DE3539718A1 - Klimaanlage fuer gebaeude - Google Patents

Klimaanlage fuer gebaeude

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Description

W ILJOJL·It <SL
ZIMMERMANN
Yoshida Kogyo K. K,
Tokio (Japan)
PATENTANWÄLTE european patent attorneys
Dipl.-lng. H. Leinweber (133c-7b) Dipl.-lng. Heinz Zimmermann Dipl.-lng. A. Gf. v. Wengersky Dipl.-Phys. Dr. Jürgen Kraus
Rosental 7, D-8000 München 2 2. Aufgang (Kustermann-Passage) Telefon (089) 2 60 39 89 Telex 52 8191 lepatd Telegr.-Adr. Leinpat München <on -; :f.-¥. 1985 Unser Zeichen ZÜ-P/5565
Klimaanlage für Gebäude
Diese Erfindung betrifft eine Klimaanlage für Gebäude, die einen Wärmeaustausch mit einer Belüftung bewirken kann.
Es sind zahlreiche Klimaanlagen für Gebäude bekannt, die zwei in einem Fensterrahmen begrenzte Kanäle umfassen, so daß Frischluft, wenn sie den einen Kanal durchströmt, mit einem
wärmeübertragenden Medium, wie z.B. heißes oder kaltes Wasser, das den anderen Kanal durchströmt. Wärme austauscht. Die auf diese Weise erwärmte oder abgekühlte Frischluft wird durch Auslässe im Fensterrahmen in den Innenraum oder das Zimmer ausgestoßen.
Eine bekannte Klimaanlage für Gebäude ist in der am 26. April 1984 offengelegten JP-OS 59-74443 beschrieben. Bei dieser bekannten Klimaanlage wird ein Ventilator mit einem eingebauten Wärmetauscher durch einen Fensterrahmen zwischen einem oberen oder unteren horizontalen Holm und einem Querholm abgestützt, um eine Belüftung mit Austausch von Wärme zu bewirken.
Der auf diese Weise befestigte Ventilator ist an der Innenseite frei sichtbar und daher unansehnlich. Der Venti-'-tor kann auch zu laut sein, Staub sammeln und die Insassen des Raumes stören. Da die Frischluft durch im Querholm angeordnete Auslässe in den Raum eingeleitet wird, ist es auch schwierig, in dem unter dem Querholm befindlichen Bereich eine Luftumwälzung zu erzielen. Infolgedessen ist eine gleichmäßige Luftumwälzung in dem Raum für eine bessere Klimatisierung und eine gleichmäßige Temperaturverteilung in dem Raum nur schwer zu erzielen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klimaanlage für Gebäude zu schaffen, die es aufgrund ihrer konstruktiven Merkmale ermöglicht, die vorstehend genannten Nachteile der herkömmlichen Luft-Klimaanlagen zu überwinden.
Mit der vorliegenden Erfindung soll ferner eine Klimaanlage geschaffen werden, die ein ansprechendes Aussehen hat
ORIGINAL INSPECTED
und zur Erzielung einer besseren Klimatisierung und einer gleichförmigen Temperaturverteilung eine Luftumwälzung in einem Raum ermöglicht.
Gemäß der Erfindung wird eine Klimaanlage für ein Gebäude geschaffen, das eine ein Zimmer oder einen Raum begrenzende Wand und einen Boden aufweist, gekennzeichnet durch eine Wärmetauschereinheit, die unterhalb des Bodens angeordnet ist und ein Wärmeaustauschelement, eine Raumluftansaugkammer, eine mit der Raumluftansaugkammer über das
Wärmeaustauschelement in Verbindung stehende Raumluftaustrittskammer, eine Frischluftansaugkammer und eine mit der Frischluftansaugkammer über das Wärmeaustauschelement in
Verbindung stehende Frischluftaustrittskammer aufweist,
ein in der Wand angeordnetes Fenster mit einem rechteckigen Fensterrahmen, der einen im wesentlichen hohlen unteren Querholm umfaßt, wobei der untere Querholm einen inneren Kanal für den Durchtritt eines wärmeübertragenden Mediums und zwei einander gegenüberliegende Luftkanäle aufweist, die sich längs des Kanals erstrecken, und wobei der untere Querholm ferner eine Seitenwand und eine obere Wand aufweist, die beide dem Ineren des Gebäudes zugekehrt sind, wobei die Seitenwand mindestens einen Lufteinlaß aufweist, der einen der Luftkanäle mit dem Innenraum des Gebäudes verbindet, wobei die obere Wand mindestens einen Luftauslaß aufweist, der
den anderen Luftkanal mit dem Inneren des Gebäudes verbindet, und einen ersten Kanal, der über den einen Luftkanal mit der Raumluftansaugkammer verbunden ist, einen zweiten Kanal, der über den anderen Luftkanal mit der Frischluftaustrittskammer verbunden ist, einen dritten Kanal, der
über die Raumluftaustrittskammer mit der Atmosphäre verbunden ist, und einen vierten Kanal, der über die Frischluftansaugkammer mit der Atmosphäre verbunden ist.
