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Bezeichnung : "Mischkammer für Klimaanlagen"
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Die Erfindung richtet sich auf eine Mischkammer für Klimaanlagen mit
einem Warmluft- und Kaltlufteintrittsstutzen, einem Mischraum und einem Mischluftaustritt.
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Klimaanlagen großer Gebäude, beispielsweise von Banken, Kaufhäusern,
Krankenhäusern, Verwaltungsgebäuden u. dergl.
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bestehen in der Regel aus einer Frischluftzufuhr zu den einzelnen
Räumen und einer Brauchluftabfuhr. Die zugeführte Frischluft kann dabei entweder
gekühlt oder erwärmt werden. Damit die in der Brauchluft enthaltene Energie zurückgewonnen
werden kann, wird ein Teil Brauchluft der Frischluft wieder zugeführt und in einem
Mischraum gemischt, bevor dieses Luftgemisch in das Verteilersystem eingeblasen
wird. Die Eintrittsstutzen der Luftströme in die Mischkammer liegen dabei in der
Regel im rechten Winkel zueinander an benachbarten Seitenflächen der Mischkammer,
Es hat sich gezeigt, daß die Mischung der sich selbst überlassenen ljuftströme innerhalb
der Mischkammer äußerst unbefriedigend ist, bzw. daß überhaupt keine Luftmischung
stattfindet, da sich die im rechten Winkel aufeinander auf laufenden Luftströme
lediglich aneinander anlegen. Dies hat zur Folge, daß am Mischkammeraustrittsstutzen
nicht nur unterschiedliche Temperaturprofile zu messen sind, sondern auch unterschiedliche
Geschwindigkeiten. So kann es zu extremen Spitzengeschwindigkeiten auf der einen
Seite des Kammeraustrittes kommen und auf der anderen Seite des Kammeraustrittes
im Extremfall zu Rückströmungen.
Nachdem die nachfolgenden Einbauten,
insbesondere Filter, auf eine mittlere Durchschnittsgeschwindigkeit und Temperatur
ausgelegt sind, kommt es gerade an dieser Stelle im System häufig zu gravierenden
Störungen. So können beispielsweise die Filter einseitig sehr schnell zusetzen oder
auch zerstört werden, Je nachdem, welche Geschwindigkeits- oder Temperaturverteilungen
am Austritt herrschen.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, welche diese
Nachteile vermeidet und sicherstellt, daß unmittelbar am Mischkammeraustritt eine
vergleichsweise gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit und zugleich eine im wesentlichen
ausgeglichene Temperatur im Luftgemisch herrscht.
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Bei einer Mischkammer für Klimaanlagen der eingangs bezeichneten Art
wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß an einem der Eintrittsstutzen
ein einen Teil des entsprechenden Luftstromes bis zu der dem Eintrittsstutzen gegenüberliegenden
Kammerwand leitendes und den gesamten, durch diesen Eintrittsstutzen eintretenden
Luftstrom, gleichmäßig über die Kammerhöhe abgebendes Einbauteil im Bereich des
Strömungsaustrittes des Jeweiligen anderen Luftstromes angeordnet ist.
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Durch das erfindungsgemäße Einbauteil wird insbesondere erreicht,
daß der durch das Einbauteil hindurchtretende und geleitete Luftstrom gleichmäßig
über die gesamte Höhe der
Mischkammer abgegeben wird. Dadurch, daß
das Einbauteil dem anderen, in die Kammer eintretenden Luftstrom praktisch im Wege
steht, wird allein durch dieses Hindernis der weitere eintretende Luftstrom verwirbelt
und dem gleichmäßig austretenden anderen Luftstrom beigemischt.
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In vorteilhafter Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß das Einbauteil
als ein im wesentlichen trichterförmiges, sich in Strömungsrichtung verJüngendes
Einbauelement ausgebildet ist, mit mindestens einer einen gleichmäßigen Luftstrom
gewährleistenden Austrittsöffnung. Damit wird einmal erreicht, daß der durch das
Einbauteil eintretende Luftstrom in Strömungsrichtung hin beschleunigt wird, so
daß eine bei einer entsprechenden Gestaltung der Austrittsöffnung gleichmäßige Abgabe
des Luftstromes über die Kammerhöhe sich mit einfachen Mitteln erreichen läßt und
zum anderen, daß das dem weiteren Luftstrom im Wege stehende Hindernis durch seine
sich verJüngende Form eine Verwirbelung gewährleistet, so daß dies der Gesamtmischung
förderlich ist.
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Als besonders zweckmäßig sieht die Erfindung in weiterer Ausgestaltung
vor, daß das Einbauteil kegelstumpfförmig ausgebildet ist, mit einer Stirnfläche
im Bereich des Strömungsaustrittes des anderen Luftstromes und mit mindestens einer
Austrittsöffnung in einer der Stirnfläche benachbarten Seitenfläche. Durch diese
Art der Gestaltung
trifft der ungefünrte Luftstrom quasi auf eine
Prallwand, die von der Stirnfläche des Einbauteiles gebildet wird und reißt beim
Umströmen des Einbauteiles die seitlich austretende, eine unterschiedliche Temperatur
aufweisende Luft des geführten Luftstromes mit sich. Hierbei ist es von Vorteil,
wenn auf beiden der angeströmten Stirnfläche benachbarten Seitenflächen Austrittsöffnungen
vorgesehen sind.
