DE2653776C2

DE2653776C2 - Verfahren zur zugfreien Belüftung von Räumen

Info

Publication number: DE2653776C2
Application number: DE19762653776
Authority: DE
Inventors: Walter Dr.-Ing. Moog; Werner 5100 Aachen Müller; Frank Dr.-Ing. 5102 Würselen Sodec
Original assignee: H Krantz GmbH and Co
Current assignee: H Krantz GmbH and Co
Priority date: 1976-11-26
Filing date: 1976-11-26
Publication date: 1986-05-28
Also published as: DE2653776A1

Description

kenkühlung mit Zuluft durchgeführte erfindungsgemä-8e Verfahren näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Graphik und

F i g. 2 ein Anlagenschema.

Ein Raum verfügt über eine lichte Höhe bis zur Zwischendecke von 2,35 m und eine Grundfläche von 87 m². Ober dem Deckenhohlraum befindet sich ein Flachdach. Die maximale Kühllast des Raumes betrage 6470W. Die zwei Hauptanteile der Kühllast sollen sein:

a) Beleuchtungswärme mit 2500W (Voraussetzung: 40% der Beleuchtungswärme werden vom Abluftvolumenstrom abgeführt);

b) Transmissionswärme durch Dach und Zwischendecke in Höhe von 1350 W.

10 Luftvoiumenstrom V₀ am Eintritt mit 3500 m^s/h wählen, muß die Lufttemperatur fiu, am Eintritt 13,70⁰C sein. Bei einem Luftvolumenstrom V₀ am Eintritt von 4500 m³/h ist die Lufttemperatur i?to am Eintritt auf 143⁰CzU halten.

Bei dem in der Graphik angegebenen Luftvolumenstrom von 1500 m³/h ist bereits der Wärmeaustausch zwischen Abluft und Zuluft innerhalb der Decke berücksichtigt

In F i g. 2 ist das vorstehend durchgerechnete Beispiel als Anlagenschema dargestellt

Je nach dem verwandten Baumaterial ist der Strahlungsaustausch zwischen dem Dach und der Zwischendecke so gering, daß er vernachlässigt werden darf.

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Unter der Voraussetzung einer maximalen Temperaturdifferenz zwischen Raum- und Zuluft von 8 K sind 2400 m³/h Zuluft zur Deckung der gesamtem Kühllast erforderlich. Daraus errechnet sich ein Luftwechsel von 11,7 h-¹. Als Luftzuführungselemente sind Induktionsschienen vorgesehen. Bei der Raumhöhe von 2,35 m ist eine zugfreie Raumluftströmung mit den ll,7fachen Luftwechsel nicht mehr zu gewährleisten. Der Luftwechsel soll daher bei dieser Raumhöhe möglichst nicht über 7 h~' liegen. Aus dieser Forderung errechnet sich ein Zuluftvolumenstrom von 1500 m³/h. Damit kann man jedoch nur eine Kühllast von 4047 W decken, also 2423 W zuwenig.

Es wird daher über die Zwischendecke ein größere¹· Luftvolumenstrom geleitet, als für den Raum vorgesehen, ist Von dem insgesamt zugeführten Volumenstrom wird im hier beschriebenen Zahlenbeispiel ein Zuluftvolumen von 1500 m³/h dem Raum durch die Induktionsschiene zugeführt, während der Rest, der zur Decken- kühlung dient, am anderen Ende der Decke wieder abgesaugt wird. Die Luft, die zwischen dem Dach und der Zwischendecke strömt, nimmt durch Konvektion sowohl vom Dach als auch von der Zwischendecke Wärme auf. Durch die richtige Auswahl des Gesamtluftvolumenstroms ist es daher in Abhängigkeit von den Wärmewiderständen des Daches und der Zwischendecke möglich, den entsprechenden Teil der Raumkühllast mit dem als Kühlmittel dienenden Luftstrom unmittelbar abzuführen.

