DE3806903C2 - Verfahren zur Klimatisierung von Räumen sowie Klimatisierungssystem zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Klimatisierung von Räu­ men, bei welchem einerseits der Mindestaußenluftbedarf durch Primärzufuhr ge­ deckt sowie andererseits die Raumtemperatur durch Sekundärluft beeinflußt wird, wobei die Sekundärluft von der Primärluft induktiv mit größerem Abstand oberhalb des Bodens aus dem Raum abgesaugt, anschließend zusammen mit der Primär­ luft als Klimatisierungsluft wieder in den Raum eingeführt und an Wärmetauschern vorbeigeführt wird, die aus Primärluft und Sekundärluft bestehende Klimatisie­ rungsluft am oder unmittelbar über dem Boden in den Raum eingeleitet und dort über die Austrittshöhe der Klimatisierungsluft hinweg unterhalb einer bis zur Höhe der Sekundärluft-Ansaugöffnungen reichenden Trennschicht aus vorhandener Raumluft ein Frischluftreservoir gebildet wird nach Patent 37 27 882.

Mit erträglichem technischen Aufwand ist hierdurch eine ausreichende Klimatisie­ rung, und zwar insbesondere eine Kühlung, von Räumen möglich, ohne daß dabei lästige Zugerscheinungen auftreten, die sich bspw. im Kopfbereich besonders un­ angenehm bemerkbar machen können.

Die zur Klimatisierung dienende - kühle - Luft verteilt sich hierbei in vorteilhafter Weise zunächst flächig über die gesamte Bodenfläche, woraufhin sie dann in einer Quellströmung nach oben steigt. Dieser Effekt wird noch begünstigt, wenn es sich bei der Klimatisierungsluft um Kühlluft handelt, die wegen ihres relativ hohen spe­ zifischen Gewichtes nur verhältnismäßig langsam nach oben steigen kann.

Da die Sekundärluft-Absaugung aus dem Raum in der Regel im Bereich von Fen­ sterbrüstungen stattfindet, wird zumindest ein Sekundärluft-Anteil auch unmittelbar aus der Fensterzone angesaugt. Hierdurch wird im Sommerbetrieb ein Teil der in den Raum einfallenden Strahlungsenergie der Atmosphäre abgefangen, ohne daß der Raum damit belastet wird.

Im Winterbetrieb, wenn also für den Raum eine Wärmeleistung angefordert wird, kann sich jedoch die Sekundärluft-Absaugung aus dem Raum in Höhe der Fen­ sterbrüstungen als unzweckmäßig erweisen, weil dann nämlich die Fensterzone durch die anstehenden Außentemperaturen der Atmosphäre abgekühlt wird und diese Abkühlung dann in den Raum hinein wirkt. Hieraus folgt dann, daß die Wärmetauscher zur Temperaturanhebung der Klimatisierungsluft eine erhöhte Wärmezufuhr erbringen müssen, die Zulufttemperatur über die Raumtemperatur ansteigt und damit die für die Quellüftung wichtige großflächige Verteilung der Zu­ luft über den gesamten Raumboden nicht mehr gewährleistet ist.

Aus der WO 86/02710 ist ein Verfahren zur Klimatisierung von Räumen bekannt, bei welchem einerseits der Mindestaußenluftbedarf durch Primärluftzufuhr gedeckt sowie andererseits die Raumtemperatur durch Sekundärluft beeinflußt wird, wobei die Sekundärluft von der Primärluft induktiv aus dem Raum abgesaugt sowie an­ schließend zusammen mit der Primärluft als Klimatisierungsluft wieder in den Raum geführt wird. Die Klimatisierungsluft tritt mit einem größeren Abstand vom Boden in den Raum ein. Sie reicht dabei mit ihrer Austrittshöhe bis nahe an die Sekundärluft-Ansaugöffnung heran. Abgesehen davon, daß also bei diesem Kli­ matisierungssystem oberhalb des Bodens eine verhältnismäßig dicke Trenn­ schicht aus vorhandener Raumluft verbleibt, ist die zwischen der in den Raum eintretenden Klimatisierungsluft sowie der aus diesem abgezogenen Sekundärluft verbleibende Trennschicht aus vorhandener Raumluft nur verhältnismäßig niedrig.

