DE3240842A1 - Verfahren und vorrichtung zum einleiten grosser mengen zuluft in die raumluft - Google Patents

Description

BAYER AKTIENGESELLSCHAFT 5090 Leverkusen, Bayerwerk

Zentralbereich

Patente, Marken und Lizenzen Kr/bc/c

v. 1382.

Verfahren und Vorrichtung zum Einleiten großer Mengen Zuluft in die Raumluft

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einleiten großer Mengen Zuluft in einen Raum oberhalb des eigentlichen Aufenthaltsbereiches von Menschen.

Aufgrund neuer Erkenntnisse über die Gefahren beim Umgang mit toxischen, insbesondere mit karzinogenen Stoffen, wurden die zulässigen maximalen Arbeitsplatz-Konzentrationen (MAK-Werte) für viele Stoffe wesentlich, zum Teil um Zehnerpotenzen, herabgesetzt. Für immer mehr Tätigkeiten müssen die Arbeitsplätze mit Schutzeinrichtungen gegen Inhalieren und gegen Kontaminieren von Schadstoffen versehen sein, in chemischen Labors kombiniert mit Explosionsschutz, was durch sogenannte Abzüge verwirklicht wird.

-j 5 Wichtigste Schutzmaßnahme ist die Zwangsentlüftung der Arbeitsplätze bzw. der Abzüge, die nach DIN 12923 mit 400 m /h bzw. 600 m /h je m Arbeitstischlänge anzu-

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setzen ist* Bei großen Arbeitstischlängen ergibt sich dann in den Labors ein sehr hoher Luftwechsel, der aber nicht zu Belästigung der normal bekleideten Personen durch Zug infolge hoher Rauitiluf tgeschwindigkeiten führen darf. Ebensowenig darf Thermik im Raum, hervorgerufen durch Sonneneinstrahlung, Apparatewärme oder andere Ursachen, und deren Kompensation durch Einblasen relativ kühler Zuluft, zum Überschreiten zulässiger Luftgeschwindigkeiten oder der Behaglichkeitsgrenzen in der Aufenthaltszone führen. In einem Laborgebäude wechseln Räume hohen Luftwechsels mit Räumen niedrigen Luftwechsels. Alle Räume sollten mit dem gleichen Zuluftsystem ausgerüstet sein, das dann erlauben muß, die Zuluftmenge wenigstens bis zum Verhältnis 1:10 zu verändern, ohne daß Probleme der Luftführung oder gar Zugerscheinungen auftreten.

Es ist bekannt, Zuluft auf einer Mischstrecke, die nicht im Aufenthaltsbereich der Beschäftigten liegen darf, mit der Raumluft unter hoher Turbulenz zu vermischen. Hierfür wurden Lochdecken entwickelt, die insbesondere in Laboratorien eingesetzt werden.

Diese bestehen aus gelochten Deckenplatten oder aus Düsenleisten, die in Abständen so über die Deckenfläche verteilt sind, daß zwischen den Löchern oder den Lochreihen der Düsenleisten sehr viel Platz ist, damit die Raumluft zunächst nach oben auf diesen freien Deckenbereich zuströmen kann, um dann vom Sog der Zuluftstrahlen erfaßt und nach unten mitgerissen zu werden. Dabei mischen sich Zuluft und Raumluft, und

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gleichzeitig wird die Geschwindigkeit der Zuluft abgebaut. Die Zuluftstrahlen werden meist durch runde Löcher von ca. 6 mm Durchmesser mit 2 bis 3 m/sec in den Nutzraum eingeblasen. Der Flächenanteil der Löcher an der Decke liegt in der Größenordnung 1 bis 5 %.

Diese Einrichtung erlaubt höchstens ca. 30-fachen Luftwechsel, wenn bei Luftführung von oben nach unten die für Arbeitsräume geltende Bedingung "zugfreie Belüftung" erfüllt werden soll. Werden alle Arbeitsflächen

^g in Laboratorien, in denen mit gesundheitsgefährdenden Stoffen umgegangen wird, gemäß den Forderungen des Arbeitsschutzes belüftet bzw. entlüftet, ergeben sich jedoch häufig deutlich höhere Luftwechsel. Für diese größeren Luftwechsel sind höhere Geschwindigkeiten der durch die Lochdecke eintretenden Zuluftstrahlen nötig. Das bewirkt zu hohe Raumluftgeschwindigkeiten in der Aufenthaltszone und zusätzlich die Ausbildung einer Luftwalze im Raum, die auch die Aufenthaltszone erfaßt. Die Luftwalze verstärkt die Zugerscheinung; sie kann außerdem Luft aus geöffneten Abzügen heraussaugen. Je mehr Strömungsenergie dem Raum zugeführt wird, umso eher bildet sich diese Raumluftwalze mit ihren negativen Folgen.

