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Luftaustrittsvorrichtung für Lüftungs- und Klimaanlagen Die Erfindung
betrifft eine Luftaustrittsvorrichtung für Lüftungs- und Klimaanlagen unter Verwendung
von regelbaren Schlitzauslässen, mit exzentrisch gelagerten, drehbaren Walzen als
Luftstrahisteuerelemente.
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Luftungstechnische Anlagen werden mit dem Ziel eingebaut, die Hygiene
und den Komfort in Aufenthaltsräumen, also die unmittelbaren Umweltbedingungen,
zu verbessern.
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Bei zunehmender Energieknappheit muß gleichzeitig ein minimaler Energieeinsatz
Berücksichtigung finden.
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Es ist bekannt, daß bei herkömmlichen Klimaanlagen aie Ventilatorleistung
am gesamten Energiebedarf erheblich beteiligt ist. Der Anteil der Ventilatorleistung
kann bis zu 50 % des Gesamtenergiebedarfs betragen. Eine Einsparung an Ventilatorleistung
ist jedoch nur dann möglich, wenn durch kleinere Volumenströme die Werte für die
Konditionierung ( z. 8. Temperaturdifferenzen für Kühl- und Heizlast ) der Zuluft
erhöht werden. Zu beachten ist jedoch hierbei, daß die physikalischen Komponenten
wie Lufttemperatur, Bewegungsintensität der Luft, Luftfeuchtigkeit und Luftreinheit
innerhalb der Behaglichkeitsgrenzen bleiben. Hieraus ergeben sich Probleme, bei
deren Lösung den Luftauslässen eine maßgebliche Bedeutung zukommt. Wie die Erfahrungen
und Entwicklungen der letzten Jahre gezeIgt haben, kann mit den herkömmlichen tan3entiaJen
Raumluftführungssystemen eine Verringerung des Leistungsbedarfs bei gleichzeitiger
genügender Konditionierung der Zuluft unter Beachtung
derBehaglichkeitsgrenzen
nicht erreicht werden.
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Ein tangentiales Luftführungssystem bildet einen ebenen, sich an eine
beliebige Raumwand anlegenden Luftstrahl, beispielsweise mit Linear- oder Radialauslässen,
welche entsprechende Raumluftwalzen erzeugen.
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Die bisher eingesetzten Luftauslässe bewirken in Abhängigkeit von
der Einbausituation, von der Luftstrahlrichtung und der Raumgeometrie negative omfortreaktionen,
hervorgerufen durch zu hohe Luftgeschwindigkeiten in der Aufenthaltszone. Wird de
Luftgeschuindigkeit herabgesetzt, ergibt sich durch geringen Impulsfluß (Massenstrom
der Luft multipliziert mit der Geschwindigkeit) eine Sektorenbildung von kalter
und warmer Luft, die ebenfalls zu negativen Komfortreaktionen führt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Luftaustrittsvorrichtung
der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, mit der die vorgenannten Nachteile vermieden
werden, insbesondere die Strahlgeschwindigkelt so verringert wird, daß sie innerhalb
der Aufenthaltszone bewohnter Räume unterhalb von Grenzwerten nach DIN 1946 liegen.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß die Schlitzauslaßelemente
zur Bildung kreisförmiger Ausblaswirbel'amnern sternförmig um eine gemeinsame Zentrumsachse
angeordnet sind.
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Mit der erfindungsgemäß gestalteten Luftaustrittsvorrichtung werden
an jedem der Schlitzauslässe Strahlumlenkungen um 90 in zwei Richtungen ermöglicht.
Dadurch wird die Zuluft innerhalb der Ausblaswirbelkammer mit einem Drall versehen,
der dazu
führt, daß zusätzlich Raumluft in das Wirbelkammerzentrum
gesaugt wird. Die Raumluft vermischt sich innerhalb der Wirbelkammer mit der Zuluft.
Dieser Prlmärinduktion folgt eine Sekundärinduktion beim Austritt der mit Raumluft
gemischten Zuluft aus der Wirbelkammer. Beim Austritt aus der Wirbel kammer hac
das aus Zuluft und Raumluft bestehenoe Gemisch ebenfalls eine starke Rotationskomponente,
die dann zu der Sekundärinduktion führt. Durch die in der irbelkammer erzielte hohe
Primärinduktion wira es cegenüber bekannten Systemen ermöglicht, mit höheren Temperaturdifferenzen
der Zuluft zu arbeiten. Dadurch kann der Volumenstrom der Zuluft reduziert werden,
was gleichbedeutend mit einer Leistungsersparnis am Ventilator ist.