Bei dem durch die DE 84 27 237 U1 bekanntgewordenen Raumklimatisierungsge­ rät wird die Raumluft in jedem Falle mit Hilfe eines innerhalb des Gerätes unterge­ brachten speziellen Raumluftventilators umgewälzt, während ein Frischluftbedarf durch einen Frischluftventilator und ein Abluft-Abtransport durch einen Abluftven­ tilator bewirkt werden muß. Frischluftkanal und Abluftkanal sind dabei miteinander mit einem Wärmetauscher thermisch gekuppelt. Der wesentliche Unterschied des Raumklimatisierungsgerätes nach der DE 84 27 237 U1 sowohl zum Gerät nach der WO 86/02710 als auch zum Gegenstand der Erfindung liegt also darin, daß die Raumluft- bzw. Sekundärluftumwälzung völlig unabhängig von einer Primärluft- Zufuhr stattfindet, also hiervon entkoppelt ist.

Bei einer aus der DE 31 12 394 A1 bekannten Einrichtung zur Luftregulierung ei­ ner Energiefassade ist mindestens eine Klimatisierungsluft-Auslaßöffnung auf dem Höhenniveau einer Fensterbrüstung bekannt. Die gesamte Sekundärluft wird dort nur aus dem Raumbereich mit dem höchsten Temperaturniveau (unter der Decke) abgezogen.

In Weiterbildung der Verfahrensart nach dem Hauptpatent zielt die Erfindung nunmehr darauf ab, eine Möglichkeit aufzuzeigen, durch die auch im Winterbe­ trieb, also im Falle der Zufuhr von Wärmeleistung mit erträglichem technischen Aufwand eine ausreichende Klimatisierung der Räume erreicht werden kann, ohne daß dabei lästige Zugerscheinungen auftreten, die sich, bspw. im Kopfbereich, unangenehm bemerkbar machen.

Gelöst wird diese Aufgabe in verfahrenstechnischer Hinsicht in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch, daß zumindest ein Sekundärluftan­ teil der Klimatisierungsluft durch einen Luftzwischenraum eines eine Mehrfachverglasung aufweisenden Fensters aus dem Raum abgesaugt wird.

Da Fenster in der Regel bis nahe an die Raumdecke heranrei­ chen und daher auch ihr Luftzwischenraum mehr oder weniger dicht unterhalb der Raumdecke mit dem Rauminneren in Strö­ mungsverbindung steht bzw. gebracht werden kann, wird dann der Sekundärluftanteil aus dem Raumbereich mit dem höchsten Temperaturniveau abgezogen und der Primärluft zur Bildung der Klimatisierungsluft beigemischt.

Die durch den Luftzwischenraum des Fensters aus dem Raum abgesaugte, relativ hochtemperierte Sekundärluft hebt durch ihre Einwirkung auf den Fensterbereich die Temperatur der Innenscheibe des Fensters an und vermeidet dadurch das Ent­ stehen eines sogenannten Strahlungszuges, wie er durch ein zu kaltes Fenster verursacht werden kann. Gleichzeitig ver­ ringert sie die Zulufttemperatur und verbessert damit die Zuluftverteilung.

Mit dem Klimatisierungssystem nach dem Hauptpatent 37 27 882 wird die Primärluft in vorgebbarer Menge zwangsweise von außen zugeführt und durch Austritts­ öffnungen bzw. Auslässe in den Raum geleitet, während die Sekundärluft durch die Primärluft zunächst aus dem Raum abgezogen, dann an Wärmetauschern entlanggeführt sowie an­ schließend zusammen mit der Primärluft als Klimatisierungs­ luft wieder in den Raum eingeleitet. Hierzu sind an die Primärluftzuleitung bzw. einen Primärluft-Zuführkanal Kli­ matisierungsgeräte angeschlossen, die im Bereich des Raum­ bodens Austrittsöffnungen für die Klimatisierungsluft auf­ weisen sowie mit größerem Abstand oberhalb des Raumbodens Sekundärluft-Ansaugöffnungen enthalten, wobei sich an die Sekundärluft-Ansaugöffnungen Luftführungen anschließen, in denen sich Wärmetauscher befinden und die den Austrittsöff­ nungen zugewendet sind.

