DE2535617A1 - Klimageraet - Google Patents

Klimageraet

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DE2535617A1
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    • Y02B30/52Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency

Description

Die Erfindung betrifft ein Klimagerät zur Aufstellung in einerc Raum und Verbindung mit der Aussenluft, das ein Kühla^regat mit einem Kühlelement und einem wärmeabgebenen Wärmetauscher aufweist.
Derartige Klimageräte können beispielsweise an einer Aussenwand eines Raumes aufgestellt werden, wo sie durch die Aussenwand hindurch eine unmittelbare Verbindung mit der Aussenluft erhalten können; die Verbindung mit der Aussenluft kann aber auch über einen Luftschacht ο. dgl. erfolgen.
Die Arbeit dieser Klimageräte ist, je nach den Witterungsverhältnissen, kühlend oder heizend, wofür die bekannten Geräte mit einem elektrischen Heizelement versehen sind. Der Heizbetrieb
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- 2 irit elektrischer Energie ist dabei recht teuer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bein Betrieb eines Klimagerätes Energie zu sparen.
Ceiuäss der Erfindung ist zu diesem Zweck Jlltefc ein** Klimagerät der eingangs genannten Art vorgesehen, bei dem das Kühlelement von einer ersten Kammer umschlossen ist und der Wärmetauscher von einer zweiten Kammer umschlossen ist und die beiden Kammern je einen Anschluss zur Verbindung mit der Aussenluft und je eine öffnung zu dem Raum hin aufweisen und mit Ventilatoren derart versehen sind, dass bei Heizbetrieb Aussenluft durch die zweite Kammer hindurch in den Raum eingeführt und Raumluft durch die erste Kammer hindurch abgeführt wird und bei Kühlbetrieb Aussenluft durch die erste Kammer hindurch in den Raum eingeführt und Raumluft durch die zweite Kammer hindurch abgeführt wird.
Das auch beim Heizbetrieb arbeitende Kühlaggregat kühlt mit seinem Kühlteil die warme Raumluft vor der Abführung ab und überträgt die dabei rückgewonnene Energie mit dem Wärmetauscher auf die in den Raum einzuführende, zu heizende Aussenluft. Die Energie, die dann eventuell ausserdem noch von einem elektrischen Heizelement in der zweiten Kammer an die zu heizende Aussenluft abgegeben werden muss, ist dementsprechend geringer; die Ersparnis ist beträchtlich. In warmen Gegenden kann sogar die Erwärmung der Luft durch den Wärmetauscher genügen,also auf ein zusätzliches elektrisches Heizelement verzichtet werden.
Vorzugsweise weist die erste Kammer den Anschluss zur Verbindung mit der Aussenluft unten und die Öffnung zum Raum hin oben und das Kühlelement dazwischen auf und die zweite Kammer weist den Anschluss oben und die Öffnung zum Raum hin unten und den Wärmetauscher und gegebenenfalls das elektrische Heizelement dazwischen auf. Bei dieser Anordnung liegen die genannten Anschlüsse und die genannten Öffnungen jeweils etwa in Diagonalrichtung des in der Regel kastenförmigen Küh/elements verhält-
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nismässig weit auseinander, so dass die Gefahr vermindert ist, dass die Luft immer auf zu kurzem Wege umgewälzt wird. Die beiden öffnungen zum Raum hin können in diesem Sinne auch mit einem die Richtung und Reichweite der Luftströmung steuernden Lamellengitter versehen sein.
Eine besonders praktische Ausführung besteht darin, dass das Klimagerät aus einem durch eine Zwischenwand in die beiden Kammern unterteilten Kasten besteht, der in einer Rückwand die beiden Anschlüsse für die Verbindung mit der Aussenluft aufweist, dessen zweite Kammer die öffnung zum Raum hin in einer Vorderwand aufweist und dessen erste Kammer die öffnung in einer Decke aufweist.
Der regelmässig zum Kühlagyegat gehörende Verdichter ist vorzugsweise in der ersten Kammer über dem Kühlelement angeordnet. Auch diese Anordnung trägt wesentlich zur Wärmerückgewinnung bei.
