftlamellen (26) ausblasen, deren Flachseiten in Durchtrittsrichtung (I) verlaufen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsengitter als Hochgeschwindigkeitsgitter ausgebildet ists

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3; dadurch gekennzeichnet, daß das Düsengitter durch Nebeneinanderanordnung einer Anzahl von im wesentlichen in Durchtrittsrichtung (I) parallel zueinander verlaufenden, vorzugsweise als langgestreckte, kastenförmige Bauteile ausgebildeten Düsenbegrenzungselementen (22) aufgebaut ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenbegrenzungselemente (22) breiter als die zwischen ihnen gebildeten schlitzförmigen Düsen (24) sind, und daß sie anströmseitig im Querschnitt entgegen der Strömungsrichtung derart zugespitzt sind, daß sich im Querschnitt in Strömungsrichtung verengende Einströmbereiche (28-) der schlitzartigen Düsen (24) gebildet werden, in denen die auszublasende Luft beschleunigt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenbegrenzungseiemente t22) zur Verbesserung der Strahlablösung beim Austritt aus den Düsen (24) an lhren in Abströmrichtung weisenden Unterseiten (30) im Querschnitt konkav durchgewölbt ausgebildet sind.

7* Vorrichtung nach Anspruch 5 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenbegrenzungselemente (22) im Anschluß an die durch die Zuspitzung gebildeten Einströmbereiche (24) in Einbaulage im wesentlichen senkrecht verlaufende Seitenflächen aufweisen

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenbegrenzungselemente (22) als Hohlkörper ausgebildet sind, die im Inneren mit schall- und/ oder wärmedämmendem Material t32) gefüllt sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß von oberhalb der Düsenbegrenzungselemente (22) von oben nach unten in Richtung auf die Portalaußenseite geneigbe, in wesentlichen rechtwinklig zur Durc@ trittsrichtung (I) durch das Portal verlaufend angeordnete Luftleitbleche (34) vorgesehen sind, die sich pass@nd in die von den Düsenbegrenzungselementen (22) gebildeten schlitzartigen Düsen (24) hineinerstrecken.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitbleche unter einem Winkel von etwa 300 bis 450 zur Senkrechten geneigt sind.