DE3808307C1 - - Google Patents
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- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
- F24F13/02—Ducting arrangements
- F24F13/06—Outlets for directing or distributing air into rooms or spaces, e.g. ceiling air diffuser
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Duct Arrangements (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft einen Deckenluftauslaß, mit einem
Drallrohr und einem darin konzentrisch angeordneten Kernrohr,
mit mehreren in dem von beiden Rohren gebildeten Innenring
raum radial angeordneten Drallschaufeln, mit einem das Drall
rohr unter Bildung eines Außenringraumes konzentrisch umge
benden Mantelrohr, wobei der Außenringraum mittels einer Ver
stelleinrichtung zu öffnen, zu drosseln und zu schließen ist,
mit einem am Luftaustrittsende des Kernrohres angeordneten
Luftumlenkkörper und mit einem trompetenartigen Luftausström
flansch.
Es ist ein derartiger Deckenluftauslaß bekannt, bei welchem
das Mantelrohr mit dem Drallrohr einen lufteintrittsseitig
und luftaustrittsseitig offenen Außenringraum bildet, dem luft
eintrittsseitig eine Radialringblende zugeordnet ist, welche
den Außenringraum für den Kühlfall schließt. Mit der Verstell
einrichtung für die Radialringblende ist der als Prallscheibe
ausgebildete Luftumlenkkörper am Luftaustrittsende des Kern
rohres gekoppelt. Wenn sich die Radialringblende in Schließ
stellung befindet, gibt die Prallscheibe das Luftaustritts
ende des Kernrohres frei, so daß der austretende Luftstrom
horizontal nach außen abgelenkt wird und den Coanda-Effekt
unterstützt, nämlich die Horizontalumlenkung des aus dem
Drallrohr austretenden Luftstromes infolge eines sich im Um
lenkbereich des trompetenartigen Luftausströmflansches ein
stellenden Unterdruckes. Auf diese Weise dringt die kühle Zu
luft wunschgemäß nur mit geringer Eindringtiefe in den zu be
lüftenden Raum ein. Dagegen wird der Coanda-Effekt im Heiz
fall wunschgemäß aufgehoben und eine hohe vertikale Eindring
tiefe in den Raum gewährleistet. Denn im Heizfall öffnet die
Radialringblende den Außenringraum und schließt die Prall
scheibe das Luftaustrittsende des Kernrohres, so daß die warme
Zuluft im wesentlichen umlenkungsfrei aus dem Drallrohr und
dem Außenringraum, folglich auch aus dem Luftausströmflansch
senkrecht nach unten austritt. - Dieser bekannte Deckenluft
auslaß hat sich an sich bewährt, ist jedoch in verschiedener
Hinsicht verbesserungsbedürftig. Zunächst einmal stört die
in strömungstechnischer Hinsicht ungünstige Anordnung sämt
licher Einbauteile in dem Mantel- bzw. Außenrohr. Aus dieser
Unterbringung der Einbauteile resultiert zugleich eine raum
aufwendige Bauweise, die eine Querschnittsreduzierung - näm
lich auf den Drallrohrquerschnitt - für den Kühlfall verlangt.
Hinzu kommt, daß ein erhöhter Schallpegel in Kauf genommen
werden muß, weil im Kühlfall der aus dem Drallrohr austre
tende Luftstrom im Zuge seiner Horizontalablenkung den von
dem Außenringraum gebildeten Zwischenraum überbrücken muß.
Daraus resultiert einerseits eine Schwächung des Coanda-
Effektes im Bereich des trompetenartigen Luftausströmflansches,
besteht andererseits Abrißgefahr als Geräuschquelle am Aus
trittsende des Drallrohres. Endlich wird die Radialringblende
sowohl im Kühlfall als auch im Heizfall vollflächig von dem
Zuluftstrom beaufschlagt, so daß auch dadurch der Schallpegel
erhöht wird und außerdem große Stellkräfte für die Axialver
stellung der Radialringblende und der Prallscheibe erforder
lich sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Deckenluft
auslaß der eingangs beschriebenen Art für insbesondere hohe
Räume zu schaffen, der sich durch eine kompakte und strömungs
günstige Bauweise bei vergleichbarer Leistung auszeichnet,
ferner eine Reduzierung des Schallpegels und des Zuluftvolu
menstromes unter Beibehaltung einer stabilen Ausblascharakte
ristik selbst im Kühlfall gewährleistet.
Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen
Deckenluftauslaß dadurch, daß das Mantelrohr mit dem Luftaus
strömflansch und/oder mit dem Drallrohr einen außenseitig ge
schlossenen Außenringraum bildet, daß der Luftausströmflansch
eine Verlängerung des Drallrohres bildet, daß das Drallrohr
oberhalb der Drallschaufeln und unterhalb der Drallschaufeln
den Innenringraum mit dem Außenringraum verbindende Luftdurch
trittsöffnungen aufweist, und daß die Verstelleinrichtung
eine axiale verstellbare Axialringblende zum teilweisen oder
vollständigen Verschließen der Luftdurchtrittsöffnungen ober
halb der Drallschaufeln aufweist.
Diese Maßnahmen der Er
findung haben zunächst einmal zur Folge, daß das Drallrohr
nicht länger ein Einbauteil bildet, sondern den eigentlichen
Zuluftkanal. Der Außenringraum übernimmt praktisch Bypass
funktion für den Heizfall. Dadurch wird erreicht, daß im Kühl
fall nicht länger eine Querschnittsreduzierung des Zuluft
kanals bzw. Deckenluftauslasses erforderlich ist. Die Redu
zierung der Einbauteile im Zuluftkanal ist in strömungstech
nischer Hinsicht vorteilhaft, ermöglicht darüber hinaus eine
kompaktere Bauweise für gleiche Leistung unter Reduzierung
des Schallpegels für den Kühlfall. Letzteres gilt auch unter
Berücksichtigung der Tatsache, daß die kalte Zuluft im Kühl
fall am Ende des Drallrohres unmittelbar in den trompeten
artigen Luftausströmflansch eingeleitet und unter voller Aus
nutzung des sich an der abgerundeten Innenwand des Luftaus
strömflansches einstellenden Coanda-Effektes horizontal nach
außen umgelenkt wird. Insoweit besteht also nicht länger Ab
rißgefahr als weitere Geräuschquelle. Ferner ist die Beauf
schlagung der Axialringblende äußerst gering, so daß insoweit
keine Schallpegelerhöhung auftritt und nur kleine Stellkräfte
für die Axialverstellung der Axialringblende erforderlich
sind. - Überraschenderweise läßt sich bei dem erfindungsge
mäßen Deckenluftauslaß im Kühlfall der Zuluftvolumenstrom bis
auf 20% unter Beibehaltung einer stabilen Ausblascharakteristik
reduzieren, und zwar unter Berücksichtigung einer gleichblei
benden Temperaturdifferenz bis zu 12K. Stabile Ausblascha
rakteristiken meint eine gleichmäßig verteilte Kühlung. Unter
diesen Bedingungen konnte der Zuluftvolumenstrom bisher auf
maximal 40% seines Wertes reduziert werden, ohne daß die
Ausblascharakteristik instabil wird, und zwar stets unter Be
rücksichtigung eines Schallpegels von ca. 40 dB(A). - Darüber
hinaus ist bei dem erfindungsgemäßen Deckenluftauslaß der Aus
blaswinkel des aus dem Drallrohr austretenden verdrallten
Luftstromes von 0° bis ca. 90° möglich, und zwar ohne jede
Axialverstellung des Luftumlenkkörpers am Luftaustrittsende
des Kernrohres. Die Verstellung des Ausblaswinkels dient be
kanntlich dazu, im Heizfall die Eindringtiefe des aus dem
Drallrohr austretenden verdrallten Luftstromes in dem Raum
zu erhöhen und den Deckenluftauslaß für hohe Räume und größere
Temperaturdifferenzen geeignet zu machen. Die Verstellung des
Ausblaswinkels gelingt bei dem erfindungsgemäßen Deckenluft
auslaß durch das teilweise oder vollständige Öffnen der ober
halb der Drallschaufeln angeordneten Luftdurchtrittsöffnungen,
so daß ein Teilvolumenstrom den Außenringraum durchströmt und
durch die Luftdurchtrittsöffnungen unterhalb der Drallschau
feln wieder in das Drallrohr eintritt. Dadurch entsteht eine
Querströmung, welche orthogonal auf den verdrallten Zuluft
strom gerichtet ist und die Ausbildung des Coanda-Effektes
im Heizfall teilweise oder ganz unterbindet.
Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden auf
geführt. Grundsätzlich können die Luftdurchtrittsöffnungen
als Bohrungen ausgebildet sein, vorzugsweise sind sie jedoch
als horizontal verlaufende Schlitze bzw. Langlöcher ausgebil
det und ringartig angeordnet, um die Queranströmung des ver
drallten Zuluftstromes zum Verstellen seines Ausblaswinkels
bzw. zur teilweisen oder vollständigen Unterbindung des Coanda-
Effektes zu optimieren. Aus dem gleichen Grunde empfiehlt die
Erfindung, daß die Luftdurchtrittsöffnungen unterhalb der
Drallschaufeln im Übergangsbereich von dem Drallrohr zu dem
Luftausströmflansch angeordnet sind und sich auf im wesent
lichen gleicher Höhe des Luftaustrittsendes des Kernrohres
mit dem Luftumlenkkörper befinden. Der Luftumlenkkörper ist
zweckmäßigerweise als Leitkegel ausgebildet und bildet einen
umlaufenden Schrägschlitz vorgegebener Neigung mit dem Luft
austrittsende des Kernrohres. Die Neigung des Schrägschlitzes
ist so gewählt, daß im Kühlfall die Horizontalablenkung des
aus dem Drallrohr austretenden Luftstromes und seine Anleh
nung an den abgerundeten Luftausströmflansch zur optimalen
Ausbildung des Coanda-Effektes unterstützt werden. Im Rahmen
der Erfindung besteht auch die Möglichkeit, daß der Außen
durchmesser des Leitkegels größer als der Innendurchmesser
des Kernrohres gewählt ist und der Leitkegel axial verstell
bar ist. Dadurch läßt sich im Heizfall das Luftaustrittsende
des Kernrohres schließen, so daß die Vertikalströmung der
warmen Zuluft ungestört bleibt. Unabhängig davon kann jedoch
die aus den Luftdurchtrittsöffnungen unterhalb der Drall
schaufeln aus dem Außenringraum austretende Querströmung un
schwer mit Hilfe der Axialringblende so eingestellt werden,
daß ein mit vorgegebener Neigung aus dem Luftaustrittsende
des Kernrohres austretender Luftstrom ohne wesentlichen Ein
fluß bleibt. Für den Kühlfall beschreibt der aus dem Schräg
schlitz austretende Luftstrom einen innerhalb des Luftaus
strömflansches liegenden Kegelmantel, eben zur Unterstützung
der Ausbildung des Coanda-Effektes und der daraus resultie
renden Horizontalablenkung. - Erfindungsgemäß ist die Axial
ringblende über ein Lochblech, welches die Funktion eines
Gleichrichters für den Zuluftstrom hat, an eine Axialführung
im Kernrohr angeschlossen, wobei die Verstelleinrichtung als
manuell betätigbare Stellschraube bzw. -spindel ausgebildet
sein oder einen Motorantrieb aufweisen kann, z. B. einen Ser
vomotor für die Verstellung der Axialringblende.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein
Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert;
es zeigt
Fig. 1 einen Deckenluftauslaß in schemati
schem Vertikalschnitt und Kühlfall,
Fig. 2 den Gegenstand nach Fig. 1 im Heizfall,
Fig. 3 einen Horizontalschnitt durch den Gegenstand nach
Fig. 1 im Bereich der Linie I-I und
Fig. 4 einen Horizontalschnitt durch den Gegenstand nach
Fig. 1 im Bereich der Linie II-II.