Aus den an sich bekannten theoretischen Grundlagen läßt sich quantitativ bestimmen, wie groß der Gesamtvolumenstrom gewählt werden muß, um den entsprechenden Teil der Kühllast durch die Deckenkühlung abzuführen und wie dadurch die Temperatur der Luft, der Zwischendecke und des Daches beeinflußt wird und schließlich, welche Parameter bei diesem Kühlvorgang eine Rolle spielen.

Es läßt sich errechnen, daß durch einen Luftvo'umenstrom Vo von 4200 m³/h mit einer Lufttemperatur &u, am Eintritt in die Decke, wenn von dem Luftvolumenstrom Vo 1500 m³/h an Zuluft V_Zu in den vorgegebenen Raum eingeblasen werden, nicht nur die gesamte Raumkühllast gedeckt wird, sondern der Raum bereits um 105 W zu stark gekühlt würde.

Aus der in der Zeichnung F i g. 1 dargestellten Graphik kann man für das vorbeschriebene Berechnungsbeispiel unmittelbar die Überschreitung oder Unterschreitung der Kühllast in W bei verschiedenen Luftvolumenströmen V₀ und Lufteintrittstemperaturen ϋ- _Lo ablesen bzw. in Abhängigkeit von der Eintrittstemperatur u-u, den erforderlichen Volumenstrom V₀ zur Dekkune der Raumkühllast bestimmen. Will man z. B. den Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch: Verfahren zur zugfreien Belüftung von Räumen durch Verminderung des zur Deckung der gesamten Kühllast an sich erforderlichen stündlichen Luftwechsels, wozu die Raumabdeckung auf der dem Raum abgewandten Seite mit einem Kühlmedium beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß von einem als Kühlmedium dienenden Luftvolumenstrom ein Teil durch die Raumabdekkung hindurch dem Raum als Zuluft zugeführt und ein über die Raumabdeckung geleiteter Teil nach einer Wärmeaufnahme unmittelbar abgeführt wird. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zugfreien Belüftung von Räumen durch Verminderung des zur Deckung der gesamten Kühllast an sich erforderlichen stündlichen Luftwechsels, wozu die Raumabdeckung auf der dem Raum abgewandten Seite mit einem Kühlmedium beaufschlagt wird. Die Kühllast eines Raumes setzt sich im allgemeinsten Fall aus folgenden Anteilen zusammen:

1. innere Raumlasten, wie
Beleuchtungswärme,
Maschinenwärme,
Personenwärme;

2. äußere Raumlasten, wie
Wärmeentwicklung infolge Sonneneinstrahlung,
Transmissionswärme.

Im Falle der Klimatisierung eines Raumes wird im Normalfall Zuluft mit Untertemperatur von 7—12 K gegenüber der Raumtemperatur dem Raum über geeignete Luftauslässe zugeführt. Aus folgender Gleichung läßt sich dabei der erforderliche Zuluftvolumenstrom zur Deckung der Kühllast ermitteln:

worin:

P-C₁₁-Ad

Zuluftvolumenstrom
Kühllast
Dichte der Luft
spezifische Wärmekapazität
Temperaturdifferenz zwischen Raum- und Zuluft

bedeuten.

Nun ist es hinreichend bekannt, daß man in Komforträumen bis zu einer Raumhöhe von etwa 3,5 m einen Raumluftwechsel von 10 h-' (vgl. DIN E-1946/4) ohne Beeinträchtigung der Behaglichkeit nicht wesentlich überschreiten kann. Bei größeren Raumluftwechselzahlen treten Zugerscheinungen bei üblichen Raumtemperaturen zwischen 22 und 26⁰C auf. Das bedeutet beispielsweise für einen 3 m hohen Raum — wenn man die vorgenannte Gleichung benutzt —, daß man je m² Raumgrundfläche nur 30 m³/h Zuluftvolumenstrom einblasen darf bzw. daß man damit unter der Voraussetzung von 1OK Temperaturdifferenz zwischen Raumund Zuluft eine Wärmeproduktion von 105 W/m² abführen bzw. ausgleichen kann.