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ZweckmäRig kann vorgesehen sein, daß die Austrittsöffnung als sich
in Einströmrichtung des vom Einbauteil geführten Luftstrom verJüngende Dreiecksöffnung
ausgebildet ist. Eine derartige Austrittsöffnung läßt sich in einfacher Weise den
jeweils gewünschten Strömungsverhältnissen anpassen.
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Neben dieser dreiecksförmigen Austrittsöffnung können auch beispielsweise
kreisförmige Austrittsöffnungen vorgesehen sein, die übereinanderliegend, in den
Seitenflächen mit sich in Strömungsrichtung verringerndem Durchmesser vorgesehen
sein können.
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Um auch den auf das andere Teil auftreffenden Luftstrom beeinflussen
zu können, sieht die Erfindung vor, daß an den die Austrittsöffnungen aufweisenden
Seitenflächen des Einbauteiles Leitelemente zur Lenkung des auftreffenden und/oder
des Mischstromes vorgesehen sind. Hierbei ist es besonders zweckmäßig, die Leitelemente
so anzuordnen, daß sie in Abströmrichtung des Mischstromes sich erweiternde Kanäle
bilden. Diese Leitelemente können dabei beispielsweise
einfache
Bleche sein oder aber auch Profilelemente, z.B. sich in Strömungsrichtung vergrößernde
Keilelemente o. dergl. aus Metall oder Kunststoff.
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In besonders vorteilhafter Ausgestaltung sieht die Erfindung vor,
daß das Einbauteil aus zwei parallel nebeneinander angeordneten, im wesentlichen
kegelstumpfförmigen Einbauelementen gebildet ist. Damit wird erreicht5 daß der eintretende
Luftstrom geteilt, der auftreffende Luftstrom auf zwei sich verJüngende Prallwände
auftrifft, mit einem Mittelkanal und seitlichen Kanälen, die gegenüber der Kanmerwand
gebildet sind, so daß es zu einer sehr großen Vermischung der unterschiedlich temperierten
Luftströme kommt. Hierdurch wird praktisch ein geglättetes Temperatur- und Geschwindigkeitsprofil
am Kammeraustritt erreicht.
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Nach der Erfindung kann darüber hinaus vorgesehen sein, daß das oder
die kegelstumpfförmigen Einbauelemente einen in St römungs richtung des geführten
Luftstromes kurzen Bereich sehr starker Ströniungsquers chnittsverringerung und
einen größeren Bereich geringerer Que-rschnittsverringerung aufweist. Damit wird
erreicht, daß der in das Einbauteil eintretende Luftstrom anfänglich sehr stark
beschleunigt wird, während danach eine geringere Beschleunigung in Anströmrichtung
erfolgt, die den Abströmverhältnissen durch die Austrittsöffnung angepaßt ist.
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In der Regel werden die Temperaturen von Klimaanlagen durch die Temperatur
und Luftmenge der in die Mischkammer eintretenden Ralt- und Warmluftströme geregelt.
Dabei wurde beispielsweise hinter der Mischkammer die Temperatur gemessen und die
Vorlauftemperatur entsprechend geändert, wenn die gewünschte Temperatur nicht erreicht
wurde. Wie oben bereits ausgeführt, konnte es dabei zu extremen Fehlmessungen dann
kommen, wenn die Vermischung unvollkommen war. Dies konnte u.a. zu einem sehr hohen
Wärmebedarf fahren, was unwirtschaftlich ist. Aus diesem Grund sieht die Erfindung
in Ausgestaltung vor, daß die Größe der Austrittsöffnung von außerhalb der Mischkammer
veränderbar ist und/oder die Stellung der Leitelemente.
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Mit diesen Maßnahmen lassen sich die Strömungsverhältnisse innerhalb
der Miscbkammer den Jeweils gewünschten Anforderungen sehr genau anpas-sen, so daß
gewährleistet ik, 5 daß die nach der Mischkammer gemessene Temperatur auch im wesentlichen
den tatsächlichen Verhältnissen entspricht.
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In weiterer Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß das Einbauteil
aus Metall besteht, wobei die Einbauwände als Wärmetauscher dienen.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert. Diese zeigt in Fig. 1 einen verkleinert wiedergegebenen Ausschnitt
aus
einer Klimaanlage im Bereich einer Mischkammer und in Fig.
2 ein perspektivisch wiedergegebenes Einbauteil in vergrößerem MaBstab, gesehen
von der Abströmseite.