Der Vorteil liegt hierbei darin, daß ein Quellüftungseffekt mit einem anlagentechnischen Aufwand erreicht werden kann, welcher nicht größer ausfällt als bei der herkömmlichen Mischströmungs-Raumklimatisierung mittels sogenannter Induk­ tionsgeräte.

Die Erfindung sieht nun bei einem solchen Klimatisierungs­ system vor, daß die Sekundärluft-Kammer jedes Klimatisier­ ungsgerätes an den Luftzwischenraum eines eine Mehrfachver­ glasung aufweisenden Fensters anschließbar ist, welcher wiederum, vorzugsweise unterhalb der Raumdecke, mit dem Raum in Verbindung steht.

Die Sekundärluft kann auf diese Art und Weise - für den Winterbetrieb des Klimatisierungssystems - aus dem Raumbe­ reich mit dem höchsten Temperaturniveau abgezogen werden und dadurch die für die Aufbereitung der Klimatisierungsluft notwendige Wärmezufuhr durch die Wärmetauscher vermindern.

Ein weiterbildendes Erfindungsmerkmal des Klimatisierungs­ systems besteht auch noch darin, daß die Sekundärluft-Kammer der Klimatisierungsgeräte wahlweise und/oder wechselweise an die unmittelbar dem Raum zugewendete Sekundärluft-Ansaugöff­ nung und den Luftzwischenraum des Fensters anschließbar ist.

Das Klimatisierungssystem läßt sich auf diese Art und Weise problemlos sowohl für Sommerbetrieb als auch für Winterbe­ trieb benutzen.

Nach der Erfindung kann zu diesem Zweck der Sekundärluft-An­ saugöffnung der Klimatisierungsgeräte und einer dieser be­ nachbarten Durchlaßöffnung eines mit dem Luftzwischenraum des Fensters korrespondierenden Luftführungskastens eine Durchlaß-Steuer- und/oder Regelvorrichtung zugeordnet wer­ den.

Im einfachsten Falle sind zu diesem Zweck die Durchlaßöff­ nung des Luftführungskasten und die Sekundärluft-Ansaugöff­ nung des Klimatisierungsgerätes in einem vorgegebenen Winkel zueinander angeordnet und ihnen ist als Durchlaß-Steuer-und/oder Regelvorrichtung ein gemeinsames Klappenventil zugeordnet.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbei­ spiel dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 in schematisch vereinfachter Darstellung einen vertikalen Schnitt durch den Fensterbereich eines Raumes mit einem dort aufgestellten Klimatisier­ ungsgerät,

Fig. 2 in größerem Maßstab den in Fig. 1 mit II gekenn­ zeichneten Bereich des Fensters und

Fig. 3 wiederum in größerem Maßstab und schematisch ver­ einfachter Darstellung die Ausbildung des Fenster- Brüstungsbereiches und die Zuordnung eines Klima­ tisierungssystemes zu diesem.

In Fig. 1 der Zeichnung ist die Außenwand 1 eines Gebäudes gezeigt, in welche oberhalb einer Brüstung 2 ein Fenster 3 vorgesehen ist. Im Inneren des von den Wänden 1 umschlosse­ nen Raumes 4 ist ein Klimatisierungsystem angeordnet, von dem in Fig. 1 nur ein einzelnes Klimatisierungsgerät 5 an­ gedeutet ist. Dieses Klimatisierungsgerät 5 befindet sich dabei im Bereich der Brüstung 2 unterhalb des Fensters 3 und ist dort entweder auf dem Boden 6 stehend angeordnet oder aber es wird an der Brüstung 2 hängend befestigt.

Das Fenster 3 ist mit einer Mehrfachverglasung, und zwar mindestens einer Dreifachverglasung, ausgestattet, wobei eine Zweischeiben-Isolierverglasung 41 in einem äußeren Fensterrahmen 42 sitzt, während eine dritte Glasscheibe 43 in einem inneren Fensterrahmen 44 angeordnet ist.

