DE3732792A1 - Verfahren zum kuehlen von raeumen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen von Räumen mittels Quell-Lüftung. Darunter wird in der Praxis eine Lüftung verstanden, bei der die gekühlte Luft dem Raum in Bodennähe so langsam und gleichmäßig zugeführt wird, daß sie gewissermaßen in den Raum hineinquillt und die in diesem enthaltene wärmere Luft allmählich in auf­ wärtiger Richtung verdrängt. Man spricht deshalb auch von einer Verdrängungslüftung.

Eine solche Quell-Lüftung wird nach einem kürzlichen Vorschlag besonders vorteilhaft in Gestalt einer soge­ nannten Schwerkraftlüftung realisiert, die darin besteht, daß man in Deckennähe eine Öffnung vorsieht, durch die ein Teil der dort befindlichen wärmeren Luft in das obere Ende eines abwärts verlaufenden Kanals gelangt. An dieser Öffnung bzw. kurz vor derselben, in derselben oder innerhalb derselben am oberen Ende des Schachtes befindet sich ein von Leitungswasser durchströmter Wärmetauscher, der der eintretenden Warmluft über seine wärmetauschende Fläche Wärme entzieht. Die dadurch abgekühlte Luft im oberen Schachtende fällt dann infolge ihrer gegenüber der wärmeren Raumluft größeren Dichte innerhalb des Schachtes unter dem Einfluß der Schwerkraft nach unten und gelangt dort durch eine Öffnung in Bodennähe des Raumes wieder in denselben. Die Öffnungen am oberen und unteren Schacht­ ende sind dabei so groß bemessen, daß sie der einströmen­ den bzw. ausströmenden Luft keinen nennenswerten Wider­ stand entgegensetzen. Die aus der unteren Schachtöffnung austretende und in Bodennähe in den Raum gelangende Luft hat, da ihr keine zusätzliche Bewegungsenergie durch einen Ventilator verliehen wurde, ideales Verhalten für eine Quell-Lüftung. Die Luft quillt aus der unteren Schachtöffnung in den Raum, bedeckt den Boden und verdrängt die dort befindliche wärmere Luft nach oben. Es bildet sich eine Schichtung aus, die zur Folge hat, daß sich unter die im Raum vorhandene wärmere Luft unten ein Kissen mehr oder weniger großer Höhe aus kälterer Luft bildet. An der Grenze zwischen der kälteren und der darüber liegenden wärmeren Schicht erfolgt zwar im Laufe der Zeit ein gewisser Impulsaustausch, so daß die Schichten dann unter Umständen nicht mehr durch eine scharfe Grenzebene, sondern durch eine mehr oder weniger dicke Übergangsschicht getrennt werden.

In jedem Falle hat aber eine solche Quell-Lüftung zur Folge, daß in Bodennähe, wo sich die Füße von sich in dem Raum aufhaltenden Personen befinden, eine tiefere Tempe­ ratur herrscht, als in der Höhe, in der sich die Köpfe der Personen befinden. Je nachdem, ob die Personen überwiegend sitzen oder aber überwiegend stehen bzw. herumgehen, befinden sich deren Köpfe in einer Höhe von entweder etwa 1,50 m oder 1,80 m. Sofern nun die Temperaturdifferenz zwischen dem Boden und der Kopfhöhe einen gewissen Grenzwert von vielleicht 1°K bis 2°K überschreitet, wird das von den Personen als unbequem empfunden, obwohl der Temperaturkomfort bei dieser Art der Luftkühlung durch Quell-Lüftung schon als wesentlich größer empfunden wird als bei der konventionellen Kühlung der Räume. Besonders angenehm wird aber bei der Kühlung durch Quell-Lüftung die außerordentlich geringe bzw. ganz verschwindende Luftgeschwindigkeit empfunden, die hier weit unterhalb der empirisch festgelegten Grenzwerte liegt.

Dennoch bleibt aber auch bei einer Raumkühlung durch Quell-Lüftung ein restliches Temperaturgefälle in aufwär­ tiger Richtung, das sich aus der langsamen Verdrängung der Raumluft durch die unten einquellende kühlere Luft zwangsläufig ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch dieses restliche Temperaturgefälle in dem Höhenbereich, in dem sich Personen (oder ggfs. auch empfindliche Geräte) aufhalten, noch weiter herunterzudrücken und vielleicht ganz verschwinden zu lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Raum zusätzlich zu der in Bodennähe impulsarm einströmenden Kühlluft ein durch einen Ventilator erzeug­ ter Strom von Störluft in Bodennähe zugeführt wird.