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Eine Nischkaniiier 1 ist mit einem Warmlufteintrittsstutzen 2 versehen
an dem eine Warmluftleitung 3,von einem nicht näher dargestellten Wärmetauscher
kommend, befestigt ist, durch die die Warmluft in Richtung des Pfeiles 4 der Mischkammer
1 zugeführt wird. Senkrecht zum Warmlufteintrittsstutzen 2 ist ein Kalteintrittsstutzen
5 an der Mischkammer 1.vorgesehen, der eine mit 6 angedeutete Kaltluftleitung mit
der Mischkammer 1 verbindet. Die Kaltluft strömt in Richtung des Pfeiles 7 in die
Mischkammer 1 ein. An der dem Kaltlufteintrittsstutzen 5 gegenüberliegenden Seite
weist die Mischkammer 1 einen Mischluftaustritt 8 auf, durch den die Mischluft in
Richtung des Pfeiles 9 dem nicht näher dargestellten Luftverteilersystem der Klimaanlage
zugeführt wird. Der Nischluftaustritt 8 ist querschnittlich etwa doppelt so groß
wie der Warmlufteintritt 2 bzw.
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der Kaltlufteintrittsstutzen 5.
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Innerhalb der Mischkammer 1 ist im dargestellten Beispiel unterhalb
des Warmlufteintrittsstutzens ein Einbauteil 10, welches sich in Richtung des Pfeiles
4 verjüngt, angeordnet. Das Einbauteil 10 ist im wesentlichen trichterförmig
bzw.
kegelstumpfförmig ausgebildet. Das Einbauteil 10 leitet den Warmluftstrom im dargestellten
Beispiel teilweise vom Eintrittsstutzen 2 bis zur gegenüberliegenden Kammer wand
11 und gibt diesen über eine5 im dargestellten Beispiel dreieckförmige Austrittsöffnung
12 ab. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, befindet sich das Einbauteil 10 im Bereich des
Kaltlufteintrittsstutzens 5. Seitlich ist das Einbauteil 10 mit Leitelementen 13
ausgerüstet.
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In Fig. 2 ist ein besonderes Ausführungebeispiel der Erfindung dargestellt,
welches in Seitenansicht der in Fig. 1 gestrichelten Kontur entspräche. Das Einbauteil
10 nach Fig. 2 besteht aus zwei parallel nebeneinander angeordneten, im wesentlichen
kegelstumpfförmigen Einbauebnenten 14. Das Einbauteil 10 ist mit einem nur angedeuteten
Flansch 15 unterhalb des Warmlufteinströmstutzens 2 mit der Mischkammer verschraubt
und erstreckt sich bis zur gegenUberliegenden Kammerwand, was nicht näher dargestellt
ist.
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Die Einbauelemente 14 weisen Je einen Bereich 16 auf, der in Strömungsrichtung
der Warmluft gesehen, den Querschnitt auf einer sehr kurzen Strecke sehr rasch verringert.
Der sich anschließende Bereich 17 ist wesentlich länger und weist eine vergleichsweise
geringere Querschnittsverjüngung über die Höhe gesehen auf, als dies bei dem Bereich
16 der Fall ist, wie sich aus Fig. 2 ergibt. Die Stirnflächen 18 der Einbauelemente
14 sind eben und parallel zu den Kammerstirnwänden
(gestrichelt
Fig. 1) und werden von der Kaltluft angeströmt. In den den Stirnflächen benachbarten
Seitenwänden 19 sind die Einbauelement-e 14 mit je einer dreieckförmigen Austrittsöffnung
12 versehen, die sich in Strömungsrichtung der Warmluft gesehen, vom Eintrittsstutzen
aus zur gegenüberliegenden Kammerwand 11 hin verjüngt. Seitlich, in Anströmrichtung
der Kaltluft 10, sind an den Seitenwänden 19 Leitelemente 13, im dargestellten Beipiel
Leitbleche, angebracht, die so gestellt sind, daß der von ihnen gebildete Kanalquerschnitt
sich in Strömungsrichtung der Kaltluf, d.h. in Richtung des Pfeiles 7 diffursorartig
erweitert Gestrichelt ist in Fig. 2 die Möglichkeit dargestellt, die Größe der Austrittsöff-nung
12 Q verände-rn, Durch den Doppelpfeil 20 ist vereinfacht die Möglichkeit angedeutet
die Leitelemente 13 zu verstellen, um so die Strömungsverhältnisse innerhalb der
Mischkammer zu verändern.
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Natürlich sind die beschriebenen Ausführungsbeipiele noch in vielfacher
Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken der Brfindung zu verlassen. So ist insbesondere
die Erfindung nicht auf die Verwendung irgendeines Materiales beschränkt und nicht
auf die Form der Einbauteile 10. Auch können statt der dargestellten zwei Leitelemente
13, mehrere Leitelemente vorgesehen sein. Auch kann, beispielsweise wenn die räumlichen
Gegebenheiten dies ermöglichen,
ein beidseitiger Warmlufteintritt
in die Mischkammer vorgesehen sein, wobei dann entsprechende Einbauteile umschlagsymmetrisch
in der Kammer angeordnet wurden können.