Die dritte Glasscheibe 43 mit dem inneren Fensterrahmen 44 hat von der Zweischeiben-Isolierverglasung 41 und dem äuße­ ren Fensterrahmen 42 einen solchen Abstand, daß dort ein verhältnismäßig großvolumiger Luftzwischenraum 45 gebildet wird. Dieser Luftzwischenraum 45 kann an seinem oberen Ende, nämlich unterhalb der Decke 25 des Raumes 4 mit letzterem in Strömungsverbindung stehen bzw. gebracht werden, wie das deutlich in Fig. 2 zu sehen ist.

Unten sind der die Zweischeiben-Isolierverglasung 41 aufwei­ sende äußere Fensterrahmen 42 sowie der die dritte Glas­ scheibe 43 enthaltende innere Fensterrahmen 44 auf einem Luftführungskasten 47 abgestützt und gegen diesen abgedich­ tet. Dabei stützt sich der Luftführungskasten wiederum auf der Brüstung 2 ab, wie das deutlich der Fig. 3 zu entnehmen ist. Er kann dabei vorzugsweise in die gesamte Rahmenkon­ struktion des Fensters einbezogen werden.

Das Innere des Luftführungskastens 47 korrespondiert einer­ seits ständig mit dem Luftzwischenraum 45 des Fensters 3, während er andererseits eine Durchlaßöffnung 48 aufweist, die dem Inneren des Raumes zugewendet ist.

Wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnt wurde, ist im Inneren des Raumes 4, anschließend an die Brüstung 2 das Klimatisierungsgerät 5 des Klimatisierungssystems in einem Gerätekasten 7 oder in einer Brüstungsverkleidung vorgese­ hen.

In dem Gerätekasten 7 befindet sich dabei eine Primärluft- Verteilerkammer 8, in die ein Primärluft-Zuführkanal 9 mün­ det. Seitlich an die Primärluft-Verteilerkammer 8 schließen sich Primärluftdüsen 10 an, welche mit Abstand hintereinan­ der in Längsrichtung der Primärluft-Verteilerkammer 8 ange­ ordnet sind und deren Mündungsöffnungen 11 innerhalb des Gerätekastens 7 jeweils von oben nach unten gerichtet sind. Die Primärluftdüsen 10 ragen dabei in eine Luftführung 12 innerhalb des Gerätekastens 7 hinein, welche mit einer Se­ kundärluft-Ansaugöffnung 13 am oberen Ende des Gerätekastens 7 in Verbindung gebracht werden kann, die zum Rauminneren hin offen ist.

Mit Abstand unterhalb der Primärluftdüsen 10 schließt sich an die Luftführung 12 eine als Luftführungskanal 27 wirksame Kammer 15 an, in der die aus den Primärluftdüsen 10 austre­ tende Primärluft sowie die hiervon angesaugte Sekundärkluft zur Klimatisierungsluft gemischt werden, bevor diese wie­ derum durch die Austrittsöffnungen 16 in den Raum 4 einge­ blasen wird.

Die Austrittsöffnungen 16 für die Klimatisierungsluft be­ finden sich mit Abstand unterhalb der Sekundärluft-Ansaug­ öffnung 13 und oberhalb des Bodens 6 des Raumes 4, damit die Klimatisierungsluft entlang dem Boden 6 in den Raum 4 ein­ strömen kann.

Zwischen der Luftführung 12 und der Sekundärlkuft-Ansaugöff­ nung 13 ist im Gerätekasten 7 der Wärmetauscher 20 vorge­ sehen.

Die Rückwand 30 des Luftführungskanals 27 hat beim Klimati­ sierungsgerät 5 nach Fig. 3 eine vertikale Ausrichtung, während die ihr mit Abstand gegenüberliegende Vorderwand 32 von einem Lochblech gebildet ist sowie eine gegenüber der Senkrechten geneigte Lage hat.