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Die Schlitzauslaßöffnungen können sowohl nach innen als auch nach
außen gerichtet sein, so daß sich im ersten Fall eine säulenförmige Ausblaswirbelkammer
ergibt, während bei radial auswärts geric>.ttten Schlitzauslaßöffnungen in Verbindung
mit einem Lenkschirm eine ringförmige Wirbelkammer entsteht. Bei einer säulenförmigen
Wirbelkammer tritt also die Zuluft radial von außen nach innen durch die Schlitzauslässe
in die säulenförmige Wirbelkammer ein, während bei radial nach außen weisenden Schlitzauslässen
die Zuluft zentral zugeführt und durch die Schlitzauslässe radial auswärts in die
ringförmige Wirbelkammer eintritt.
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Weitere Merkmale zur vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes
sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung rein
schematisch dargestellt und nachstehenj erläutert. Es zeigen:
Abbildung
1: eine Luftaustrittsvorrichtung mit zentral nach innen gerichteten Auslaßschlitzen;
Abbildung 2: den Strömungsverlauf von Zu- und Raumluft der Vorrichtung gem. Abb.
1; Abbildung 3: die Anordnung einer höhenverstellbaren Trennscheibe für eine säulenförmige
Wirbelkammer; Abbildung 4: die Anordnung einer Lochblechscheibe am äußeren Ende
der Wirbelkammer; Abbildung 5: die Anordnung einer Ringstauscheibe am äußeren Ende
der Wirbelkammer; Abbildung 6: die schematische Darstellung vershicdener Austrittsrirhtungen
des drallbehafteten Luftstrahls nach der Primärinduktion aus der säulenförmigen
Wirbelkammer; Abbildung 7: die Anordnung der Schlitzauslässe mit radial nach außen
weisenden Öffnungen zur Bildung einer ringförmigen Ausblaswirbelkammer; Abbildung
8: die schematische Darstellung des Strömung -verlaufs der Zuluft durch die Schlitzauslässe
gem.Vorrichtung nach Abb. 7 und den Verlauf der Primärinduktion durch angesaugte
Raumluft; Abbildung 9: die Anordnung einer mit Durchlaßöffnunqen versehenen Scheibe
zur Regelung aer zentralen Zuströmung von Zuluft unmittelbar in die säulenförmige
Ausblaswirbelkammer; Abbildung 101: die Ausbildung eines Drallkegels der die säulenförmige
Wirbelkammer verlassenden Luft nach der Primärinduktion und Abbildung lll: die Ausbildung
eines Drallkegels größerer Breite der die säulenförmige Wirbelkammer verlassenden
Zuluft nach der Primärinduktion.
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Gemäß Abbildung 1 sind auf einer ringförmigen Tragplatte mit einem
zylindrischen Einsatz 2 mehrere Schlitzauslaßelemente 3 sternförmig so an3eordnet,
daß ihre Auslaßöffnungen 4 radial nach inner. weisen.
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Innerhalb aer Schlitzauslaßelemente 3 sind regelbare Walzen 5 angeordnet,
welche durch ihre Umströmung zu einer Zirkulationsbewegung der Luft führen und damit
elne Strahlumlenkung an der Walze von mehr als 90° ermöglichen. Durch die gehäuseartige
Einfassung der Walzen 5 mit den Öffnungen 4 wird eine weitergehende Umlenkung des
Zuluftstrahls über 90° hinaus vermieden und dadurch die gesamte Luft in die säulenförmige,
durch den Einsatz 2 gebildete Wirbelkammer 6 geführt. Dabei legen sich die aus den
Öffnungen 4 austretenden Luftstrahlen an die Wandung des Einsatzes 2 an und führen
zu einer Drallbewegung 7 der gesamten, aus allen Schlitzauslaßelementen 3 austretenden
Zuluft. Dieser Drall ist der Richtung der einzelnen aus den Schlitzauslaßelementen
3 austretenden Luftstrahlen 8 entgegengesetzt gerichtet.
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Die eigentliche Schlitzauslaßebene 9 eines jeden Schl.tzauslaßelements
3 befindet sich nicht in cer Ebene der Auslaßöffnungen 4, sondern in Strömungsrichtung
der Zuluft vor den Walzen 5. Damit entspricht die Wirkung des einzelnen Schlitzauslaßelements
dem Gegenstand der DE-PS 27 39 370.
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Bei einer Änderung der Stellung der Walzen 5 kann die Ablenkung soweit
geändertawerden,daß sie entgegengesetzt zur dargestellten Strahlumlenkung 8 gerichtet
ist Die Luftauslaßelemente 3 sind an ihrem äußeren Umfang durch ein Gehäuse 10 (Abb.
2) umgeben und nach oben durch eine Platte II als oberer Abschluß der Wirbelkammer
6 abgedeckt.