Die Abhängigkeit von Lochdurchmesser, Lochzahl, Deckenhöhe und Zuluftgeschwindigkeit untereinander ist bei der Lochdecke groß, so daß die Deckenkonstruktion für einen bestimmten Raum nur Änderungen der Zuluftmenge im Verhältnis T:1,6 zuläßt. Um größere Unterschiede beim Betrieb einer Laborlüftungsanlage zu ermöglichen,

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hat man darum schon die Räume jeweils mit zwei Lüftungsanlagen unterschiedlicher Bauart, einer sogenannteil Hybrid-Anlage, ausgerüstet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, große Mengen Zuluft ohne Zugerscheinung für die sich dort aufhaltenden Menschen in einen Raum einzuleiten und ein einheit-": liches Klima, insbesondere auch bei nicht-isothermen Strömungen, zu erzeugen und mit der gleichen Vorrichtung die Zuluftmenge mindestens bis zum Verhältnis 1:10 zu -JQ variieren.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zuluft durch die obere Raumbegrenzung in viele laminare Stromfäden mit einer Geschwindigkeit von höchstens 20 cm/see aufgeteilt wird, die dann nach Einleitung in den Raum als quasilaminarer Strömung auf kurzem Weg mit der Raumluft innig vermischt werden.

überraschenderweise wurde nämlich gefunden, daß im Widerspruch zum Stand der Technik nicht durch Steigerung der Turbulenz der Zuluftstrahlen, sondern durch quasilaminare Strömung eine Verbesserung des Luft-Mischvorgangs erzielt wird. Das wird besonders deutlich bei nicht isothermem Betrieb. Dabei wirkt die poröse Zuluftdecke wie ein umgekehrtes Fließbett, auf dem sich durch Thermik aufsteigende Raumluft unter der Decke zu einer dün-

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nen Schicht verteilt, die sofort von den sehr vielen kleinen Stromfäden "angefressen" oder aufgelöst, d.h. mit ihnen gemischt wird.

.Die von turbulenten Zuluftstrahlen immer wieder induzierten üngleichmäßigkeiten der Temperatur- und Geschwindigkeitsverteilung der Luft im Aufenthaltsbereich entfallen damit; die Gleichmäßigkeit der Felder der Lufttemperatur und Geschwindigkeit wächst. Auch tritt keine Luftwalze auf. .

Weiter erlaubt dieses Verfahren die Zuluftmengen in einem weiten Bereich, d.h. bis zu einem 3 bis 120 fächern Luftwechsel, insbesondere 30 bis 90 fächern Luftwechsel, zu variieren. Das System ist deshalb flexibel, was besonders bei Änderung der Nutzung von Vorteil ist.

In einer besonderen Ausführungsform wird bei Strom-

2 fäden ein Querschnitt von 0,5 bis 5 mm , insbesondere

von 1 bis 3 mm , eingestellt.

Durch diese dünnen Stromfäden wird eine schnelle Durch*- mischung mit der Raumluft sichergestellt.

-In einer weiteren Durchführung des Verfahrens werden die Stromfäden mit einem mittleren Abstand von 0,5-bis 3-fachem der Wurzel aus der Querschnittsfläche angeordnet.

Für große Luftmengen sind viele dicht nebeneinander-

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liegende Stromfäden vorteilhaft, trotzdem entsteht schon nach kurzer Wegstrecke der Stromfäden ein einheitliches Raumklima, so daß das Verfahren auch für Räume mit geringer Deckenhöhe einsetzbar ist.

In einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besitzt die obere Raumbegrenzung von oben nach unten durchgehend untereinander verbundene Freiräume, die ganz oder teilweise von luftundurchlässigem Material umgeben sind.

IQ Das vorgenannte Verfahren läßt sich einfach mit vorbeschriebener Raumbegrenzung ausführen, die beispielsweise aus porösem Material, Fasermatten oder Wirrfaservlies auf organischer oder anorganischer Basis bestehen können.