In den Figuren ist ein Deckenluftauslaß für insbesondere hohe
Räume dargestellt, und zwar mit einem Drallrohr 1 und einem
darin konzentrisch angeordneten Kernrohr 2, mit mehreren in
dem von beiden Rohren gebildeten Innenringraum 3 radial ange
ordneten Drallschaufeln 4, mit einem das Drallrohr 1 unter
Bildung eines Außenringraumes 5 konzentrisch umgebenden Man
telrohr 6, wobei der Außenringraum mittels einer Verstellein
richtung 7 zu öffnen, zu drosseln und zu schließen ist. Fer
ner weist der Deckenluftauslaß einen am Luftaustrittsende des
Kernrohres 2 angeordneten Luftumlenkkörper 8 und einen trompe
tenartigen Luftausströmflansch 9 auf. Das Mantelrohr 6 bil
det mit dem Luftausströmflansch 9 und dem Drallrohr 1 oder
nur mit dem Drallrohr 1 einen außenseitig geschlossenen Außen
ringraum 5. Der Luftausströmflansch 9 bildet eine Verlän
gerung des Drallrohres 1, schließt also unmittelbar an das
Drallrohr 1 an und kann mit dem Drallrohr 1 eine Baueinheit
sein. Das Drallrohr 1 weist oberhalb der Drallschaufeln 4 und
unterhalb der Drallschaufeln 4 den Innenringraum 3 mit dem
Außenringraum 5 verbindende Luftdurchtrittsöffnungen 10, 11
auf. Die Verstelleinrichtung 7 besitzt eine axiale verstell
bare Axialringblende 12 zum teilweisen oder vollständigen Ver
schließen der Luftdurchtrittsöffnungen 10 oberhalb der Drall
schaufeln 4. Die Luftdurchtrittsöffnungen 10, 11 sind als ho
rizontal verlaufende Schlitze bzw. Langlöcher ausgebildet und
ringförmig angeordnet. Die Luftdurchtrittsöffnungen 11 unter
halb der Drallschaufeln 4 sind im Übergangsbereich von dem
Drallrohr 1 zu dem Luftausströmflansch 9 angeordnet und be
finden sich auf im wesentlichen gleicher Höhe mit dem Luft
austrittsende des Kernrohres 2 bzw. mit dem Luftumlenkkörper 8.
Der Luftumlenkkörper 8 ist als Leitkegel ausgebildet und bil
det einen umlaufenden Schrägschlitz 13 vorgegebener Neigung
mit dem Luftaustrittsende des Kernrohres 2. Der Außendurch
messer D des Leitkegels 8 ist größer als der Innendurchmesser
d des Kernrohres 2 gewählt. Der Leitkegel 8 kann axial ver
stellbar sein. Der aus dem Schrägschlitz 13 austretende Luft
strom beschreibt einen innerhalb des Luftausströmflansches
liegenden Kegelmantel 14, der angedeutet ist.
Die Axialringblende 12 ist über ein Lochblech 15, nämlich
Gleichrichterlochblech, an eine Axialführung 16 im Kernrohr
2 angeschlossen. Die Verstelleinrichtung 7 für die Axialring
blende 12 kann eine manuell betätigbare Stellschraube bzw.
-spindel aufweisen oder mittels eines Servomotors angetrie
ben sein. Letzteres ist nicht gezeigt.
Der Deckenluftauslaß arbeitet wie folgt:
Die Axialringblende 12 veschließt die Luftdurchtrittsöff
ungen 10 oberhalb der Drallschaufeln 4. Die Zuluft durchströmt
das Lochblech 15, Drallrohr 1 und Kernrohr 2. Der Teilvolu
menstrom, welcher durch das Kernrohr 2 bzw. den umlaufenden
Schrägschlitz 13 am Luftaustrittsende des Kernrohres 2 durch
strömt, unterstützt die Anlehnung des verdrallten, aus dem
Drallrohr 1 austretenden Luftstroms an die gekrümmte Innen
wandung des Luftausströmflansches 9, folglich die Ausbildung
des Coanda-Effektes, so daß die Horizontalablenkung optimiert
wird. Dadurch wird die Strömungsstabilität bei niedrigen Vo
lumenströmen erhöht und eine geringe Eindringtiefe der kalten
Zuluft sichergestellt.