-χ.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf die bezüglich der Offenbarung aller nicht im Text beschriebenen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird Es zeigen:
Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch einen Bereich eines Gebäudes, in das eine erfindungsgemäße Klimaanlage eingebaut ist,
Fig. 2 einen horizontalen Schnitt durch ein Fenster des in Fig. 1 gezeigten Gebäudes,
Fig. 3 eine Aufsicht auf einen Bereich des Gebäudes
nach Fig. 1, die eine Wärmetauschereinheit der Klimaanlage und die zugeordneten Teile zeigt,
Fig. " in verkleinertem Maßstab eine Innenansicht des Gebäudes, und
Fig. 5 eine schematische Darstellung der mit der Klimaanlage nach Fig. 1 erzielbaren Luftumwälzung in einem Raum.
Wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, wird eine erfindungsgemäße Klimaanlage in einem Gebäude verwendet, das eine einen Raum 12 im Inneren des Gebäudes begrenzende Wand 10 und einen Boden 11 umfaßt. Die Wand 10 ist mit einer (nicht gezeigten) rechteckigen Fensteröffnung versehen, in die ein Fenster 13 eingesetzt ist. Das Fenster 13 bildet einen Bestandteil der Klimaanlage A und besteht aus einem rechteckigen Fensterrahmen 14, der aus einem oberen und einem unteren Querholm 15 und 16 und aus zwei Seitenholmen 17, gebildet ist, die mit (nicht gezeigten) geeigneten Befestigungsmitteln miteinander verbunden sind. Das Fenster 13
ORIGINAL INSPECTED
umfaßt eine Fenstereinheit 18, die durch den Fensterrahmen abgestützt ist. Wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, besteht die Fenstereinheit 18 aus einem Schiebefenster, das einen doppelt verglasten Schiebeflügel 19 und einen doppelt verglasten ortsfesten Flügel 20 umfaßt.
Der obere und der untere Querholm 15 und 16 sowie die beiden Seitenholme 17, 17 haben jeweils eine wärmeisolierende Konstruktion und bestehen aus einem inneren Rahmenteil 15a, 16a, 17a, 17a und aus einem äußeren Rahmenteil 15b, 16b, 17b, 17b, die durch dazwischen angeordnete Verbindungsteile 21 miteinander verbunden sind. Die Rahmenteile 15a - 17a, 15b - 17b sind im wesentlichen hohl und aus einem stranggepreßten Aluminiumprofil hergestellt, wogegen die Verbindungsteile 21 aus einem wärmeisolierenden Material, wie z.B. Kunstharz, hergestellt sind.
Das innere Rahmenteil 16a des unteren Querholms 16 hat, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, eine obere Wand 22 und eine innere Seitenwand 23, die beide dem Innenraum 12 zugekehrt sind, wobei sich die obere Wand 22 über der Ebene des Bodens 11 erstreckt. Das innere Rahmenteil 16a hat einen inneren Kanal 24 mit kreisrundem Querschnitt, der sich in demselben erstreckt für den Durchtritt eines wärmeübertragenden Mediums, wie z.B. warmes oder kaltes Wasser zum Erwärmen oder Abkühlen des Raumes 12, wobei der Kanal 24 neben einer von der oberen Wand 22 und der Innenwand 23 des Rahmenteils 16a gebildeten Ecke angeordnet ist. Das innere Rahmenteil 16 hat ferner zwei nebeneinander angeordnete horizontale innere Luftkanäle 25, 26, die sich längs des Kanals 24 erstrecken. Der innere Luftkanal 25 ist unter dem Kanal 24 angeordnet, so daß der Kanal 24 und der innere und der äußere Luftkanal 25, 26 miteinander in wärmeaustauschender Beziehung stehen, wodurch die Wirksamkeit des
ORIGINAL IHSPECTED
Wärmeaustausche gesteigert wird. Der obere Querholm 15 und die Seitenholme 17, 17 haben ebenfalls innere Kanäle für den Durchtritt des wärmeübertragenden Mediums, die im Inneren der Rahmenteile 15a, 17a, 17a ausgebildet sind.
