DE3644567A1 - Verfahren zum einblasen von zuluft in einen raum - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einblasen von der Belüftung dienender Zuluft in einen Raum gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient insbesondere dem Einblasen von Zuluft in einen Raum eines lufttech­ nischen Gerätes oder dem Einblasen von Zuluft mittels eines lufttechnischen Gerätes in einen Raum eines Gebäudes oder dergl.

Derartige Geräte dienen in der Raumlufttechnik dem Einblasen von Zuluft in Räume von Gebäuden oder dergl., in denen sich Personen aufhalten können. Die einge­ blasene Zuluft dient oder wirkt mit an der Belüftung des betreffenden Raumes und kann auch durch ent­ sprechende Temperierung der Kühlung bzw. Beheizung des betreffenden Raumes dienen oder an dieser mit­ wirken. Solche lufttechnischen Geräte können insbe­ sondere Luftauslässe und Induktionsgeräte sein, in die Zuluft einleitbar ist, die zweckmäßig in dem min­ destens einen Druckraum des Gerätes ungefähr konstan­ ten statischen Druck aufweisen kann, sei es indem sie entweder schon vor Einströmen in das Gerät ungefähr konstanten statischen Druck aufweist oder in dem Gerät auf ungefähr konstanten statischen Druck geregelt oder gesteuert wird. Aus dem min­ destens einen Druckraum dieses Gerätes strömt die Zuluft in mindestens einen Zuluftkanal ein, dem Verstellmittel zugeordnet sind, um den Volumen­ strom der ihn durchströmenden Zuluft zu verstellen. Die Verstellung des gesamten Volumenstromes der Zu­ luft kann in bekannter Weise dazu dienen, um die Temperatur des betreffenden Raumes oder einer Raum­ zone zu steuern oder zu regeln und/oder um die dem Raum oder einer Raumzone zugeführte zeitliche Menge an Zuluft in gewünschter Weise bzw. zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert je nach Belegungs­ grad des betreffenden Raumes zu verstellen, usw.

Derartige Geräte verursachen auf die Zuluft zurück­ gehende Geräusche in dem Raum, in den sie Luft ein­ blasen, die je nach Stärke von im Raum anwesenden Personen störend empfunden werden können. Es ist deshalb wichtig, den Geräuschpegel, den die Zuluft verursacht, gering zu halten.

Wenn in das Gerät die Zuluft bereits mit variablem Volumenstrom eingeleitet wird, also nicht innerhalb des Gerätes der variable Volumenstrom der Zuluft bewirkt wird, verursacht ein aus einem Zuluftkanal ausströmender Zuluftfreistrahl infolge seiner Tur­ bulenz eine Schallabstrahlung, die für kleine Ausström-Machzahlen proportional zur 8. Potenz der Strahlgeschwindigkeit ist. Bei Halbierung des Volumenstromes wird also die Schalleistung um den Faktor 1/256 verringert. Jedoch ist es oft nicht möglich oder nicht mit vertretbarem Aufwand, für jedes einzelne Gerät den in es einströmenden Zuluft­ volumenstrom unabhängig von den anderen, demselben Raum zugeordneten Geräten dieser Art zu verstellen. und zwar sind meist in einem Raum mehrere oder viele solcher Geräte angeordnet, und es ist oft erwünscht, daß für jedes Gerät indi­ viduelle Einstellung oder Verstellung des Volumen­ stromes der Zuluft auch nach dessen Einbau in den betreffenden Raum oder seine Decke, Wand oder dergl. noch möglich ist, um individuelle Belüftung und ggfs. auch Klimatisierung von Kleinzonen des betreffenden Raumes zu ermöglichen. Zu diesem Zweck sind Geräte der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art bekannt, bei denen also mindestens einem Zuluftkanal Verstellmittel zum Verstellen des ihn durchströmenden Volumenstromes zugeordnet sind. Bei den bekannten Geräten dieser Art erhöht sich jedoch die Schalleistung mit zunehmender Drosselung der betreffenden Zuluftkanäle.