Die geneigt innerhalb des Gerätekastens 7 untergebrachte Vorderwand 32 des Luftführungskanals 27 erstreckt sich prak­ tisch über die gesamte Höhe und Länge der Austrittsöffnung 16 für die Klimatisierungsluft. Sie ist dabei so angeordnet, daß sich der Luftführungskanal 27 in Strömungsrichtung der Luft - von oben nach unten - allmählich verengt, und zwar in einem solchen Maße, daß durch die als Lochblech ausgelegte Vorderwand 32 über deren gesamte Höhe und Länge ein sehr gleichmäßiger Luftaustritt erreicht wird.

Innerhalb des Luftführungskanals 27 und unmittelbar hinter der als Lochblech ausgeführten Vorderwand 32 ist ein Gleich­ richter bzw. Laminarisator 28 für die Luftströmung angeord­ net.

Zwischen der Vorderwand 32 des Luftführungskanals 27 und dem der Austrittsöffnung 16 zugeordneten Abdeckgitter ist im Gerätekasten 7 noch Einbauraum für eine Filtermatte 33 oder dergleichen vorhanden.

Der Gerätekasten 7 des Klimatisierungsgerätes 5 hat eine solche Ausbildung, daß zwischen dem Klimatisierungsgerät 5 und der Brüstung 2 eine Kammer 19 gebildet wird, an die einerseits der Wärmetauscher 20 angrenzt. Andererseits schließt diese Kammer 19 sowohl an die Sekundärluft-Ansaug­ öffnung 13 des Klimatisierungsgerätes 5 als auch an die Durchlaßöffnung 48 des Luftführungskastens 47 an, wie das deutlich der Fig. 3 zu entnehmen ist.

Sekundärluft-Ansaugöffnung 13 des Klimatisierungsgerätes 5 und Durchlaßöffnung 48 des Luftführungskastens 47 sind ein­ ander benachbart angeordnet, und zwar so, daß sich ihre Eintrittsebenen unter einem Winkel, vorzugsweise einem rech­ ten Winkel, zueinander an die Kammer 19 anschließen. Dabei ist ihnen als Durchlaß-, Steuer- und/oder Regelvorrichtung ein gemeinsames Klappenventil 49 zugeordnet, wie das der Fig. 3 zu entnehmen ist. Das Klappenventil 49 ist dabei so angeordnet und ausgebildet, daß es wahlweise und/oder wech­ selweise entweder nur die Sekundärluft-Ansaugöffnung 13 des Klimatisierungsgerätes 5 oder die Durchlaßöffnung 48 des Luftführungskastens 47 vollständig absperren kann. Es läßt sich jedoch außerdem auch so einstellen, daß sowohl die Sekundärluft-Ansaugöffnung 13 als auch die Durchlaßöffnung 48 mit der Kammer 19 in Verbindung stehen.

Für Sommerbetrieb des Klimatisierungssystems befindet sich das Klappenventil 49 üblicherweise in derjenigen Stellung, bei welcher es die Durchlaßöffnung 48 des Luftführungska­ stens 47 vollständig absperrt, während es andererseits die Sekundärluft-Ansaugöffnung 13 dann völlig freigibt. In die­ sem Falle wird dann die Sekundärluft ständig in Höhe der Fensterbrüstung aus dem Raum 4 abgesaugt und im Klimatisie­ rungsgerät 5 mit der Primärluft vermischt.

Bei Winterbetrieb des Klimatisierungssystems wird hingegen das Klappenventil so eingestellt, daß es die Sekundärluft- Ansaugöffnung 13 des Klimatisierungsgerätes 5 völlig ab­ sperrt, während es die Durchlaßöffnung 48 des Luftführungs­ kastens 47 zur Kammer 19 hin vollständig freigibt.

In diesem Falle wird dann die Sekundärluft aus dem Raum 4 relativ dicht unterhalb der Decke 25 durch die Öffnung 46 in den Luftzwischenraum 45 des Fensters 3 gesaugt und gelangt dann durch diesen nach abwärts in den Luftführungskasten 47, sowie aus diesem durch die Kammer 19 über den Wärmetauscher 20 zur Vermischung mit der Primärluft in den Luftführungs­ kanal 27.