Die Axialringblende 12 wird so weit axial verstellt, daß die
Luftdurchtrittsöffnungen 10 oberhalb der Drallschaufel 4 frei
werden. Dadurch durchströmt ein Teilvolumenstrom den Außen
ringraum 5 und tritt durch die Luftdurchtrittsöffnungen 11
unterhalb der Drallschaufeln 4 wieder in das Drallrohr 1 bzw.
den Drallraum ein. Dadurch entsteht eine Querströmung ortho
gonal zur Strömungsrichtung des verdrallten Zuluftstromes,
mit deren Hilfe die Ausbildung des Coanda-Effektes - in Ab
hängigkeit von der Positionierung der Axialringblende 12 -
teilweise oder ganz unterbunden und ein Ausblaswinkel des ver
drallten Zuluftstromes zwischen 0° und 90° realisiert werden
kann. - Auf diese Weise können Raumhöhen bis zu 6 m im Kühl-
und Heizfall für Temperaturdifferenzen zwischen Zuluft und
Raumluft bis zu 12K beherrscht werden. Ferner wird eine Re
duzierung des Nennvolumenstromes bis auf 20% bei stabilem
Ausblasverhalten möglich.
Sowohl im Kühlfall als auch im Heizfall ist der Verlauf der
Luftströmung durch Pfeile angedeutet.
Claims (7)
1. Deckenluftauslaß, mit einem Drallrohr und einem darin kon
zentrisch angeordneten Kernrohr, mit mehreren in dem von bei
den Rohren gebildeten Innenringraum radial angeordneten Drall
schaufeln, mit einem das Drallrohr unter Bildung eines Außen
ringraumes konzentrisch umgebenden Mantelrohr, wobei der
Außenringraum mittels einer Verstelleinrichtung zu öffnen,
zu drosseln und zu schließen ist, mit einem am Luftaustritts
ende des Kernrohres angeordneten Luftumlenkkörper und mit
einem trompetenartigen Luftausströmflansch, dadurch
gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (6) mit
dem Luftausströmflansch (9) und/oder mit dem Drallrohr (1)
einen außenseitig geschlossenen Außenringraum (5) bildet, daß
der Luftausströmflansch (9) eine Verlängerung des Drallrohres
(1) bildet, daß das Drallrohr (1) oberhalb der Drallschaufeln
(4) und unterhalb der Drallschaufeln (4) den Innenringraum
(3) mit dem Außenringraum (5) verbindende Luftdurchtritts
öffnungen (10, 11) aufweist, und daß die Verstelleinrichtung
(7) eine axial verstellbare Axialringblende (12) zum teilwei
sen oder vollständigen Verschließen der Luftdurchtrittsöff
nungen (10) oberhalb der Drallschaufeln (4) aufweist.
2. Deckenluftauslaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftdurchtrittsöffnungen (10, 11) als horizontal ver
laufende Schlitze bzw. Langlöcher ausgebildet und ringartig
angeordnet sind.
3. Deckenluftauslaß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Luftdurchtrittsöffnungen (11) unterhalb der
Drallschaufeln (4) im Übergangsbereich von dem Drallrohr (1)
zu dem Luftausströmflansch (9) angeordnet sind und sich auf
im wesentlichen gleicher Höhe das Luftaustrittsende des Kern
rohres (2) mit dem Luftumlenkkörper (8) befindet.
4. Deckenluftauslaß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Luftumlenkkörper (8) als Leitkegel
ausgebildet ist und einen umlaufenden Schrägschlitz (13) vor
gegebener Neigung mit dem Luftaustrittsende des Kernrohres
(2) bildet.
5. Deckenluftauslaß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser (D) des Leitkegels
(8) größer als der Innendurchmesser (d) des Kernrohres (2)
gewählt ist und der Leitkegel (8) axial verstellbar ist.
6. Deckenluftauslaß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der aus dem Schrägschlitz (13) austretende
Luftstrom einen innerhalb des Luftausströmflansches (9) lie
genden Kegelmantel (14) beschreibt.
7. Deckenluftauslaß nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Axialringblende (12) über ein Loch
blech (15) an eine Axialführung (16) im Kernrohr (2) ange
schlossen ist und die Verstelleinrichtung (7) als manuell betätig
bare Stellschraube bzw. -spindel ausgebildet oder mittels
eines Motors angetrieben ist.
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