So ist bspw. ein Induktionsgerät bekannt (DE-OS 28 20 115), bei welchem der variable Volumenstrom der Zuluft durch Drosseln und Absperren der in die Eintrittsmündungen von Primärluftdüsen einströmenden Zuluft mittels Klappen erfolgt. Dabei erhöht sich mit zunehmender Drosselung die Schallabstrahlung der Zuluft der einzelnen drosselbaren Düse.

Bei einem anderen bekannten Gerät (DE-PS 20 06 928), das einen Deckenluftauslaß bildet, der die Zuluft direkt in den betreffenden Gebäuderaum einbläst, ist der schlitzförmige Zuluftkanal durch im Quer­ schnitt rechteckförmige Füllkörper gebildet, deren einander zugewendeten ebenen Seiten parallel zueinan­ der sind und von denen jeder zur Verstellung des Volumenstromes quer zum Schlitz verstellbar ist. Auch dieser Zuluftauslaß ergibt mit zunehmender Drosselung Erhöhung der Schalleistung.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, bei welchem geräuschärmeres Drosseln des Zuluftvolumenstromes möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.

Die Erfindung ermöglicht es, daß bei Verringerung des Volumenstromes der Zuluft zumindest in einem größeren Verstellbereich, ggfs. im gesamten Ver­ stellbereich, es nicht zur Erhöhung der Schall­ abstrahlung kommt. Es gelingt sogar, die Schall­ abstrahlung mit abnehmendem Volumenstrom der Zuluft vorzugsweise über den gesamten vorgesehenen Verstellbereich zu reduzieren.

Dies gelingt dadurch, daß die Wandgrenzschicht der den be­ treffenden Zuluftkanal durchströmenden Zuluft ab­ lösungsfrei ist und die Drosselung dieses Kanales durch Verstellung der Größe des lichten Querschnitte seiner Austrittsmündung erfolgt, wobei der Zuluftkanal dabei so mitverformt wird, daß in ihm im Betrieb die Wand­ grenzschicht der Zuluft ablösungsfrei bleibt. Hierdurch tritt mit zunehmender Drosselung keine Erhöhung der Schalleistung auf, sondern es läßt sich sogar die Schallabstrahlung verringern. Bei Versuchen wurde durch Halbierung der Größe des lichten Querschnittes der Austrittsmündung eines Zuluftkanales eine Schall­ pegelsenkung bis zu -3 dB erzielt. Der Turbulenz­ grad der Zuströmung wurde hierbei nicht erhöht. Im Druckraum kann ebenfalls zweckmäßig die Wandgrenz­ schicht der Zuluft ablösungsfrei sein durch ent­ sprechendes strömungsgünstiges Gestalten. Doch können im Druckraum an dessen Wandung auch Wirbel zugelassen werden.

Die Erfindung läßt sich u.a. bei lufttechnischen Geräten realisieren, bei denen der oder die Zuluftkanäle oder mindestens ein Zuluftkanal direkt in den zu belüftenden Raum ausmünden, also die Zuluftaustrittsmündung oder-austritts­ mündungen dieses Gerätes bilden, wie auch u.a. bei Geräten, bei denen der oder die Zuluftfreistrahlen oder min­ destens ein Zuluftfreistrahl noch innerhalb des Gerätes aus dem oder den betreffenden Zuluftkanälen ausgeblasen wird, also beispielsweise bei Induktionsgeräten oder dgl., die einen einen Druckraum bildenden Primärluftkasten aufweisen, in den die Zuluft vorzugsweise geregelt durch einen Pressostaten einströmt und an dem Primärluft­ düsen angeordnet sind, von denen jede einen Zuluftkanal bildet, durch den die ihm aus dem Primärluftkasten zuströmende Zuluft innerhalb des Gerätes ausströmt.