In einer besonderen Vorrichtung sind die Freiräume im Querschnitt unten geringer.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß trotz größeren Ausblasedrucks, der vielleicht wegen der Größe des Verteilungsraumes notwendig ist, über die gesamte Raumbegrenzung ein gleichmäßiger Luftaustritt dadurch erzielt werden kann, daß der Durchgangswiderstand durch größere lichte Querschnitte entsprechend dem Druckabfall vom Austrittspunkt kompensiert wird.

In einer weiteren Vorrichtung ist die obere Raumbegrenzung in Zuluft-Elemente eingeteilt, die in einer Tragkonstruktion fixiert sind.

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Diese Zuluft-Elemente erlauben eine schnelle De- und Remontage für Reparatur und Reinigungsarbeiten.

In einer Vorrichtung sind zwischen Zuluft-Elementen und Tragkonstruktion Dichtungen vorhanden.

' 5 Hierdurch werden Leckverluste im Bereich der Anschlüsse der Zuluft-Elemente an die feste Deckenkonstruktion bzw. an die benachbarten Zuluft-Elemente vermieden, se daß keine unerwünschten Luftströmungen im darunterliegenden Raum eintreten können.

Ein Beispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Längsschnitt durch Decke Fig. 2 Querschnitt durch Decke

In Figur 1 und 2 wird ein Deckenhohlraum 1 durch Beton^ decke 2, Wand 3, Unterzug 4 und oberer ."laurabegrenzung 5 gebildet. In dem Deckenhohlraum 1 liegt ein Luftkanal 6 mit Luft-Austrittsgitter 7. Die Raumbegrenzung 5 besteht aus als Tragkonstruktion 8 ausgebildete Winkel, auf die durch Zwischenschaltung von Dichtungsstreifen 9 die Zuluft-Elemente 10 aufgelegt sind/ die aus einem Gitterrost 11 mit aufgelegten Matten aus organischem Wirrfaservlies 12 bestehen. Die einzelnen Zuluft-Elemente TO sind gegeneinander durch Dichtungen 13 abgedichtet. In einem Abstand von der Raumbegrenzung 5 sind strömungsgünstige Lampen 18 aufgehängt.

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Die Zugluft (14) wird mit möglichst geringer Geschwindigkeit in dem Deckenhohlraum (1) vorteilhaft so eingeblasen, daß sich im Deckenhohlraum (1) ein Überdruck gegenüber dem Nutzraum (17) einstellt, der zwischen 3-60 Pa betragen kann. Die Zuluft durchströmt dann die Zuluftdecke (5), wird in den porösen Zuluftelementen (10) in laminare

Stromfäden (15) von ca. 1 bis 5 mm Querschnitt und Geschwindigkeit zwischen ca. 1 und 20 cm/sec umgeformt. Diese dringen als quasilaminare Zuluft (16) je nach Geig schwindigkeit mehr oder weniger weit in den zu belüftenden Nutzraum (17) ein und vermischen sich dabei mit der Raumluft (17) selbst bei höherer Geschwindigkeit ist der Mischborgang nach längstens 20 cm Wegstrecke beendet.

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   Verfahren zum Einleiten großer Mengen Zuluft in einen Raum oberhalb des eigentlichen Aufenthaltsbereiches von Menschen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuluft (14) durch die obere Raumbegren2ung (5) in viele laminare Stromfäden (15) mit einer Geschwindigkeit von höchstens 20 cm/see aufgeteilt wird, die dann nach Einleitung in den Raum als quasilaminare Strömung (16) auf kurzem Weg mit der . Raumluft (17) innig vermischt werden.
2. 2) Verfahren zum Einleiten großer Mengen Zuluft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Stromfäden (15) ein Querschnitt von 0,5 bis 5 mm ,

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   insbesondere von 1 bis 3 mm , eingestellt wird«
3. 3) Verfahren zum Einleiten großer Mengen Zuluft nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromfäden (15) mit einem mittleren Abstand von 0,5- bis 3-fachem der Wurzel aus der Querschnittsfläche angeordnet werden.
4. 4) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Raumbegrenzung (5) von oben nach unten durchgehend untereinander verbundene Freiräume besitzt, die ganz oder teilweise von luftundurchlässigem Material (12) umgeben sind.

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5. 5) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Freiräume im Querschnitt unten geringer sind.
6. 6) Vorrichtung nach Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Raumbegrenzung (5) in Zuluft-Elemente (10) eingeteilt ist, die in einer Tragkonstruktion (8) fixiert sind.
7. 7) Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Zuluft-Elementen (10) und Tragkonstruktion (8) Dichtungen (13) vorhanden sind.

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