DE3712297A1 - Verfahren zur herabsetzung der von schadstoffe emittierenden raumobjekten ausgehenden belastungen in den aufenthalts- und arbeitszonen von personen innerhalb von raeumen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herabsetzung der von Schadstoffe emittierenden Raumobjekten ausgehenden Be­ lastungen in Aufenthalts- und Arbeitszonen, den Verkehrs­ zonen von Personen innerhalb von Räumen mit deckenseitiger Zulufteinleitung über einen Druckraum und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Schadstoffe emittierende Raumobjekte, beispielsweise Käfige für Tierzucht und -versuche, werden in Gestellen über und nebeneinander zumeist beidseitig von Aufenthalts- und Ar­ beitszonen von Personen für die Wartung innerhalb eines Raumes angeordnet. Um eine Belastung durch Gerüche aber auch Keime für das Wartungspersonal herabzusetzen, ist für eine gute Durchlüftung des Raumes Sorge zu tragen. Mit zunehmender Erhöhung des Luftwechsels, der Menge der in der Zeiteinheit ausgetauschten Raumluft treten zunehmend Zugerscheinungen auf, die Mensch und Tier gleichermaßen belasten.

Für die Belüftung und Klimatisierung von Räumen sind sowohl Luftströmungen von unten nach oben als auch in Gegenrichtung in der Form sogenannter Kolbenströmungen möglich. Die Luft­ führung von unten nach oben ist thermisch stabil und wird deshalb für hohe Kühllasten oder hohe Räume empfohlen. Bei der Zuleitung von Frischluft und der Ableitung von Abluft gilt es grundsätzlich Temperaturschwankungen innerhalb des Raumes zu vermeiden. Für die Luftverteilung innerhalb eines Raumes ist die Anordnung des Zulufteintritts maßgeblich. Dem­ gegenüber ist die Anordnung des Abluftaustritts von geringe­ rer Bedeutung. Eine besonders gute Luftverteilung wird der Anordnung von Zulufteintritt und Abluftaustritt auf der glei­ chen Raumseite nachgesagt. Ein oberer Zulufteintritt erfor­ dert hierbei jedoch in besonderem Maße die Beachtung der Luft­ leistung, Wurfweite, Streubreite und der Richtung der sich im Raum verteilenden Zuluft. Die Richtung der Luftstrahlen aber auch die Eindringtiefe wird hierbei wesentlich von der Tempe­ raturdifferenz zwischen eintretender Zuluft und Raumluft be­ stimmt. Ein bodenseitiger Zulufteintritt ist wegen der Auf­ nahme und Mitführung des sich in Bodennähe sammelnden Schmutzes weniger zu empfehlen.

Die deckenseitige Luftzuführung wird bei größerer Raumtiefe und niedrigerer Raumhöhe eingesetzt, bei der die Spaltlüftung über eine seitliche Luftzuführung versagt. Für den decken­ seitigen Lufteintritt mit örtlich konzentrierter Luftmenge wer­ den in der Regel Leitflächen vorgesehen um die Luft mehr oder weniger in die Waagerechte abzulenken und Zugerscheinungen aus­ zuschließen. Für eine örtlich verteilte vertikale Zuluftein­ führung werden Schlitzschienen, örtlich verteilte Luftauslässe und perforierte Platten eingesetzt. Die Zufuhr gegenüber dem Raum wärmerer Luft vertikal nach unten gerichtet aus einer Lüf­ tungsdecke führt bei gleichzeitiger Einhaltung zugfreier Luft­ geschwindigkeiten zur Ausbildung eines Kaltluftsees im Boden­ bereich. Zur Abhilfe werden zeitlich begrenzte Übergeschwindig­ keiten für das Aufheizen eines Raumes in Kauf genommen. Loch­ gitter werden als Zulufteintritt als nur bedingt geeignet be­ zeichnet. Bei Lochdecken ist zwischen im wesentlichen über die gesamte Deckenbreite perforierten und partiell perforierten zu unterscheiden, wobei erstere bevorzugt werden. Diesen Lochdecken wird ein Druckraum vorgeschaltet. Bei durchgehend perforierten Lochdecken ergeben sich innerhalb des Raums sehr labile, nicht kontrollierbare Strömungen und Zugerscheinungen insbesondere bei Raumkühlung, weshalb von diesen abgeraten wird. Partiell perforierte Lochdecken bewirken demgegenüber, daß sich einzelne Primärstrahlen in einiger Entfernung von der Decke zu einem Strahlenbündel zusammenschließen, das einen Sekundärstrahl bil­ det.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe eine Belastung in der Aufenthalts- und Arbeitszone von Personen zuverlässig zu ver­ mindern und den Raum unter herabgesetztem Energieaufwand für die Konditionierung der Zuluft mit Frischluft zu versorgen.