Wenn das lufttechnische Gerät mehrere oder viele Zuluftkanäle aufweist, können vorzugsweise allen Zuluftkanälen Verstellmittel zugeordnet sein. Es kann jedoch in vielen Fällen zur Kosteneinsparung oder aus sonstigen Gründen auch vorgesehen sein, daß nur einem oder einigen Zuluftkanälen Verstellmittel zugeordnet sind und dem oder den anderen Zuluft­ kanälen nicht.

Bei Primärluftdüsen sieht die Erfindung bevorzugt vor, daß alle oder eine Teilanzahl der Primär­ luftdüsen vollständig oder zumindest auf einem bis zur Austrittsmündung reichenden Längsabschnitt aus elastomerem Material bestehen und die Verstellung des Querschnittes der Austrittsmündung durch elastische Verformung dieser Austrittsmündung vorgenommen wird.

Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, daß die Primärluftdüse in ungedrosseltem Zustand kreis­ runden Querschnitt aufweist und ihr Zuluftkanal sich in Richtung auf die Austrittsmündung zu verjüngt, vorzugsweise konisch verjüngt. Die Austrittsmündung dieser Primärluftdüse läßt sich dann von ihrer kreisrunden Form in ovale oder elliptische Gestalt durch außenseitiges Drücken mittels einer Zange, Klemme oder dergl. verformen, wobei sich diese Verformung infolge des elastomeren Materials noch in stromabwärtiger Richtung der Zuluftströmung mehr oder weniger weit unter allmählichem Übergang in den weiter unten noch vorhandenen kreisrunden Querschnitt verformt. Hierdurch kann die Wandgrenzschicht der Zuluftströmung in diesem Zuluftkanal bei der variablen Drosselung sogar bis zum Absperren der Austrittsmündung ablösungsfrei bleiben. Falls der Fall eintreten würde, daß bei zunehmender Verformung des lichten Austritts­ mündungsquerschnittes der Primär­ luftdüse eine Grenze auftritt, wo die ablösungsfreie Wandgrenzschicht im Zuluftkanal der Primärluftdüse stromaufwärts vor der Austrittsmündung verloren geht und sich hierdurch bereits in der Düse ein Freistrahl ausbildet, so wurde dieser die Schall­ abstrahlung stark erhöhen und man kann dies immer durch geeignete Deformation der Düse oder Begrenzung der Deformation vermeiden, und zwar ist es im allgemeinen nicht notwendig und oft wegen der notwendigen Minimalbelüftung auch gar nicht zweckmäßig, Absperrung der Zuluft vorzusehen, sondern sie nur bis zur Minimalbelüftungsgrenze zu drosseln.

Es läßt sich der variable Volumenstrom der Zuluft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in den für die Praxis erforderlichen Grenzen ohne weiteres so verstellen, daß die Schallabstrahlung mit zunehmender Drosselung nicht ansteigt, sondern sich vielmehr normalerweise sogar erheblich verringern kann.

Bei Luftauslässen, bei denen die Zuluft aus mindestens einem Zuluftkanal direkt in den betreffenden Raum ausströmt, ist auch hier erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Austrittsmündung dieses Zuluftkanals oder mindestens eines dieser Zuluftkanäle zur Verstellung des Volumenstromes in ihrem lichten Querschnitt verstellt wird. Wie erwähnt, ist es für die Geräuscharmut besonders günstig, allen Zuluftkanälen des betreffenden lufttechnischen Gerätes Verstellmittel zuzuordnen.

Vorzugsweise kann ferner vorgesehen sein, die Austrittsmündungen der Zuluftkanäle, denen Verstellmittel zugeordnet sind, jeweils gleich stark zu verstellen, da dann der Geräuschpegel dieses Gerätes mit abnehmendem Volumenstrom jeweils besonders gering wird. Jedoch kann auch vorgesehen sein, die Drosselung der Zuluftkanäle unter­ schiedlich groß vorzunehmen, wenn dies aus irgendwelchen Gründen erwünscht ist, bspw. um gewünschte spezielle Raumströmungsverhältnisse zu erzielen.