Für verhältnismässig kühle Aussenluft kann in der zweiten Kammer ferner ein elektrisches Vorwärm-Heizelement nahe dem genannten Anschluss angeordnet sein, das zweckmässigerweise von einem Temperaturfühler für die Aussenluft gesteuert ist. Das erstgenannte Heizelement wie auch die Strömungsrichtung in den Kammern wird man mittels eines Raumthermostaten steuern, der auch das Klimagerät an- und abschalten kann, wobei diese Steuervorgänge gleichzeitig oder nacheinander erfolgen können.
Die beschriebenen Anordnungen führen zu einem kompakten Gerät mit einem sehr günstigen Wirkungsgrad.
Weitere Massnahmen, die zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dienen können, sind in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie in den Ansprüchen angeführt.
Die Zeichnungen geben das Ausführungsbeispiel wieder. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht von oben auf das Klimagerät, Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch eine Kammer des Klimageräts geroäss Linie II-II in Fig. Ί,
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Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch eine weitere Kammer des Klimageräts gemäss Linie III-III in Fig. 1 und
Fig. 4 eine Seitenansicht einer Halterung für das Klimagerät an einer Mauer.
Das Klimagerät weist ein quaderförmiges Blechgehäuse 1 auf, das durch eine senkrechte Zwischenwand 2 in eine erste Kammer 3 und eine zweite Kammer 4 geteilt ist. Die erste Kammer 3 ist eine Kühlkammer, die zweite Kammer 4 eine Wärmekammer für hindurchströmende Luft. Die Kühlkammer 3 weist am Fuss der Rückwand 5 des Gehäuses einen Anschlußstutzen 31 zur Verbindung mit der Aussenluft auf. In der Gehäusedecke 32 der Kühlkammer 3 findet sich eine mit einem Lamellengitter versehene öffnung 33. In dem Anschlußstutzen 31 ist ein auswechselbarer Staubfilter und ein durch einen umkehrbaren Elektromotor (nicht gezeigt) angetriebener Ventilator 35 angeordnet. In einer Drehrichtung saugt dieser Ventilator zu kühlende Aussenluft ein, in der anderen Drehrichtung fördert er verbrauchte Raumluft ab. Auch die öffnung 33 ist mit einem auswechselbaren Filter 36 ausgestattet. In der Kühlkammer 3 sind von unten nach oben, also zwischen dem Anschlußstutzen 31 und der öffnung 33, ein Verdampfer 37, in welchem ein unter Druck stehendes flüssiges Kältemittel sich schlagartig unter Verdampfung und Abkühlung entspannt, sowie ein Verdichter 38 angeordnet, der das im unter ihm liegenden Verdampfer 37 verdampfte Kältemittel einsaugt und es verdichtet, wobei dessen Temperatur entsprechend dem Verdichtungsgrad steigt. Der Verdampfer 37 und der Verdichter 38 sind an sich bekannte Teile eines Küh 1 aggregatjMCs, zu denen als drittes noch ein Kondensator gehört, auf den noch eingegangen wird. Am Boden der Kühlkammer 3 befindet sich eine Wanne 39 zum Sammeln von an der Oberfläche des Verdampfers 37 gebildetem Kondenswasser/. Diese Wanne ist mit einem Rohrstutzen (nicht gezeigt) versehen, durch den das gesammelte Wasser abfliessen kann.
Die Wärmekammer 4 ist am oberen Ende der Rückwand 5 des Gehäuses mit einem Anschlußstutzen 41 zur Verbindung mit der Aussenluft versehen. In der Vorderwand 42 des Gehäuses weist die Kammer 4 in der Nähe des Bodens eine öffnung 43 auf, die mit einem
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Lamellengitter zur Lenkung des Luftstroms versehen ist. In dem Anschlußstutzen 41 sind ein auswechselbarer Staubfilter 44 und ein durch einen umkehrbaren Elektromotor (nicht gezeigt) angetriebener Ventilator 45 angeordnet. In einer Drehrichtung saugt der Ventilator 45 zu wärmende Aussenluft ein, in der anderen
den Stutzen
Richtung fördert er durch stxBxfeäffiUflRg 41 verbrauchte Raumluft ab, wobei die öffnung 43 dem Einsaugen der verbrauchten Raumluft dient. Ferner ist vor dem Anschlußstutzen 41 ein elektrisches Vorwärm-Heizelement 46 angeordnet.