Das Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zuluft innerhalb der Verkehrs­ zone und auf diese beschränkt dem Raum zugeführt, auf der den Raumobjekten zugewandten Seite vertikal von oben nach unten geleitet, nachfolgend im Bereich des Bodens zu nächst in die Verkehrszone und dann in dieser erneut je­ weils um ca. 90° umgelenkt und vertikal nach oben geführt und schließlich im Deckenbereich in die dem Raum zuge­ führte Zuluft unter Schließen zu einer Raumluftwalze ein­ geleitet sowie von dieser in den Raum induziert wird. Unter geringen Luftwechselzahlen wird durch diese Lösung eine stabile Raumluftströmung erreicht. Das stabilisierte Strö­ mungsfeld bildet zugleich gegenüber einer Rückübertragung aus der Raumzone von der die Belastungen der Raumluft aus­ gehen einen Luftschleier. Bei erheblich vermindertem Ener­ gieaufwand gegenüber einer normalen Mischlüftung wird auf diesem Weg die Schadstoffkonzentration in Verkehrszonen wesentlich herabgesetzt.

Besonders vorteilhaft für eine Stabilisierung des Strömungs­ feldes bei geringem Luftwechsel ist die Aufteilung der Zu­ luft in zwei Teilströme, die spiegelbildlich zu beiden Sei­ ten der Verkehrszone zunächst nach unten, sowie nach Umlenkung im Bodenbereich, etwa parallel aufwärts in den Deckenbereich geführt und durch Induktion in den jeweiligen Teilstrom der eintretenden Zuluft unter Ausbildung gegensinnig umlaufender Raumluftwalzen zurückgeführt werden.

Des weiteren vorteilhaft für die Durchlüftung der Raumobjekte sowie Aufnahme und Ableitung der von diesen emittierten Lasten ist die kontinuierliche Entnahme der Fortluft aus der Raum­ luftwalze, die Führung der Fortluft durch die Zone in der die Raumobjekte angeordnet sind und der wandseitige Abzug der Fortluft aus dem Raum.

Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist ausgehend von einem Druckraum und diesem nachgeschalteter partiell perfo­ rierter Lüftungsdecke perforierte Abschnitte für die dem Raum zugeführte Zuluft und diesen benachbarte geschlossene für die Rückleitung im Bodenbereich des Raumes umgelenkte und zur Lüftungsdecke zurückgeführte Raumluft sowie die Induktion durch die zugeführte Zuluft oberhalb der Verkehrszone auf.

Vorteilhaft für eine weitergehende Stabilisierung des Strömungsfeldes durch ein Abstützen der Sekundärströmung austretender Luftstrahlen ist zumindest ein Leitblech im Austrittsbereich der Zuluft im perforierten Abschnitt der Lüftungsdecke auf der den Raumobjekten zugewandten Seite. Um insbesondere bei Räumen geringer Breite und großer Länge das Zuluftvolumen gleichmäßig auf den Gesamtbereich der Lüftungsdecke aufzuteilen, sind Zuluftleitungen inner­ halb des Druckraums insbesondere achsparallel zur Aufent­ haltszone ausgerichtete vorteilhaft, die Luftaustritts­ öffnungen auf ihrer Oberseite aufweisen. Die Quergeschwin­ digkeit im Innenbereich der perforierten Decke wird hier­ durch herabgesetzt und der Einfluß auf den Austrittsvektor der Luftgeschwindigkeit durch die in den Druckraum einsei­ tig eingeführte Luft vermindert. Werden oberhalb der Arbeits- und Aufenthaltszone äußere perforierte spiegelbildlich zu einem inneren geschlossenen Bereich innerhalb der Lüftungs­ decke angeordnet, so werden gegensinnig umlaufende Raumluft­ walzen ausgebildet und der Volumenstrom im Bereich der Rück­ strömung mindestens verdoppelt. Hierdurch wird das Strömungsfeld unter geringen mittleren Lufteintrittsgeschwindigkeiten der Zuluft in den Raum sowohl im abwärts- als auch im aufwärts gerichteten Bereich der Strömung weiter stabilisiert.