In vielen Fällen können erfindungsgemäß arbeitende lufttechnische Geräte jeweils einen einzigen Druckraum aufweisen. Doch ist es auch möglich, es gewünschtenfalls mit mehreren Druckräumen zu versehen, in denen unterschiedliche statische Drücke gesteuert oder geregelt werden können, um die Ausblasverhältnisse hierdurch zu beeinflussen.

Wie erwähnt, können erfindungsgemäß arbeitende lufttechnische Geräte auch als raumlufttechnische Geräte oder Belüftungsgeräte bezeichnet werden. Sie sind Geräte der Raumlufttechnik.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles eines lufttechnischen Gerätes, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet, wird die Erfindung noch näher erläutert. Das in Fig. 1 im Schnitt dargestellte Gerät ist ein Induktionsgerät, von dem in Fig. 2 eine gebrochene Seitenansicht einer Primärluftdüse und in Fig. 3 eine Draufsicht auf zwei Primär­ luftdüsen dargestellt sind. Wie erwähnt, kann jedoch das erfindungsgemäße Verfahren auch an anderen lufttechnischen Geräten als Induktions­ geräten gleichfalls Anwendung finden.

In den Fig. 1-3 ist ein Induktionsgerät 50 für Klimaanlagen im Schnitt schematisch und in einigen Einzelheiten darge­ stellt. Dieses weist einen Primärluftkasten 51, einen Wärme­ tauscher 52, einen keinen Wärmetauscher aufweisenden Bypass 53 und einen Luftauslaßschacht 54 auf. Der Primärluftkasten 51 bildet einen Druckraum 13 mit konstantem statischen Druck der die Primärluft bildenden Zuluft und weist auf seiner Oberseite zwei Reihen von Primärluftdüsen 55 aus elastomerem Material auf, bspw. aus Gummi.

Der Wärmetauscher 52 führt kaltes oder warmes Wärme­ trägermedium zur Kühlung bzw. Erwärmung der ihn durch­ strömenden, aus dem betreffenden Raum durch die Induktion der aus Zuluft bestehenden Primärluft­ strahlen angesaugten Sekundärluft. Sekun­ därluft kann auch durch den Bypass 52 hindurch an­ gesaugt werden. Durch Verstellen der Klappe 56 läßt sich die Heiz- bzw. Kühlleistung dieses Induk­ tionsgerätes 50 in bekannter Weise steuern.

Mittels dieses Induktionsgerätes 50 kann die Zuluft bildende Primärluft aus den Primärluftdüsen mit variablem Volumenstrom auch bei dessen Verringerung geräuscharm als Freistrahlen 44 ausgeblasen werden, indem die Düsen 55 der einen Düsenreihe mittels je zwei gegensinnig zu­ einander bewegbaren Klemmbacken 57 an ihren obe­ ren, jeweils die Austrittsmündung 21 aufweisen­ den Endbereichen verstellbar stark deformiert werden können. Die Primärluft wird noch im Gehäuse des Induktionsgerätes 50 mit der Sekundärluft vermischt und die hierdurch gebildete Gesamtzuluft strömt aus der Luftaustrittsöffnung 63′ in den betreffenden Gebäuderaum aus. Die Primärluft bildet hier also nur den einen Teil der in den Raum durch die Austrittsöffnung 63′ ausge­ blasenen Gesamtzuluft, deren anderer Teil Raumluft ist. Die einzelne Düse 55 weist einen sich in Strömungs­ richtung der Zuluft konisch verjüngenden Zuluft­ kanal 17 auf, der untenseitig einen trompetenför­ migen Einlaß hat und obenseitig zum Luftschacht 54 hin offen ausmündet.

