DE3539718C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für ein Gebäude, das eine einen Innenraum begrenzende Wand und einen Boden auf­ weist, umfassend eine Wärmetauschereinheit, die ein Wärmeaus­ tauschelement, eine Raumluftansaugkammer, eine mit der Raum­ luftansaugkammer über das Wärmeaustauschelement in Verbindung stehende Raumluftaustrittskammer, eine Frischluftansaugkammer und eine mit der Frischluftansaugkammer über das Wärmeaus­ tauschelement in Verbindung stehende Frischluftaustrittskammer aufweist, ein in der Wand angeordnetes Fenster mit einem rechteckigen Fensterrahmen, der einen im wesentlichen hohlen Querholm aufweist, der einen Kanal für den Durchtritt eines wärmeübertragenden Mediums und zwei Luftkanäle enthält, und eine Seitenwand und eine obere Wand aufweist, die beide dem Innenraum zugekehrt sind, wobei die Seitenwand zumindest einen Lufteinlaß zur Verbindung zwischen dem einen Luftkanal und dem Innenraum und die obere Wand mindestens einen Luftauslaß zur Verbindung des anderen Luftkanals mit dem Innenraum aufweist, einen ersten Kanal, der den einen Luftkanal mit der Raumluft­ ansaugkammer verbindet, einen zweiten Kanal, der den anderen Luftkanal mit der Frischluftaustrittskammer verbindet, einen dritten Kanal, der die Raumluftaustrittskammer mit der Atmosphäre verbindet, und einen vierten Kanal, der die Frischluftansaugkammer mit der Atmosphäre verbindet.

Eine derartige Klimaanlage ist aus der DE-OS 33 37 990 bekannt. Bei dieser bekannten Klimaanlage wird ein Ventilator mit einer eingebauten Wärmetauschereinheit durch einen Fenster­ rahmen 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 Ventilator kann auch übermäßig 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 nur schwer zu erreichen.

Es sind auch Einrichtungen zur Klimatisierung von Innen­ räumen bekannt, bei denen eine Wärmetauschereinheit im Boden des betreffenden Raumes angeordnet ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Klimaanlage der ein­ gangs genannten Art für Gebäude zu schaffen, die ein anspre­ chendes Aussehen hat und zur Erzielung einer besseren Klimati­ sierung und einer gleichförmigen Temperaturverteilung eine Luftumwälzung in einem Raum ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angege­ ben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch einen Bereich eines Gebäudes, in das eine 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. 4 in verkleinertem Maßstab eine Innenansicht des Gebäudes, und

Fig. 5 eine schematische Darstellung der mit der Klima­ anlage nach Fig. 1 erzielbaren Luftumwälzung in einem Raum.

Wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, wird die Klimaanlage in einem Gebäude verwendet, das eine einen Innenraum 12 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 recht­ eckigen 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 Befesti­ gungsmitteln miteinander verbunden sind. Das Fenster 13 umfaßt eine Fenstereinheit 18, die durch den Fensterrahmen 14 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 orts­ festen Flügel 20 umfaßt.

Der obere und der untere Querholm 15 und 16 sowie die bei­ den Seitenholme 17 haben jeweils eine wärmeisolierende Kon­ struktion und bestehen aus inneren Rahmenteilen 15 a, 16 a, 17 a und aus äußeren Rahmenteilen 15 b, 16 b, 17 b, die durch dazwischen angeordnete Verbindungsteile 21 mit­ einander verbunden sind. Die Rahmenteile 15 a-17 a, 15 b-17 b sind im wesentlichen hohl und aus einem stranggepreßten Alu­ miniumprofil hergestellt, wogegen die Verbindungsteile 21 aus einem wärmeisolierenden Material, wie z. B. Kunstharz, hergestellt sind.

Das innere Rahmenteil 16 a 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 Bo­ dens 11 erstreckt. Das innere Rahmenteil 16 a hat einen inneren Kanal 24 mit kreisrundem Querschnitt, der sich in demselben erstreckt, für den Durchtritt eines wärmeübertra­ genden Mediums, wie z. B. warmes oder kaltes Wasser zum Er­ wärmen oder Abkühlen des Innenraumes 12, wobei der Kanal 24 neben einer von der oberen Wand 22 und der inneren Seitenwand 23 des Rahmenteils 16 a gebildeten Ecke angeordnet ist. Das innere Rahmenteil 16 a hat ferner zwei nebeneinander angeord­ nete, horizontale 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 wärmeaustau­ schender Beziehung stehen, wodurch die Wirksamkeit des Wärmeaustauschs gesteigert wird. Der obere Querholm 15 und die Seitenholme 17 haben ebenfalls innere Kanäle für den Durchtritt des wärmeübertragenden Mediums, die im Inneren der Rahmenteile 15 a, 17 a ausgebildet sind.