Besonders vorteilhaft für das achsparallele Ausrichten der Zuluft in den einzelnen Perforationen der Lüftungsdecke ist ein Verhältnis des Lochdurchmessers zur Plattenstärke der Lüftungsdecke kleiner 2,0. Der Geschwindigkeitsvektor der Zu­ luft wird hierdurch bereits bei geringen Ausströmgeschwin­ digkeiten zur Plattenoberfläche orthogonal ausgerichtet und nachfolgend die Raumluftströmung weiter stabilisiert.

Bezogen auf eine Reihe im Raum angeordneter Raumobjekte ist es für eine Ausbildung einer stabilen Luftströmung innerhalb der Raumluftwalze vorteilhaft, die Breite des geschlossenen Abschnitts zumindest 75 mm vorzugsweise 125 mm zu wählen. Sind im Raum beidseitig einer Verkehrszone gegenüberliegende Reihen von Raumobjekten vorgesehen, so werden des weiteren vorteilhaft zu einem geschlossenen Abschnitt in einer Breite von 250 mm beidseitig perforierte, in einer Breite von 400 mm ausgeführt.

Aufgrund dieser Lösung werden die Schadstoffe im Arbeits- und Aufenthaltsbereich von Personen durch eine Mischlüftung mit Abluftsenken im Bereich der Schadstoffe emittierenden Raumob­ jekte wesentlich vermindert, wobei die Atemluftversorgung aus der in den Raum eintretenden Zuluft auf der Innenseite des Abwärtsstromteils der Raumluftwalze erfolgt.

Zur Erläuterung der Erfindungsgedanken ist in der Zeichnung ein Raum schematisch im Vertikalschnitt dargestellt.

Die aufbereitete Zuluft wird über eine Rohrleitung 1 mit oberem Luftauslaß 1 a in eine erste Druckkammer 3 eingeleitet. Aus dem ersten Druckraum 3 tritt zu ihrer Gleichrichtung die Zuluft über eine durchgehend perforierte Lochdecke (5) in eine angeschlossene 2. Druckkammer (7). Durch die in Strömungsrichtung der Zuluft diesem 2. Druckraum nachgeschaltete partiell perforierte Lüftungs­ decke 9 wird die Zuluft in die Aufenthalts- und Arbeitszone des Raums vertikal von oben her eingeleitet. Die partiell perforierte Lüftungsdecke 9 weist spiegelbildlich zu einem geschlossenen inneren Bereich 9 b beidseitig äußere perforierte 9 a auf. Die hierdurch in zwei Teilströmen in den Raum eingeleitete Zuluft wird nach ihrem Eintritt zunächst durch Leitbleche oder Schürzen 13 auf der den Raumobjekten 17 zugewandten Seite 15 der Aufent­ halts- und Arbeitszone vertikal nach unten ausgerichtet, an­ schließend im Bodenbereich nach innen umgelenkt und strömt nach einer weiteren Umlenkung um 90° vertikal nach oben zurück. Unter dem geschlossenen Bereich der partiell perforierten Lüftungs­ decke wird die aus dem Raum zurückströmende Luft nach außen um­ gelenkt, wodurch gegensinnig umlaufende Raumluftwalzen inner­ halb der Arbeits- und Aufenthaltszone unter Stabilisierung des Strömungsfeldes ausgebildet werden. Die aus dem Raum zurück­ strömenden Luftteilströme werden in diesen durch die einströmen­ de Zuluft induziert. Der auf der Seite der Raumobjekte verti­ kal abwärts gerichtete Bereich des Strömungsfeldes schirmt die Arbeits- und Aufenthaltszone gegenüber den Raumobjekten, von denen die Schadstoffbelastungen ausgehen, weitgehend ab. Die Schadstoffe werden im wesentlichen von den aus den Raumluft­ walzen abgezogenen Teilströmen aufgenommen und abgeleitet. Zu diesem Zweck werden die aus den Raumluftwalzen abgezogenen Teilströme durch die Raumzone, in der die die Schadstoffe emittierenden Objekte untergebracht sind, hindurchgeleitet, bevor sie durch die beidseitigen Abluftöffnungen 19 den Raum seitlich verlassen.