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Die Zuluft 12 gelangt vom Einlaß 13 an die radiale Außenseite der
Schlitzauslaßelemente 3, durchströmt
diese in radialer Richtung
nach innen und erhält durch die Walzen 5 einzelne Drallkomponenten 8, die innerhalb
der Wirbelkammer 6 zu einem Gesamtdrall 7 der bewegten Luftmenge führen. Dabei entsteht
im Kern des Dralls ein Unterdruck, der zu einem Ansaugen von Raumluft 14 fuhrt,
welche innerhalb der Auslaßwirbelkammer 6 der Zuluft beigemischt wird. Dieser Vorgang
kann als Primärinduktion innerhalb der Wirbelkammer bezeichnet werden. Die drallförmig
bewegte Luftmenge 7 tritt mit einer Umlenkung bis zu 900 aus der Wirbelkammer aus.
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Der Raum zwischen dem Gehäuse 10 und den Luftauslaßelementen 3 bzw.
der Wirbelkammer 6 bildet die Zuluftkammer 15 Zusätzlich zur Verstellung der Walzen
5 als Luftlenkelemente zur Richtungsänderung des rotationssymetrlschen Luftdralls
7 von vertikaler in horizontale Richtung mit beliebigen Ausblaswinkeln, wie dies
insbesondere In Abb. 6 dargestellt ist, können eine in Längsrichtung der Auslaßirbelkammer
höhenverstellbare Trennscheibe.16, eine am äußeren Ende der Auslaßwirbelkammer angeordnete
Lochblechscheibe 17, sowie eine gleichfalls am äußeren Ende der Auslaßwirbelkammer
angeordnete Ringstauscheibe 18 vorgesehen werden.
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Mit Hilfe der verstellbaren Trennscheibe 16, kann die Auslaßwirbelkammer
6 verkleinert und damit die axiale Ausströmgeschwindigkeit verringert werden.
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Die Lochblechplatte 17 bewirkt ein Aufplatzen des Wirbels oder Dralls
7 infolge eines Druckanstiegs in Strömungsrichtung. Ein Aufplatzen des Wirbels durch
eine Widerstandserhöhung in Strömungsrichtung kann auch zusätzlich durch einen mechanischen
Einfluß der Ringstauscheibe 18 erreicht werden.
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Es gibt durch Einzelanwendung der vorgenannten Möglichkeiten bzw.
in Kombination miteinander zahlreiche
Eingriffsmöglichkeiten zur
Steuerung des aus der Wirbelkammer austretenden Wirbels bzw. Dralls 7.
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Bei der Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes nach aen Abbildungen
7 und 8 sind die baulichen Verrältnisse rn Vergleich zu der Ausführungsform nach
den Abbildungen 1 und 2 umgekehrt gestaltet, die physikalischen Wirkungen sind jedoch
unter kinetischer @"kehrung die gleichen. Die Zuluftkammer 15 ist zertral säulenförmig
gesteltet, während die Wirbelkamme@ 6 ringförmig ausgebildet ist. Die einzelnen
Luftauslaßelemente 3 sind wieder sternförmig,jedoch mit ihren Auslaßöffnungen 4
radial nach außen gerichtet. DXe 4breckung der Wirbelkammer .5 liegt nunmehr an
ihrem @nteren, d. h. dem zu belüftenden Raum zugewandten Ende.
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Die Wirbelkammer 6 ist von einem Ablenkschirm 18 umführt. Dieser ist
in Richtung der Doppelpfeile 9 höhenverstellbar ausgebildet und kann an den der.
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Luftauslaßelementen 3 zugewandten Seiten mit einem schelldämpfenden
Material 20 ausgekleidet sein. Dadurch wird eine hohe Luftstrahlaustrittsgeschwindigkeit
aus den Öffnungen der Auslaßelemente 3 ermöglicht @nd ein breites Einsatzspektrum
gewährleistet.
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Diese Anordnung erlaubt es erstmalig, schalldämmende Maßnahmen Im
Bereich des Luftstrahls nacn seinem A'jstritt aus den Auslaßöffnungen zu ergreifen.
Unterschleoliche Dämmstoffe gestatten es, den vielfältigsten akkustischen Anforderungen
gerecht zu werden, ohne auf lufttechnische Erfordernisse Rücksicht nehmen zu müssen.
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Zusätzlich zu den in den Abbildungen 3 bis 5 gezeigter Maßnahmen kann
durch die Verwendung von Lochblechscheiben 23 in Verbindung mit entsprechenden Öffnungen
am zuluftseitigen Ende der Wirbelkammer 6 eine Zentralstrommengenregulierung vorgenommen
weden. Durch mehr oder weniger umfangreiches axiales einblasen von
Zuluft
unmittelbar in die Wirbelkammer 6 kann die Drallkomponente 7 entsprechend den bisher
gezeigten Änderungsmöglichkeiten beeinflußt werden. Dadurch wird die für den Leistungsanteil
des Ventilators wichtige Primärinduktion von Zuluft mit Raumluft innerhalb der Wirbelkammer
entscheidend beeinflußt.
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