Die Praxis zeigt häufig, daß die Kühllasten erheblich größer sind und man höhere Luftwechselzahlen auf Kosten der Behaglichkeit installieren muß.

Aus der DE-OS 22 24 242 sowie der Zeitschrift »Haustechnische Rundschau«, Heft 9/1971, Seite 230 bis 235 und Heft 10/1971, Seite 262 bis 264, sowie der Zeitschrift »IKZ«, Heft 23/1970, Seite 65 bis 75, ist es bekannt. Räume gleichzeitig durch Strahlung und durch Luftzu- bzw. -abfuhr zu kühlen und zu belüften.

In der DE-OS 22 24 242 ist eine Anlage zur Temperierung, insbesondere zur Kühlung, von Räumen mit einem Rohrstrang beschrieben, der in der Baukörperschicht eines Fußbodens, einer Wand oder einer Decke anzuordnen und mit einem Wassersatz zu beschicken ist Der Wassersatz wird außer durch den Rohrstrang durch einen mit dem Rohrstrang in Reihe oder parallel geschalteten und im gleichen Raum angeordneten Wärmeübertrager mit großer äußerer Wärmeübertragungsfläche gedrückt Bei dieser Anlage strömt also das Wasser als Heiz- oder Kühlmedium zuerst durch einen Wärmetauscher und danach durch einen weiteren Wärmetauscher. In den vorgenannten Zeitschriften sind Anlagen der eingangs genannten Art beschrieben, wobei ein Teil der Kühlung durch Wasser als Kühlmedium durchgeführt wird und Wasserwärmeaustauscher in der Decke integriert sind. Die darüber hinaus erforderliche Kühlleistung wird mittels Zuluft erbracht, die in den Raum eingeblasen wird. Der Grund für diese Teilung ist darin zu sehen, daß das Wasser den Wärmeaustausch durch Strahlung (warme oder kalte Decke) übernimmt und die Zuluft die Wärmeübertragung durch Konvektion herbeiführt. Dadurch läßt sich unabhängig von der Raumlufttemperatur die Deckentemperatur beeinflussen, die ihrerseits die thermische Behaglichkeit bei gleicher Raumlufttemperatur beeinflußt. Dabei ist jedoch von Nachteil, daß zwei verschiedene Medien als Wärmeträger zum Einsatz kommen müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, das eine zugfreie Belüftung von Räumen erreicht wird, wobei der von der Zuluft nicht aufnehmbare Kühllastanteil auf einfachere Weise abgeführt werden soll, ohne daß dazu mehr als ein Wärmeträgermedium zum Einsatz kommen muß.

Ausgehend vom eingangs beschriebenen Verfahren wird zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagen, daß von einem als Kühlmedium dienenden Luftvolumenstrom ein Teil durch die Raumabdeckung hindurch dem Raum als Zuluft zugeführt und ein über die Raumabdeckung geleiteter Teil nach einer Wärmeaufnahme unmittelbar abgeführt wird.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also der Luftvolumenstrom in zwei Teile aufgeteilt, wobei ein Teil dem Raum als Zuluft zugeführt wird, während ein anderer Teil, der beispielsweise zwischen einem Dach und einer Zwischendecke strömt, durch Konvektion sowohl vom Dach als auch von der Zwischendecke Wärme aufnimmt und daraufhin unmittelbar abgeführt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zielt also nicht darauf ab, die Deckentemperatur oder das Verhältnis Strahlung/Konvektion gezielt zu beeinflussen, sondern vielmehr den Anteil des Zuluftvolumenstroms als Kühlmittel in dem Raum gering zu halten, um Zugerscheinungen zu vermeiden.
Am nachfolgenden Zahlenbeispiel wird das zur Dek-