Dieser Strom von Störluft bewirkt dann innerhalb einer gewissen bodennahen Schicht eine Feinverwirbelung der in dieser Schicht befindlichen eingequollenen Kühlluft und damit eine Verminderung der Temperaturdifferenz. Vorzugs­ weise wird das Verhältnis der Volumenströme von Störluft zu Quelluft so groß gewählt, daß durch die Störluft die Differenz der Temperatur in einer festgelegten Höhe über dem Boden zur Temperatur direkt am Boden auf einen vorbestimmten Grenzwert herabgesetzt wird. Sofern es darum geht, Personen, die sich im Raum aufhalten, ein angenehmes Klima zu schaffen, wird als festgelegte Höhe die mittlere oder auch die maximale Höhe der Köpfe der Personen gelten. Sofern es um empfindliche Geräte oder Vorrichtungen oder um Meßnormale, wie beispielsweise ein Ur-Meter geht, wird als festgelegte Höhe die Höhe gelten, in der sich diese Vorrichtungen oder dergleichen befin­ den.

Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung zeigen sich bei der Kühlung von Räumen, in denen sich Personen aufhalten, weil dadurch der besondere Vorteil der Quell-Lüftung, nämlich eine niedrige bis verschwin­ dend geringe Luftgeschwindigkeit, erhalten bleibt und gleichzeitig in einem unteren Höhenbereich des Raumes eine Temperaturgleichmäßigkeit erzielt wird, wie sie bisher nicht vorstellbar war.

Ein besonderer Vorteil der durch Schwerkraft erzielten Quell-Lüftung liegt darin, daß man für den Transport der Luft keine Energie benötigt. Für den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Einsatz von Störluft wird, da der Störluftstrom relativ gering sein wird, nur eine geringe Energie benötigt. Auch diese Energie kann man nach einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens noch erheblich verringern, wenn man in den Zeiträumen, in denen sich keine Personen in dem Raum aufhalten, die Störluft abschaltet und eine gewisse Schichtbildung in Kauf nimmt, dann aber, sobald eine oder mehrere Personen den Raum betreten, die Störluft zuschaltet und damit das durch die reine Quelluft schon recht angenehme Klima noch weiter verbessert. Das kann beispielsweise dadurch geschehen, daß man den die Störluft erzeugenden Ventilator zur Nachtzeit abschaltet und erst wieder morgens, wenn mit dem Eintreten von Personen gerechnet wird, einschaltet. Man kann aber auch irgendwelche Sensoren, die auf die Anwesenheit von Personen ansprechen, verwenden und von diesen die Störluft-Ventilatoren einschalten lassen. Derartige Vorrichtungsmerkmale gehören jedoch nicht in den Rahmen der vorliegenden Erfindung.

Es ist auch nicht Teil dieser Erfindung, wie der für die Quell-Lüftung im Schwerkraftbetrieb benötigte Schacht und der in dessen oberem Ende befindliche Wärmetauscher auszubilden sind. Derartige Vorrichtungen bzw. Raumge­ staltungen sind bekannt und sollen im Rahmen dieser Erfindung nicht weiterentwickelt werden.

Wesentlich für die Erfindung ist ausschließlich, daß durch einen Ventilator ein Störluftstrom erzeugt und der in den Raum in Bodennähe einquellenden Kühlluft zugeführt wird, um diese zu verwirbeln.

Dabei ist es auch nicht besonders kritisch, in welcher Richtung dieser Störluftstrom zugeführt wird. Man kann den Störluftstrom entweder in gleicher Richtung wie die Bewegungsrichtung der einquellenden Luft oder auch entgegen dieser Richtung oder auch schräg dazu zuführen, sofern nur die gewünschte Störung und damit Verwirbelung erreicht wird.

Vorzugsweise wird für den Ventilator ein Teil der Kühlluft, die sich unterhalb des Wärmetauschers durch den Schacht bewegt, abgezweigt und dem Ventilator eingangs­ seitig zugeführt. Dann wird eine größere Kühlleistung erzeugt.

Man kann aber dem Ventilator eingangsseitig auch Außen­ luft zuführen. Das hat den Vorteil, daß man im Raum nicht nur Umluft verwendet, sondern Frischluft zuführt.

Schließlich ist vorgesehen, dem Ventilator einen Teil der in Deckennähe dem Wärmetauscher zuströmenden warmen Luft zuzuführen, also im reinen Umluftverfahren zu arbeiten.

Wie der Ventilator eingangsseitig gespeist wird, muß im Einzelfalle nach Abwägung der Vorteile und Nachteile entschieden werden.

Claims (6)

1. Verfahren zum Kühlen von Räumen mittels Quell-Lüf­ tung, dadurch gekennzeichnet, daß dem Raum zusätzlich zu der in Bodennähe impuls­ arm einströmenden Kühlluft ein durch einen Venti­ lator erzeugter Strom von Störluft in Bodennähe zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Volumenströme der Störluft und der Quell-Luft so groß gewählt wird, daß durch die Störluft die Differenz der Temperatur in einer festgelegten Höhe über dem Boden zur Temperatur am Boden auf einen vorbestimmten Grenzwert herabsetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Störluft erst bei Anwesenheit einer oder mehrerer Personen im Raum zugeschaltet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator einen Teil der Kühlluft verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator Außenluft verwendet.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator Umluft verwendet.