Die innere Seitenwand 23 des Rahmenteils 16 weist mehrere Lufteinlässe 27 (Fig. 4) auf, die längs des unteren Querholms 16 gleichabständig angeordnet sind, um den inneren Luftkanal 25 mit dem Raum 12 zu verbinden. Ein längliches Filterelement 28 ist an die innere Seitenwand 23 flach angelegt, um die Luft einlässe 27 zu bedecken. Das Filterelement 28 ist vorzugsweise aus einem offenporigen Material, wie z.B. offenporiger Schaumgummi, hergestellt und an der inneren Seitenwand 23 lösbar befestigt. Das Filterelement 28 ist mit einer perforierten Ecken verkleidung 29 abgedeckt, die an der vom Boden 11 und dem unteren Querholm 16 gebildeten Ecke angeordnet ist. Die Verkleiäuiiy oder Abdeckung 29 hat einen gekrümmten Querschnitt und weist zahlreiche kleine Öffnungen 30 auf. Der äußere Luftkanal 26 steht mit dem Raum 12 über zahlreiche Lufteinlässe 31 in Verbindung, die in der oberen Wand 22 des inneren Rahmenteils 16 angeordnet sind, wobei die Luftauslässe 31 längs des unteren Querholms 16 in Form von zwei seitlich miteinander fluchtenden länglichen Schlitzen angeordnet sind, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Eine Reihe von Ventilen 32 ist in jedem der länglichen Luftauslässe 31 angeordnet, um die Menge und Richtung der aus den Auslassen in den Raum 12 austretenden Frischluft zu steuern. Wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, hat jedes Steuerventil 32 eine hohlzylindrische Form mit einer durchgehenden radialen Bohrung, in der ein zylindrischer Ventilkörper 33 drehbar gelagert ist, der eine Radialbohrung aufweist. Mit dem in dieser Weise ausgebildeten Steuerventil 32 kann die Menge und die Richtung der aus den Auslässen 31 austretenden Luft
verändert werden, indem der Ventilkörper 33 um seine Achse verdreht wird.
Eine Wärmetauschereinheit 34 bildet einen Bestandteil der Klimaanlage A und ist unter dem Boden 12 angeordnet. Wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, hat die Wärmetauschereinheit 34 einen Innenraum, der durch eine zentrale Trennwand 35 und eine innere und eine äußere Trennwand 36 und 37 in eine Raumluftansaugkammer 38, eine Raumluftaustrittskammer 39, eine Frischluftansaugkammer 40 und eine Frischluftaustrittskammer 41 unterteilt ist. Ein Wärmeaustauschelement oder ein Rotor 42 ist in der zentralen Trennwand 35 im wesentlichen mittig zwischen der inneren und der äußeren Trennwand 36, drehbar gelagert, wobei der Wärmeaustauschrotor 42 sämtlichen Kammern 38 bis 41 zugekehrt ist. Die Wärmetauschereinheit umfaßt ferner ein Ausstoßgebläse 43, das in der zentralen Trennwand 35 angeordnet ist, um Raumluft von der Raumluftansaugkammer 38 durch den Wärmeaustauschrotor 42 hindurch in die Raumluftaustrittskammer 39 zu fördern. In ähnlicher Weise ist ein Zuführgebläse 44 in der zentralen Trennwand 35 angeordnet, um Frischluft von der Frischluftansaugkammer 40 durch den Rotor 42 hindurch in die Frischluftaustrittskammer 41 zu fördern.
Der innere und der äußere Luftkanal 25 und 26 ist über einen Zuführkanal 45 bzw, 46 mit der Wärmetauschereinheit verbunden. Genauer gesagt der innere Luftkanal 25 steht über den Zuführkanal 45 mit der Raumluftansaugkammer 38 in Verbindung, während der äußere Luftkanal 26 über den Zuführkanal 46 mit der Frischluftaustrittskammer 41 in Verbindung steht. Die Raumluftaustrittskammer 39 steht über einen Austrittskanal 47 mit der Atmosphäre in Verbindung. Die Frischluftansaugkammer 40 steht über einen Ansaugkanal 48 mit der Atmosphäre in Verbindung. Die Kanäle 47, 48 erstrecken sich
von der Wärmetauschereinheit 34 zum äußeren Rahmenteil 16b des unteren Querholms 16 quer über den äußeren Luftkanal 26 im inneren Rahmenteil 16a, wobei die Kanäle 47, 48 in einen hohlen Innenraum 49 im äußeren Rahmenteil 16b münden. Das äußere Rahmenteil 16b hat eine Austrittsöffnung 50 und eine (nicht gezeigte) Einlaßöffnung, die in einer Bodenwand 51 des Rahmenteils 16b ausgebildet und neben den Kanälen 47, 48 angeordnet ist. Die Öffnungen 50 sind mit einem Netzgitter 52 abgedeckt, um das Eindringen von Fremdkörpern in die Wärmetauschereinheit 34 durch die Kanäle 47, 48 zu verhindern. Die Kanäle 45 bis 48 bilden auch einen Bestandteil der Klimaanlage A gemäß der Erfindung.