Vorzugsweise können alle der betreffenden Reihe zu­ geordneten Düsen 55 mittels den ihnen zugeordneten Klemmbackenpaaren synchron gemeinsam an ihren Aus­ trittsmündungen 21 variabel gedrosselt werden, so daß die Düsen 55 dieser einen primärluftreihe je­ weils gleich stark gedrosselt oder gleichzeitig ungedrosselt sind. Es kann auch gleichzeitig unter­ schiedlich starke Drosselung dieser Düsen 55 vor­ gesehen sein.

Die Drosselung jeder Düse 55 kann stetig verstellt werden, indem ihr kreisrunder, maximal großer unverform­ ter lichter Querschnitt der Austrittsmündung 21 durch das Verstellmittel bildende zugeordnete Klemmbackenpaar 57, 57 mehr oder weniger weit in längliche, ungefähr elliptische Gestalt verformt wird. Infolge des unveränderten Umfangs dieser Austrittsmündung 21 wird hierdurch ihre Querschnittsfläche zum Drosseln des Volumen­ stromes der sie durchströmenden Zuluft kleiner. Diese elastische Deformation des Umfangs der Aus­ trittsmündung 21 pflanzt sich natürlich in strom­ aufwärtiger Richtung des Zuluftkanales 17 noch entlang der Düsenwandung mehr oder weniger weit nach unten fort, jedoch nur derart, daß die Zuluftströmung in dem Zuluftkanal 17 dieser Düse 55 ständig mit ablösungsfreier Wandgrenzschicht strömt. Die Klemmbacken 57 jedes Klemmbackenpaares 57, 57 sind gemäß Fig. 13 so geformt, daß sie mit dem obe­ ren Endbereich der Düse 55 in Kontakt kommen und nach unten zueinander divergierend ausgebildet sind, wobei diese Klemmbacken 57 hierdurch auch an der Deformation der Düse unterhalb ihres oberen Randes wie an einem Beispiel strichpunktiert darge­ stellt, mitwirken können, so daß sie auch die De­ formation der Düse unterhalb des oberen Randes mit beeinflussen können, um besonders sicher die Wandgrenzschicht der Zuluft im Zuluftkanal 17 ablösungs­ frei zu erhalten.

Die Austrittsmündung 21 der Düse 55 weist stets den kleinsten lichten Querschnitt des Zuluftkanals 17 auf und der Querschnitt des Zuluftkanales 17 vergrößert sich von ihr aus nach unten stetig schwach, so daß es im gesamten Verstellbereich der Düse 55 nicht zum Ablösen der Grenzschicht der Zuluft in dem Zuluftkanal 17 kommt.

Es kann vorgesehen sein, daß die Düsen 55 mittels den Klemmbacken 57 auch absperrbar sind. Doch kann in vielen Fällen auch zweckmäßig vorgesehen sein, daß die Querschnitteder Austrittsmündungen 21 der Düsen 55 der betreffenden Reihe nur bis zu einer vorbestimmten Mindestgröße zur Gewährleistung eines minimalen Volumenstromes verstellt werden kön­ nen.

Es kann in vielen Fällen auch zweckmäßig vorge­ sehen sein, daß allen Primärluftdüsen 55 dieses Induktionsgerätes 50 Klemmbacken 57 zur Verstel­ lung ihrer Austrittsmündungen zugeordnet sind oder nur einer Teilanzahl der Düsen einer oder beider Reihen.

Alle Klemmbackenpaare 57, 57 der betreffenden Düsen­ reihe sind auf einer gemeinsamen zylindrischen Füh­ rungsstange 60 mittels an ihnen angeordneten Lager­ buchsen 59 axial gleitbar gelagert. Ferner ist zu der zur Führungsstange 60 parallelen, gegensinnigen Bewegung der beiden Klemmbacken 57 jedes Klamm­ backenpaares 57, 57 eine mittels eines Stellmotors oder von Hand drehbare Stellwelle 61 vorgesehen, die Gewindebohrungen der Klemmbacken 57 mit alternierend angeordneten Linksgewinden 62 und Rechtsgewinden 63 formschlüssig durchdringt. Infolge dieser gegen­ sinnigen Gewinde lassen sich die Klemmbacken 57 jedes Klemmbackenpaares 57, 57 parallel zu sich selbst nur jeweils gegensinnig verstellen.