Die innere Seitenwand 23 des Rahmenteils 16 a weist mehrere Lufteinlässe 27 (Fig. 4) auf, die längs des unteren Querholms 16 gleichabständig angeordnet sind, um den inneren Luftkanal 25 mit dem Innenraum 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 Schaum­ gummi, hergestellt und an der inneren Seitenwand 23 lösbar be­ festigt. Das Filterelement 28 ist mit einer perforierten Ecken­ verkleidung 29 abgedeckt, die an der vom Boden 11 und dem un­ teren Querholm 16 gebildeten Ecke angeordnet ist. Die Ver­ kleidung oder Abdeckung 29 hat einen gekrümmten Querschnitt und weist zahlreiche kleine Öffnungen 30 auf. Der äußere Luftkanal 26 steht mit dem Innenraum 12 über zahlreiche Luft­ auslässe 31 in Verbindung, die in der oberen Wand 22 des inneren Rahmenteils 16 a angeordnet sind, wobei die Luftaus­ lässe 31 längs des unteren Querholms 16 in Form von zwei seitlich miteinander fluchtenden länglichen Schlitzen an­ geordnet 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 Aus­ lässen in den Innenraum 12 austretenden Frischluft zu steuern. Wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, hat jedes Ventil 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 Ventil 32 kann die Menge und die Richtung der aus den Luftauslässen 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 11 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 Frischluftaustritts­ kammer 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, 37 drehbar gelagert, wobei der Rotor 42 sämtlichen Kammern 38 bis 41 zugekehrt ist. Die Wärmetauschereinheit 34 umfaßt ferner ein Ausstoßgebläse 43, das in der zentralen Trenn­ wand 35 angeordnet ist, um Raumluft von der Raumluftansaugkammer 38 durch den Rotor 42 hindurch in die Raumluft­ austrittskammer 39 zu fördern. In ähnlicher Weise ist ein Zu­ führgebläse 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 6 ist über einen ersten und zweiten Kanal 45 bzw. 46 mit der Wärmetauschereinheit 34 verbunden. Genauer gesagt, der innere Luftkanal 25 steht über den ersten Kanal 45 mit der Raumluftansaugkammer 38 in Verbindung, während der äußere Luftkanal 26 über den zweiten Kanal 46 mit der Frischluftaustrittskammer 41 in Verbindung steht. Die Raumluftaustrittskammer 39 steht über einen dritten Kanal 47 mit der Atmosphäre in Verbindung. Die Frisch­ luftansaugkammer 40 steht über einen vierten Kanal 48 mit der Atmosphäre in Verbindung. Die Kanäle 47, 48 erstrecken sich von der Wärmetauschereinheit 34 zum äußeren Rahmenteil 16 b des unteren Querholms 16 quer über den äußeren Luftkanal 26 im inneren Rahmenteil 16 a, wobei die Kanäle 47, 48 in einen hohlen Innenraum 49 im äußeren Rahmenteil 16 b münden. Das äußere Rahmenteil 16 b hat eine Austrittsöffnung 50 und eine (nicht gezeigte) Einlaßlöffnung, die in einer Bodenwand 51 des äußeren Rahmenteils 16 b ausgebildet und neben den Kanälen 47, 48 angeordnet sind. Diese Öffnungen sind mit einem Netzgitter 52 abgedeckt, um das Eindringen von Fremdkörpern in die Wärme­ tauschereinheit 34 durch die Kanäle 47, 48 zu verhindern.

Die Klimaanlage A arbeitet folgendermaßen: Wenn das Innere des Gebäudes oder der Innenraum 12 erwärmt werden soll, dann wird heißes Wasser in den Kanälen 24 der inneren Rahmenteile 15 a, 16 a, 17 a des Fensterrahmens 14 umgewälzt. Der Rotor 42 wird mit einem Motor 53 (Fig. 3) langsam ver­ dreht, und das Ausstoßgebläse 43 und das Zuführgebläse 44 werden mit (nicht gezeigten) Motoren angetrieben. Von der Außenseite des Fensters 13 strömt Frischluft durch den vierten Kanal 48, die Frischlufteinlaßkammer 40, den Rotor 42, die Frischluftaustrittskammer 41, das Zuführgebläse 44, den zweiten Kanal 46, den äußeren Luftkanal 26, das Ventil 32 und die Luftauslässe 31 in das Innere des Gebäudes bzw. den Innenraum 12. Wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, wird die ausgestoßene Luft im Innenraum 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 gegenüber­ liegenden 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 Innenraum 12 durch die Öffnungen 30 der Verkleidung 29, das Filterlement 28, die Lufteinlässe 27, den inneren Luftkanal 25, den ersten Kanal 45, die Raumluftan­ saugkammer 38, den Rotor 42, die Raumluftaus­ trittskammer 39, das Ausstoßgebläse 43 und durch den dritten Kanal 47 nach außen in die Atmosphäre.