Die Klimaanlage A arbeitet folgendermaßen: Wenn das Innere des Gebäudes oder der Raum 12 erwärmt werden soll, dann wird heißes Wasser in den Kanälen 24 der inneren Rahmenteile 15a, 16a, 17a, 17a des Fensterrahmens 14 umgewälzt. Der Wärmeaustauschrotor 42 wird mit einem Motor 53 (Fig. 3) langsam verdreht, und das Ausstoßgebläse 43 und das Zuführgebläse 44 werden mit (nicht gezeigten) Motoren angetrieben. Von der Außenseite des Fensters 13 strömt Frischluft durch den Einlaßkanal 48, die Frischlufteinlaßkammer 40, den Wärmeaustauschrotor 42, die Frischluftaustrittskammer 41, das Zuführgebläse 44, den Zuführkanal 46, den äußeren Luftkanal 26, das Steuerventil 32 und die Luftauslässe 31 in das Innere des Gebäudes bzw. in das Zimmer 12. Wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, wird die ausgestoßene Luft im Zimmer.12 in der durch die Pfeile veranschaulichten Richtung umgewälzt. Genauer gesagt die Frischluft strömt längs des Fensters 13 nach oben, bis! sie an eine Decke 54 gelangt, wo die Frischluft umgelenkt wird, so daß sie längs der Decke 54 zu einer dem Fenster 13 gegenüberliegenden Wand 55 strömt. Sodann strömt die Frischluft längs der Wand 55 nach unten zum Boden 11, wo sie erneut umgelenkt
wird, um längs des Bodens 11 zum Fenster 13 zu fließen. Diese Luftumwälzung bewirkt eine bessere Klimatisierung und eine gleichförmigere Verteilung der Raumtemperatur. Gleichzeitig strömt Luft aus dem Inneren des Raumes 12 durch die Öffnungen 30 der Adeckung 29, das Filterelement 28, die Lufteinlässe 27, den inneren Luftkanal 25, den Zuführkanal 45, die Raumluftansaugkammer 38, den Wärmeaustauschrotor 42, die Raumluftaustrittskammer 39 und durch den Austrittskanal 47 nach außen in die Atmosphäre.
Während Luft aus der Atmosphäre und aus dem Gebäudeinneren den Wärmeaustauschrotor 42 durchströmt, wird Wärme in Form von sensitiver und latenter Wärme zwischen den Luftströmen ausgetauscht. Darüberhinaus nehmen sowohl die Frischluft als auch die Raumluft beim Hindurchströmen durch die betreffenden Kanäle 26, 25 Wärme von dem wärmeübertragenden Medium oder dem heißen Wasser auf, das den Kanal 24 durchströmt, "it dieser Konstruktion wird der thermische Wirkungsgrad der Klimaanlage A insgesamt verbesert.
Wenn das Gebäudeinnere 12 gekühlt werden soll/ dann wird kaltes Wasser in den Kanälen 24 der inneren Rahmenteile 15a, 16a, 17a, 17a umgewälzt. Der Wärmeaustausch erfolgt zwischen Frischluft und Raumluft wenn diese den Warmeaustauschrotor 42 durchströmen. Darüberhinaus treten die Frischluft und die Raumluft mit dem kalten Wasser in Wärmeaustausch, wenn sie die betreffenden Kanäle 26, 25 durchströmt.