Da die unterhalb der Decke 25 anstehende Luft im Raum 4 das höchste Temperaturniveau hat, wird durch den hier abgesaug­ ten Sekundärluftanteil die Temperatur der inneren Glasschei­ be 43 des Fensters 3 durch die den Luftzwischenraum 45 pas­ sierende Luft angehoben und auf diese Art und Weise dem Entstehen eines sogenannten Strahlungszuges entgegengewirkt, wie er durch ein zu kaltes Fenster verursacht werden könnte.

Selbstverständlich ist auch die Möglichkeit gegeben, das als Durchlaß-, Steuer- und/oder Regelvorrichtung dienende Klap­ penventil 49 - wie in Fig. 3 angedeutet - auch so einzustel­ len, daß Sekundärluft-Anteile gleichzeitig sowohl durch die Sekundärluft-Ansaugöffnung 13 des Klimatisierungsgerätes 5 als auch durch die Öffnung 46 und den Luftzwischenraum 45 des Fensters 3 angesaugt werden können, falls dies wün­ schenswert erscheint.

Durch unterschiedliche Winkelstellungen des Klappenventils 49 können dabei auch gegebenenfalls die Mengenanteile beider Sekundärluft-Ströme variiert werden.

Claims (3)

1. Verfahren zur Klimatisierung von Räumen,

• 1. bei welchem einerseits der Mindestaußenluftbedarf durch Primärzufuhr ge­ deckt,
• 2. sowie andererseits die Raumtemperatur durch Sekundärluft beeinflußt wird,
• 3. wobei die Sekundärluft von der Primärluft induktiv mit größerem Abstand oberhalb des Bodens aus dem Raum abgesaugt,
• 4. sowie anschließend zusammen mit der Primärluft als Klimatisierungsluft wieder in den Raum eingeführt wird,
• 5. die Sekundärluft an Wärmetauschern vorbeibeführt wird,
• 6. die aus Primärluft und Sekundärluft bestehende Klimatisierungsluft am oder unmittelbar über dem Boden in den Raum eingeleitet wird
• 7. und dort über die Austrittshöhe der Klimatisierungsluft hinweg unterhalb ei­ ner bis zur Höhe der Sekundärluft-Ansaugöffnungen reichenden Trenn­ schicht aus vorhandener Raumluft ein Frischluftreservoir gebildet wird,

nach Patent 37 27 882.
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest ein Sekundärluftanteil der Klimatisierungsluft durch einen Luftzwischenraum (45) eines eine Mehrfachverglasung (41, 43) aufweisenden Fensters (3) aus dem Raum (4) abgesaugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärluftanteil an der Oberkante des Fensters (3) aus dem Raum (4) abgesaugt wird (Fig. 1 und 2).

3. Klimatisierungssystem zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2,

• 1. mit welchem die Primärluft in vorgebbarer Menge zwangsweise von außen zugeführt wird,
• 2. mit welchem die Sekundärluft durch die Primärluft zunächst aus dem Raum abgezogen
• 3. sowie anschließend zusammen mit der Primärluft als Klimatisierungsluft wieder den Raum eingeleitet wird,
• 4. wobei an die Primärluft-Zuleitung oder einen Primärluftzuführkanal Klimati­ sierungsgeräte angeschlossen sind,
• 5. die Austrittsöffnungen für die Klimatisierungsluft aufweisen,
• 6. sowie mit größerem Abstand oberhalb des Bodens Sekundärluft- Ansaugöffnungen enthalten, wobei
• 7. die Klimatisierungsgeräte die Austrittsöffnungen für die Klimatisierungsluft im Bereich des Bodens aufweisen,
• 8. sich in an die Sekundärluft-Ansaugöffnungen anschließenden Zuführungen Wärmetauscher befinden,
• 9. die den Austrittsöffnungen zugewendet sind,
• 10. und an denen die Sekundärluft und/oder Primärluft entlanggeführt ist,

nach Patent 37 27 882
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sekundärluft-Kammer (19) jedes Klimatisierungsgerätes (5) an den Luftzwischenraum (45) eines eine Mehrfachverglasung (41, 43) aufweisenden Fensters (3) anschließbar ist, welcher wiederum, vorzugsweise unterhalb der Raumdecke (25), mit dem Raum (4) in Verbindung steht.