DE3731800A1 - Einrichtung zur kuehlung von raeumen - Google Patents

Description

Um thermische Lasten aus Räumen zu entfernen, ist eine große Anzahl von Verfahren entwickelt worden. Der größte Teil dieser Verfahren beruht darauf, daß Luft in den Raum eingebracht oder im Raum umgewälzt wird, die eine geringere Temperatur als die Raumtemperatur hat und so in der Lage ist, dem Raum Wärmeenergie zu entziehen und so die Raumtemperatur zu senken. Diese Verfah­ ren basieren darauf, daß Luft maschinell gefördert und dem Raum in verschiedensten Varianten zugeführt wird.

Die maschinelle Förderung der Luft - meist durch Ventilatoren - macht einen erheblichen Anteil am Gesamtenergieverbrauch einer Raumlufttechnischen Anlage aus.

Als Alternative zur Wärmeübertragung durch Luftaustausch sind insbesondere in jüngster Zeit Versuche gemacht worden, dem Raum Wärme durch Kühlung von Oberflächen zu entziehen, d. h. mittels Wärmeaustausch durch Strahlung, was jedoch in den meisten Fällen an dem Mangel an geeigneten Oberflächen im Raum bzw. der nur ge­ ringen möglichen Temperaturdifferenz scheitert.

Das Grundprinzip der Erfindung beruht darauf, daß, wie es bei der Beheizung von Räumen Standard geworden ist, der Energieaus­ tausch mit der Raumluft durch Eigenkonvektion der Luft erfolgt. Versuche hierzu hat es ebenfalls schon gegeben, jedoch mit Wärmeübertragungsflächen, die den Flächen für die Beheizung entsprachen. Hiermit war es nicht möglich, genügend Energie aus dem Raum entnehmen und das Verfahren anwendbar zu machen, da anders als bei der Beheizung bei der Kühlung die Temperaturdif­ ferenzen zu gering waren.

Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil dadurch gelöst, daß Schächte großer Höhe für die Konvektion an den Innenwänden der Räume eingebaut werden. In diesen Schächten sind Wärmeübertra­ gungsflächen angeordnet, deren Oberflächentemperatur von gekühl­ ten Medien herabgesetzt wird. Hierbei kann es sich z. B. um Wasser, Wassergemische oder Kältemittel handeln. Durch die Schachthöhe und den Unterschied der Dichte der wärmeren bzw. gekühlten Luft stellt sich eine Luftzirkulation ein, die in der Lage ist, dem Raum Wärmeenergie zu entziehen. Das Verfahren ist in der Lage, real verwertbare Kühlleistungen zu erbringen.

Das vorgeschlagene System ist in bestimmten Grenzen selbstregu­ lierend, da sich bei Abkühlung des Raumes die Umtriebskraft durch Abnehmen der Dichtedifferenz automatisch reduziert und somit weniger gekühlte Luft in den Raum eingebracht wird.

Als Übertragungsflächen kommen z. B. Glattrohre, Rippenrohre, Wärmetauscher mit Lamellen und Platten, ggf. mit Verrippung zur Vergrößerung der Wärmeübertragungsfläche infrage.

Außer durch die selbsttätige Regelung kann zur Erhöhung des Kom­ forts eine Regelung über die Temperatur des den Wärmetauscher durchfließenden Kühlmediums oder durch eine Umleitung des Kühlmedienstromes dergestalt erfolgen, daß das Kühlmedium den Wärmetauscher bei dem Wunsch nach abnehmender Kühlleistung des Systems weiter unten durchströmt als bei voller Kühlleistung. Auf diesem Wege wird der zweite Einflußfaktor auf die Umtriebs­ kraft, die wirksame Höhe, reduziert.

Eine Erweiterung des Erfindungsgedankens stellt eine Variante dar, bei der bei thermisch hochbelasteten Räumen der Luftvolumenstrom durch Hilfsmittel unterstützt wird. Dies kann durch Ventilato­ ren, vorzugsweise Querstromgebläse oder durch Einsatz des Induk­ tionsprinzips erfolgen. Die erste Variante wird dann zum Einsatz kommen, wenn es notwendig ist, den Umluftvolumenstrom zu verstärken. Das Induktionssystem als Zusatzkomponente eignet sich insbesondere dann, wenn in dem Raum neben Kühlung auch noch Luftaustausch erfolgen soll. Die Elemente dieser Hilfsenergien können sowohl vor als auch hinter den Wärmetauschern eingesetzt werden.

Zur Optimierung der Fallströmung im Konvektionsschacht können Luftlenkeinrichtungen eingebaut werden, die eine Kontraktion der Strömung vermeiden. Der Schacht kann in strömungstechnisch opti­ male Einzelschächte aufgeteilt werden. Der Lufteintritt in den Raum erfolgt in jedem Fall über dem Fußboden und/oder durch einen luftführenden Boden. Die Öffnungen können mit geeigneten Vorsatzgittern bzw. Luftlenkeinrichtungen versehen werden.

Für die Reinigung der Umluft können geeignete Filter verwendet werden.

Die senkrechten Fallschächte können, z. B. in Verwaltungsgebäu­ den, an den Rückwänden von Einbauregalen oder -schränken ange­ bracht oder von diesen gebildet werden. Die Schwerkraftkühlung könnte so mit allen Einbauteilen in die Schrankwand an der Raum­ innenseite integriert werden.

Eine Vergrößerung der nutzbaren Kühlleistung kann durch eine Isolierung des Fallschachtes erreicht werden.

Claims (1)

1. Einrichtung zur Kühlung von Räumen, gekennzeichnet durch folgen­ de Merkmale:

   • 1. Die thermischen Lasten des Raumes werden durch Luft aus dem Raum abgeführt, die durch Schwerkraftzirkulation den Raum durchströmt.
   • 2. In den notwendigen Fallschächten werden Wärmeübertragungs­ flächen aus Glattrohren, Rippenrohren, Lammellenwärmetau­ schern oder Platten, ggf. verrippt, angeordnet, deren Oberflächentemperatur von gekühlten Medien herabgesetzt wird.
   • 3. Die Regelung der Leistung des Systems kann - außer durch die Selbstregulierung - durch Änderung der Temperatur und/oder des Massenstromes des Kühlmediums zur Verringerung der wirk­ samen Schachthöhe, und/oder durch Vergrößerung des Strömungswiderstandes des Fallschachtes erfolgen.
   • 4. Im Fallschacht können Luftleiteinrichtungen angeordnet wer­ den, die die Strahlkontaktion beeinflussen.
   • 5. Zur Anhebung der Leistung kann die Umtriebskraft durch Ven­ tilatoren oder durch den Einbau von Luftaustritten, aus deren Luft mit hoher Geschwindigkeit austritt (Induktions­ system), vergrößert werden.
   • 6. Zur Anhebung der Leistung ohne maschinell unterstützte Hilfsmittel kann der Fallschacht isoliert werden.
   • 7. Die Fallschächte können mit den Rückwänden von Möbeln kombi­ niert und/oder von diesen gebildet werden.
   • 8. Der Lufteintritt in den Raum kann über dem Fußboden und/oder durch einen luftführenden Boden erfolgen.