Auch in der Öffnung 43 ist ein auswechselbarer Filter 47 vorgesehen. Die Wärmekannr.er 4 enthält von oben nach unten, also zwischen dem Anschlußstutzen 41 und der öffnung 43, einen nach dem Prinzip der Kapillarität arbeitenden ersten Befeuchter 48 aus parallelen Platten, die in eine Wasserwanne 49 tauchen, die mit der Wanne39 der Kühlkammer 3 verbunden ist, dann den schon erwähnten Kondensator 50 des Kühlaggregats, in den das in dem Verdichter 38 verdichtete Kältemittel geleistet wird und in dem das verdichtete und verhältnismässig warme Kältemittel unter Wärmeabgabe kondensiert, dann einen zweiten Befeuchter 48'(vom gleichen Typ wie der erste Befeuchter 48), der in eine Wasserwanne 49' taucht, die mit der Wasserwanne 39 des Kühlteils verbunden ist, und schliesslich vor der öffnung 43 ein von einem nicht gezeigten Raumthermostaten gesteuertes elektrisches Heizelement 48' zum zusätzlichen Heizen der durch die Öffnung 43 in den Raum eingeblasenen, am Kondensator 50 schon angewärmten Luft. Von dem Ansaugstutzen 41 führt ein Schacht 51 zu dem ersten Befeuchter
Die den Verdichter 38 mit dem Kondensator 50, diesen mit dem Verdampfer 37 und schliesslich diesen mit dem Verdichter 38 in geschlossenem Kreislauf verbindenden Rohrleitungen sind nicht dargestellt; sie durchsetzen möglichst luftdicht die die Wärmekammer 4 von der Kühlkammer 3 trennende Zwischenwand 2.
An einer der Seiten des Gerätes, z.B. an der Vorderwand 42 der Wärmekammer 4, ist ein Schaltbrett 60 angeordnet, das den schon erwähnten Raumthermostaten aufweist, mittels dessen die Solltemperatur im Raum eingestellt wird. Dieser Thermostat schaltet
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die Stromversorgung des Heizelements 46' sowie des Verdichters ein und aus. Er steuert auch die Drehrichtung der Ventilatoren. Die Kontakte des Raumthermostaten sind parallel geschaltet. Für die Drehrichtungen der Ventilatoren sind nur zwei Schaltstellungen vorgesehen, eine Abschaltmöglichkeit besteht nicht. Für die Stromversorgung des Heizelements 46' und des Verdichters 38 sind drei Schaltstellungen vorhanden: eine Einschaltstellung für den Verdichter 38 allein, eine ändere für den Verdichter und das Heizelement zusammen, und eine Ausschaltstellung, in der weder der Verdichter noch das Heizelement 46' unter Spannung stehen. An dem Schaltbrett 60 befinden sich ferner/ftSuptschalter, mit dem das Klimagerät ein- und ausgeschaltet werden kann, zwei Leuchten zur Anzeige der Arbeitsweise des Klimageräts (Kühlung oder Heizung) und schliesslich eine Leuchte, die den Betrieb des Vorwärm-Heizelements anzeigt.
Das Vorwärn-Heizelement 46 wird von einem an sich bekannten, nicht dargestellten Temperaturfühler gesteuert, der es gestattet, die Wärmeleistung diese Heizelements durch elektronische Bauteile zu regulieren, und das Vorwärm-Heizelement 46 erst dann einschaltet, wenn die Temperatur der durch die Öffnung 41 eingesaugten Aussenluft einen vorgegebenen, je nach den klimatischen Verhältnissen einzustellenden W:ert, z.B. +50C, unterschreitet.
Die in Fig. 4 dargestellte Halterung ist ein an einer Mauer 101 sitzender, aus Profilen 102 bestehender Rahmen 100. Die Grosse des Rahmens entspricht derjenigen der Rückwand 5 des Gehäuses Der Rahmen 100 ist mit zwei teleskopischen Stutzen 103 und 104 versehen, die es erlauben, das Gehäuse 1 an Mauern verschiedener Dicken zu installieren. An ihrem nach aussen gerichteten Ende weisen die Stutzen jeweils einen Regenschutz 106 sowie einen an sich bekannten Strömungsregler 105 auf, der die eingesaugte Luftmenge unabhängig vom herrschenden Winddruck konstant hält. Die Stutzen 103 und 104 sind so dimensioniert und angeordnet, dass bei Ansetzen des Klimageräts an den Rahmen 100 die Anschlußstutzen 31 und 41 passgenau in die Stutzen 103 und 104 eingreifen. An den Profilen 102 des Rahmens 100 sitzen mit einem Innengewinde versehene Aufnahmeorgane, z.B. Muttern 107, in die
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zur Befestigung des Klimageräts entsprechende Schraubbolzen eingeschraubt werden können.