Innerhalb des Grundgedankens der Erfindung kann in Fällen, in denen geringe Volumenströme und damit verbundene geringe Quergeschwindigkeiten innerhalb des Druckraumes vorliegen, auf eine perforierte Lochdecke in Vorschaltung zur Lüftungs­ decke verzichtet und letzterer die Zuluft direkt zugeleitet werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herabsetzung der von Schadstoffe emittieren­ den Raumobjekten ausgehenden Belastungen in Aufenthalts- und Arbeitszonen, den Verkehrszonen von Personen innerhalb von Räu­ men mit deckenseitiger Zulufteinleitung über einen Druckraum, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuluft innerhalb der Verkehrszone und auf diese beschränkt dem Raum zugeführt, auf der den Raumobjekten zugewandten Seite vertikal von oben nach unten geleitet, nachfolgend im Bereich des Bodens zunächst in die Verkehrszone und dann in dieser erneut jeweils um ca. 90° umgelenkt und vertikal nach oben geführt und schließ­ lich im Deckenbereich in die dem Raum zugeführte Zuluft unter Schließen zu einer Raumluftwalze eingeleitet sowie von dieser in den Raum induziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuluft in zwei Teilströme aufgeteilt, diese spiegelbildlich zu beiden Seiten der Verkehrszone zunächst nach unten, sowie nach Umlenkung im Bodenbereich, etwa parallel aufwärts, in den Deckenbereich geführt und durch Induktion in den jeweiligen Teil­ strom der eintretenden Zuluft unter Ausbildung gegensinnig um­ laufender Raumluftwalzen zurückgeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fortluft aus der Raumluftwalze kontinuierlich entnommen, zur Aufnahme in den Raum emittierter Lasten auf dem Wege des Ab­ zugs außerhalb der Verkehrszone durch die Raumobjekte hindurch­ geführt und anschließend wandseitig aus dem Raum entnommen wird.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, mit einem Druckraum (3, 7) und diesem nachgeschal­ teter partiell perforierter Lüftungsdecke (9) gekennzeich­ net durch perforierte Abschnitte (9 a) für die dem Raum zuge­ führte Zuluft und diesen benachbarte geschlossene (9 b) für die Rückleitung im Bodenbereich des Raumes umgelenkte und zur Lüf­ tungsdecke zurückgeführte Luft sowie Induktion durch die zu­ geführte Zuluft oberhalb der Verkehrszone (11, 15).

5. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch zu­ mindest ein Leitblech (13) im Austrittsbereich der Zuluft im perforierten Abschnitt (9 a) auf der den Raumobjekten (17) zuge­ wendeten Seite der Verkehrszone.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Zuluftleitungen (1) innerhalb des Druckraums (3) mit Luftaustrittsöffnungen (1 a) auf ihrer Oberseite und etwa flächengleicher Verteilung der Austrittsöffnungen entspre­ chend den nach unten geführten Luftvolumenströmen.

7. Einrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Lüftungsdecke (9) oberhalb der Verkehrszone (11, 15) mit äußeren perforierten Abschnitten (9 a) spiegelbildlich zu einem inneren geschlossenen Abschnitt (9 b).

8. Einrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine raumseitige Lüftungsdecke (9) mit einem perforier­ ten Abschnitt (9 a), dessen Lochdurchmesser im Verhältnis zur Plattenstärke kleiner 2,0 beträgt.

9. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen geschlossenen Abschnitt der bezogen auf eine Raumluftwalze eine Breite von zumindest 75 mm, vorzugsweise 125 mm aufweist.

10. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen inneren geschlossenen Abschnitt, vorzugsweise in einer Breite von 250 mm zu beidseitig perforierten in einer Breite von 400 mm.