Während Luft aus der Atmosphäre und aus dem Gebäudeinneren den Rotor 42 durchströmt, wird Wärme in Form von sensitiver und latenter Wärme zwischen den Luftströmen ausge­ tauscht. Darüber hinaus nehmen sowohl die Frischluft als auch die Raumluft beim Hindurchströmen durch die betreffenden Ka­ näle 26, 25 Wärme von dem wärmeübertragenden Medium oder dem heißen Wasser auf, das den Kanal 24 durchströmt. Mit dieser Konstruktion wird der thermische Wirkungsgrad der Klimaanlage A insgesamt verbessert.

Wenn der Innenraum 12 gekühlt werden soll, dann wird kaltes Wasser in den Kanälen 24 der inneren Rahmenteile 15 a, 16 a, 17 a umgewälzt. Der Wärmeaustausch erfolgt zwischen Frischluft und Raumluft, wenn diese den Rotor 42 durchströmen. Darüber hinaus treten die Frischluft und die Raumluft mit dem kalten Wasser in Wärmeaustausch, wenn sie die betreffenden Kanäle 26, 25 durchströmt.

Claims (6)

1. Klimaanlage für ein Gebäude, das eine einen Innenraum begrenzende Wand und einen Boden aufweist, umfassend eine Wärmetauschereinheit, die ein Wärmeaustauschelement, eine Raum­ luftansaugkammer, eine mit der Raumluftansaugkammer über das Wärmeaustauschelement in Verbindung stehende Raumluftaustritts­ kammer, eine Frischluftansaugkammer und eine mit der Frisch­ luftansaugkammer über das Wärmeaustauschelement in Verbindung stehende Frischluftaustrittskammer aufweist, ein in der Wand angeordnetes Fenster mit einem rechteckigen Fensterrahmen, der einen im wesentlichen hohlen Querholm aufweist, der einen Kanal für den Durchtritt eines wärmeübertragenden Mediums und zwei Luftkanäle enthält, und eine Seitenwand und eine obere Wand aufweist, die beide dem Innenraum zugekehrt sind, wobei die Seitenwand zumindest einen Lufteinlaß zur Verbindung zwischen dem einen Luftkanal und dem Innenraum und die obere Wand minde­ stens einen Luftauslaß zur Verbindung des anderen Luftkanals mit dem Innenraum aufweist, einen ersten Kanal, der den einen Luft­ kanal mit der Raumluftansaugkammer verbindet, einen zweiten Kanal, der den anderen Luftkanal mit der Frischluftaustritts­ kammer verbindet, einen dritten Kanal, der die Raumluftaus­ trittskammer mit der Atmosphäre verbindet, und einen vierten Kanal, der die Frischluftansaugkammer mit der Atmosphäre ver­ bindet, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärmeaustauschereinheit (34) unter dem Boden (11) angeordnet ist,
daß der untere Querholm (16) aus einem inneren und einem äußeren Rahmenteil (16 a, 16 b) besteht, die durch dazwischen angeordnete wärmeisolierende Verbindungsteile (21) miteinander verbunden sind,
daß das innere Rahmenteil (16 a) den Kanal (24) und die nebeneinanderliegend und in wärmeaustauschender Beziehung zum Kanal (24) angeordneten Luftkanäle (25, 26) begrenzt,
daß das äußere Rahmenteil (16 b) einen hohlen Innenraum (49) und zwei Öffnungen (50) aufweist, über die der hohle Innenraum (49) mit der Atmosphäre in Verbindung steht,
daß der Kanal (24) neben einer von der Seitenwand (23) und der oberen Wand (22) des hohlen unteren Querholms (16) gebilde­ ten Ecke angeordnet ist und
daß sich der dritte und der vierte Kanal (47, 48) von der Wärmetauschereinheit (34) quer über das innere Rahmenteil (16 a) zum äußeren Rahmenteil (16 b) erstrecken und in den hohlen Innenraum (49) des äußeren Rahmenteils (16 b) münden.

2. Klimaanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Filterelement (28), das an der Seitenwand (23) angeordnet ist und den Lufteinlaß (27) bedeckt.

3. Klimaanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (28) aus einem offenporigen Material besteht.

4. Klimaanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das offenporige Material ein offenporiger Schaumgummi (28) ist.

5. Klimaanlage nach Anspruch 2 bis 4, gekennzeichnet durch eine perforierte Verkleidung (29) zum Abdecken des Filterele­ mentes (28).

6. Klimaanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung (29) einen gekrümmten Querschnitt hat und an einer von dem hohlen unteren Querholm (16) und dem Boden (11) gebildeten Ecke angeordnet ist.