Damit das Klimagerät im Betrieb möglichst geräuscharm bleibt, sind seine senkrechten Wände und seine Decke innen mit einem schalldämpfenden Material ausgekleidet.
Zur Kühlung des Raumes wird durch den Anschlußstutzen 31 Aussenluft in die Kühlkammer 3 eingesaugt und durch deren öffnung 33 in den Raum geblasen, während durch die öffnung 43 verbrauchte Raumluft in die Wärmekammer 4 gesaugt wird und durch deren Anschlußstutzen 41 nach aussen abgeführt wird. ur, In der Kühlkammer 3 kühlt sich die wärme Ausseilluft z.B./ 100C ab, während sie den Verdampfer 37 umströmt. Dabei kondensiert an der Oberfläche des Verdampfers ein Teil ihrer Feuchtigkeit; das Kondenswasser tropft in die darunter befindliche Sammelwanne 39.
In der Wärmkammer 4 kühlt die hindurchgesaugte Raumluft den Kondensator 50.
Zur Erwärmung des Raums wird umgekehrt die Aussenluft durch die Wärmekammer 4 hindurch eingeführt und die Raumluft durch die Kühlkammer 3 hindurch abgeführt.
Die Luft umströmt in der Wärmekammer 4 zunächst das Vorwärm-Heizelement 46, das eine Leistung von z.B. 400 W hat und z.B. dann eingeschaltet wird, wenn die Aussenluft eine Temperatur unter +50C hat. Die Luft strömt dann durch den Schacht 51 zum ersten Befeuchter 48 und wird darauf am Kondensator 50 erwärmt, wo ihre Temperatur z.B. +300C erreicht. Sie strömt dann weiter durch den zweiten Befeuchter 48' und das diesem nachgeschaltete Heizelement 46' und schliesslich durch die öffnung 43 in den Raum. Das Heizelement 46' hat z.B. eine Leistung von 800 V.1 und wird bei Bedarf von dem Raumthermostaten eingeschaltet.
Die gewärmte Aussenluft vermischt sich dann mit der Raumluft und wird später durch die mit dein Filter 36 versehene öffnung 33 in die Kühlkammer 3 eingesaugt, wo sie erst den Verdichter 38 Um*- strömt, der ihre Temperatur etwas erhöht, und dann den Verdampfer 37, an den sie einen grossen Teil ihrer Kalorien abgibt, und wird schliesslich von dem Ventilator 35 durch den Anschlußstutzen 31
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hinausgeblasen. Die auf diese Weise rückgewonnenen Kalorien werden durch das Kältemittel vom Verdampfer 37 zum Kondensator übertragen.
In einem Raum mit einem Volumen von ca. 30 m^ wurden Versuche durchgeführt mit einer Kühlteilleistung (Kühlkammer 3) von 700 Fg/Std*, einer Warmteilleistung (Wärmekammer 4) von 1000 Kcal/Std., einem Verdichter von 3/8 PS, einem Vorwärm-Heizelement 46 von 400 W und einem Heizelement 46' von 800 W. Diese Versuche, die bei Aussenlufttemperaturen zwischen -100C und +32Oc vorgenommen wurden, ergaben durchaus zufriedenstellende Ergebnisse. Die verwendeten Plattenbefeuchter haben eine Hygroskopie zwischen 0,35 und 0,60 aufrechterhalten. Selbstverständlich können diese Leistungswerte entsprechend dem Volumen des zu klimatisierenden Raumes grosser bzw. kleiner gewählt werden. Unter günstigen Klimaverhältnissen, d.h. in warmen Gegenden, kann auf die Heizelemente verzichtet werden.