Klimaanlage für Gebäude 3539718
Bezugszeichenliste :
A Klimaanlage
0O Wand
11 Boden
12 Innenraum
13 Fenster
14 Fensterrahmen
1 5 oberer Querholm
1 6 unterer Querholm
17 Seitenholme
18 Fenstereinheit
19 verschiebbarer Fensterflügel
20 ortsfester Fensterflügel
15a, 16a, 17a innere Rahmenteile von 15, 16,
15b, 16b, 17b äußere Rahmenteile von 15, 16,
21 Verbindungsteile
22 obere Wand von 16a
23 innere Seitenwand von 16a
24 Kanal in 16a
25 innerer Luftkanal von 16a
26 äußerer Luftkanal von 16a
27 Lufteinläße in
28 Filterelement
29 Eckenverkleidung
30 Öffnungen in 29
31 Luftauslässe in
32 Ventile
33 Ventilkörper
34 · Wärmetauschereinheit'
35 zentrale Trennwand von
36 innere Trennwand
37 äußere Trennwand
38 Raumluftansaugkammer
-χ-
39 Raumluftaustrittskanuner
40 Frischluftansaugkammer
41 Frischluftaustrittskammer
42 Wärmetauschrotor
43 Ausstoßgebläse
44 Zuführgebläse
45 Zuführkanal von 25
46 Zuführkanal von 26
47 Austrittskanal von
48 Ansaugkanal von 40
49 Innenraum in 16b
50 Austrittsöffnung
51 Bodenwand von 16b
52 Netzgitter
53 Motor
54 Zimmerdecke
55 Wand

Claims (8)

Patentansprüche :
1. Klimaanlage für ein Gebäude, das eine einen Innenraum (12) begrenzende Wand (10) und einen Boden (11) aufweist, gekennzeichnet durch eine unter dem Boden (11) angeordnete Wärmetauschereinheit (34), die ein Wärmeaustauschelement (42), eine Raumluftansaugkammer (38), eine mit der Raumluftansaugkammer (38) über das Wärmeaustauschelement (42) in Verbindung stehende Raumluftaustrittskammer (39), eine Frischluftansaugkammer (40) und eine mit der Frischluftansaugkammer (40) über das Wärmeaustauschelement (42) in Verbindung stehende Frischluftaustrittskammer (41) aufweist, ein in der Wand (10) angeordnetes Fenster (13) mit einem rechteckigen Fensterrahmen (14), der einen im wesentlichen hohlen unteren Querholm (16) aufweist, wobei der untere Querholm (16) einen inneren Kanal (24) für den Durchtritt eines wärmeübti. Lragenden Mediums und zwei einander gegenüberliegende innere Luftkanäle (25, 26), die sich längs des Kanals (24) erstrecken, und ferner eine Seitenwand (23) und eine obere Wand (22) aufweist, die beide dem Innenraum (12) zugekehrt sind, wobei die Seitenwand (23) zumindest einen Lufteinlaß (27) zur Verbindung zwischen dem einen Luftkanal (25) und dem Innenraum (12) aufweist, wobei die obere Wand (22) mindestens einen Luftauslaß (31) zur Verbindung des anderen Luftkanals (26) mit dem Innenraum (12) aufweist, und einen ersten Kanal (45), der über den einen Luftkanal (25) mit der Raumluftansaugkammer (38) in Verbindung steht, einen zweiten Kanal (46), der über den anderen Luftkanal (26) mit der Frischluftaustrittskammer (41) in Verbindung steht, einen dritten Kanal (47), der über die Raumluftaustrittskammer (39) mit der Atmosphäre in Verbindung steht, und einen vierten Kanal (48) der über die Frischluftansaugkammer (40) mit der Atmosphäre in Verbindung steht.
2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (24) neben einer von der Seitenwand (23) und der oberen Wand (22) des hohlen unteren Querholms (16) gebildeten Ecke angeordnet ist, wobei die Luftkanäle (25, 26) in wärmeaustauschender Beziehung zum Kanal (24) angeordnet sind.
3. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Filterelement (28), das an der Seitenwand (23) angeordnet ist und den Lufteinlaß (27) bedeckt.
4. Klimaanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (28) aus einem offenporigen Material besteht.
5. Klimaanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das offenporige Material eJn offenporiger Schaumgummi (28) ist.
6. Klimaanlage nach Anspruch 3 bis 5, gekennzeichnet durch eine perforierte Verkleidung (29) zum Abdecken des Filterelementes (28).
7. Klimaanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung (29) einen gekrümmten Querschnitt hat und an einer von dem hohlen unteren Querholm (16) und den Boden (11) gebildeten Ecke angeordnet ist.
8. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Querholm (16) aus einem inneren und einem äußeren Rahmenteil (16a, 16b) besteht, die durch dazwischen angeordnete wärmeisolierende Verbindungsteile (21) miteinander verbunden sind, wobei das innere Rahmenteil (16a) den Kanal (24) und die Luftkanäle (25, 26) begrenzt, wobei das äußere Rahmenteil (16b) einen hohlen
Innenraum (49) und zwei Öffnungen (50) aufweist, über die der hohle Innenraum (49) mit der Atmosphäre in Verbindung steht, wobei sich der dritte und der vierte Kanal (47, 48) von der Wärmetauschereinheit (34) quer über das innere Rahmenteil (16a) zum äußeren Rahmenteil (16b) erstrecken und in den hohlen Innenraum (49) des äußeren Rahmenteils (16b) münden.
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