Anstelle der Klemmbacken 57 können auch andere Mittel zum Deformieren der betreffenden Düsen 57 vorgesehen sein, beispielsweise Zangen oder dergl.

Anstatt solcher Primärluftdüsen in einem Induk­ tionsgerät anzuordnen, können sie auch an anderen raumlufttechnischen Geräten zusammen mit einem sie mit Zuluft speisenden Primärluftkasten ange­ ordnet sein, bspw. die Primärluftstrahlen zwischen die Rippen eines freistehenden oder gegen Sicht abgedeckten Radiators einblasen.

In diesem Ausführungsbeispiel ist der Druck­ raum 13 so gestaltet, daß in ihm bei den auf­ tretenden Strömungsgeschwindigkeiten die Wand­ grenzschicht der Zuluft allenfalls mit Ausnahme von Eckwirbeln ablösungsfrei ist. Ferner werden bei Verstellung der lichten Austrittsmündungsquer­ schnitte 21 die Zuluftkanäle 17 diese Zuluftkanäle in ihren Gestalten mehr oder weniger stark mitgeändert, jedoch nur so, daß in ihnen die Wandgrenzschichten der Zuluftströme im gewünschten Verstellbereich ablösungsfrei bleiben.

Claims (9)

1. Verfahren zum Einblasen von Zuluft in einen Raum mittels eines lufttechnischen Gerätes, das mindestens einen von Zuluft durchströmten Druck­ raum aufweist, an den mindestens ein Zuluftkanal anschließt, der die ihn durchströmende Zuluft als Freistrahl ausbläst, wobei dem Zuluftkanal oder mindestens einem Zuluftkanal Verstellmittel zum Verstellen des Volumenstromes der ihn durch­ strömenden Zuluft angeordnet sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der mindestens eine Zuluftkanal, dem Verstellmittel zugeordnet sind, die ihn durchströmende Zuluft mit ablösungsfreier Wand­ grenzschicht leitet, daß die Verstellmittel dem Verstellen der Größe des lichten Querschnittes der Austrittsmündung des zugeordneten Zuluftkanales dienen, wobei die Gestalt des Zuluftkanales bei Verstellung des Querschnittes seiner Austritts­ mündung jeweils so mit verändert wird, daß der Zuluftkanal weiterhin die Zuluft mit ablösungs­ freier Wandgrenzschicht leitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den mindestens einen Zuluftkanal durch­ strömende Zuluft direkt in einen Gebäuderaum oder dergl. oder in das Gerät eingeblasen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es dem Einblasen von Zuluft aus mindestens einem durch eine Düse, vor­ zugsweise eine Primärluftdüse, gebildeten Zuluftkanal dient, dem Verstellmittel zum Verstellen des ihn durchströmenden Zuluftvolumenstromes zuge­ ordnet sind.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Austrittsmündung der min­ destens einen Düse, der Verstell­ mittel zugeordnet sind, durch diese elastisch deformiert werden kann.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Verstellung der lichten Quer­ schnittsgröße der Austrittsmündung mindestens eines Zuluftkanales mindestens eine Klappe verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Größe des lichten Querschnittes der Austrittsmündung mindestens eines Zuluft­ kanales durch geradlinige Verstellung mindestens eines Drosselkörpers, der einen Teilbereich einer Seitenwand mindestens eines Zuluftkanales bildet, verstellt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuluft aus mindestens einem Zuluftkanal in ring­ förmigem Freistrahl ausgeblasen wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand­ grenzschicht der im Druckraum (13) strömenden Zuluftströmung allenfalls mit Ausnahme eines oder mehrerer Eckwirbel ablösungsfrei ist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Druck­ raum ein ungefähr konstanter statischer Druck aufrechterhalten, vorzugsweise geregelt wird.