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Claims (15)

  1. - 9 Patentansprüche
    (1. !klimagerät zur Aufstellung in einem Raum und Verbindung mit der Aussenluft, das ein elektrisches Heizelement und ein Kühlaggregat mit einem Kühlelement und einem wärmeabgebenden Wärmetauscher aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (37) von einer ersten Kammer (3) umschlossen ist und der Wärmetauscher (50) von einer zweiten Kammer (4) umschlossen ist und die beiden Kammern (3;4) je einen Anschlußstutzen (31;41) zur Verbindung mit der Aussenluft und je eine Öffnung (33;43) zu dem Raum hin aufweisen und mit Ventilatoren (35;45) derart versehen sind, dass bei Heizbetrieb Aussenluft durch die zweite Kammer (4) hindurch in den Raum eingeführt und Raumluft durch die erste Kammer (3) hindurch abgeführt wird und bei Kühlbetrieb Aussenluft durch die erste Kammer (3)hindurch in den Raum eingeführt und Raumluft durch die zweite Kammer (4) hindurch abgeführt wird.
  2. 2. Klimagerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (3) den Anschluß (31) zur Verbindung mit der Aussenluft unten und die Öffnung (33) zum Raum hin oben und das Kühlelement (37) dazwischen aufweist und die zweite Kammer (4) den Anschluß (41) oben und die Öffnung (43) zum Raum hin unten und den Wärmetauscher (50) dazwischen aufweist.
  3. 3. Klimagerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem durch eine Zwischenwand (2) in die beiden Kammern unterteilten Kasten (1) besteht, der in einer Rückwand (5) die beiden Anschlüsse (31;41) für die Verbindung mit der Aussenluft aufweist, dessen zweite Kammer (4) die Öffnung (43) zum Raum hin in einer Vorderwand (42) aufweist und dessen erste Kammer (3) die Öffnung (33) in einer Decke (32) aufweist.
  4. 4. Klimagerät nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Kammer ferner ein elektrisches
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    Heizelement (46') angeordnet ist.
  5. 5. Klimagerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Kammer (4) ferner ein elektrisches Vorwärm-Heizelement (46) nahe dem genannten Anschluss (41) angeordnet ist.
  6. 6. Klimagerät nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Kammer (4) der Wärmetauscher (50) zwischen dem Befeuchter (48) und einem zweiten Befeuchter (48') angeordnet ist, worauf das elektrische Heizelement (40) folgt.
  7. 7. Klimagerät nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Kammer (3) ferner ein zum Kühlaggregat gehörender Verdichter (38) , vorzugsweise über dem Kühlelement (37) , angeordnet ist.
  8. 8. Klimagerät nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kammern (3;4) unten Kondenswassersammelwannen (39;49;49') aufweisen und die Wannen der verschiedenen Kammern (3;4) miteinander verbunden sind.
  9. 9. Klimagerät nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilatoren (35;45) an oder in den beiden genannten Anschlüssen (31;41) z.ur Verbindung mit der Aussenluft angeordnet sind und in der Drehrichtung umkehrbar sind.
  10. 10. Klimagerät nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass an den beiden öffnungen (33;43) zum Raum hin jeweils ein den Luftstrom lenkendes Lamellengitter angeordnet ist.
  11. 11. Klimagerät nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Anschlüsse (31;41) und/oder öffnungen (33;43) mit Staubfiltern (34;44;36;47) versehen sind.
    - 11 -
  12. 12. Klimagerät nach einem der Ansprüche 4-11, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Heizelement (46') durch einen Raumthermostaten steuerbar ist.
  13. 13. Klimagerät nach einem der Ansprüche 5-12, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Vorwärm-Keizelement (46) durch einen Temperaturfühler für die Aussenluft steuerbar ist.
  14. 14. Klimagerät nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchströmungsrichtung der Kammern (3;4) durch den Raumthermostaten steuerbar ist.
  15. 15. Klimagerät nach einem der Ansprüche 1-14, gekennzeichnet durch einen an einer Aussenwand (101) zu befestigenden Halterahmen (100), der zwei teleskopische Stutzen (1O3;1O4) zum Hindurchstecken durch entsprechende Ausnehmungen in der Wand (101) aufweist und an den das Klimagerät unter Verbindung der genannten Anschlüsse (31;41) mit den Stutzen (103; 104) ansetzbar ist.
    ρ η α Q 1 π / ρ ? ρ, f;
    Leerseite
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