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Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage mit einem Körper mit einem Einlaß,
einer Auslaßöffnung im oberen Teil des Körpers, einem Ventilationskanal im
Inneren des Körpers zwischen dem Einlaß und der Auslaßöffnung, einem
Querstromgebläse innerhalb des Ventilationskanals, einer Anzahl von
thermoelektrischen Elementen, die dem Strom der Luft im Inneren des
Ventilationskanals ausgesetzt sind, und einer Steuerung zum Steuern der
Klimaanlage.
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Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Einheit dieser Art zur
Verwendung als Büro-Klimaanlage für eine Computer-Ecke in einem
geschlossenen Raum, einem Büroraum, einem Konferenzraum etc. und ebenfalls auf eine
Klimaanlage für die Benutzung in Privatwohnungen.
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Die DE-B-1 301 454 offenbart eine Klimaanlage dieser Art, die nach dem
Wärmepumpenprinzip arbeitet. Ein erster Luftstrom passiert den
Verdampfer der Wärmepumpe und wird als Kühlluft in den Raum geblasen, während
ein zweiter Luftstrom, der den Kondensator passiert, aus dem Fenster oder
in einen Teil des Raumes geblasen wird, der nicht durch Personen benutzt
wird. Entsprechend einer Ausführungsform werden Peltier-Elemente
verwendet anstelle einer Wärmepumpe, wobei einer der Luftströme die kalte
Seite und der andere die warme Seite des Peltier-Elements passiert.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Strahlungs-Klimaanlage. Die
EP-A-0 034 986 beschreibt eine durch Strahlung Wärme absorbierende und
emittierende Platte mit einer strahlenden Wärmeübertragungsfläche auf
einer Seite, einer Anzahl von thermoelektrischen Elementen auf der anderen
Seite der Oberfläche der Platte und einer Anzahl von Wärmetauschern auf der
gegenüberliegenden Oberfläche der thermoelektrischen Elemente.
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In den letzten Jahren sind Automatisierungseinrichtungen in Büros in
großem Umfange in Gebrauch genommen worden, und wenn deren Anzahl
zunimmt, erzeugt die durch die Geräte erzeugte Hitze eine unangemessen
erhöhte Raumtemperatur. Es ist nicht leicht, die Temperatur durch
Klimatisierung des gesamten Raumes zu regeln, und insbesondere ist es nahezu
unmöglich,
einen Klimatisierungseffekt zu schaffen, der für eine einzelne Person
geeignet ist.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine tragbare, strahlende
Klimaanlageneinheit zu schaffen, die geeignet ist für eine örtliche Klimatisierung, ohne
daß es notwendig ist, Rohre zu verlegen, wobei die Einheit den Peltier-Effekt
ausnutzt und geräuschlos ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Klimaanlage dadurch
gekennzeichnet, daß der Körper durch eine Trennplatte gebildet wird, die
einen Rahmen, eine vordere Platte und eine hintere Platte umfaßt, wobei eine
Fensteröffnung in der oberen Hälfte wenigstens einer der Platten ausgebildet
ist, eine Strahlungswärme absorbierende und emittierende Tafel in der
Fensteröffnung derart angeordnet ist, daß die
Strahlungswärme-Übertragungsfläche auf der durch das Fenster außenliegenden Oberfläche ausgebildet ist, und
eine Anzahl von Wärmetauscherelementen über eine Anzahl von
thermoelektrischen Elementen auf der gegenüberliegenden Seite in der
Ventilationspassage angeordnet ist.
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Die Platte ist ein Trennplattenglied, das einen Rahmen, ein Stück der
vorderen Platte und ein Stück der hinteren Platte umfaßt, die auf beiden Seiten
des Rahmens ausgebildet sind, und die Einheit umfaßt weiterhin ein
Querstromgebläse, das innerhalb des Plattengliedes angeordnet ist; Lufteinlässe
sind in den Trennwänden der vorderen Platte gegenüber den
Querstromgebläsen angeordnet; eine Öffnung ist im oberen Ende des Plattengliedes
ausgebildet; eine Fensteröffnung ist in der oberen Hälfte des Plattengliedes
gebildet und geeignet zur Aufnahme des strahlenden, Wärme absorbierenden
und emittierenden Plattenteils, das in der Fensteröffnung derart montiert ist,
daß die Strahlungswärme-Übertragungsfläche der vorderen Platte zugewandt
ist und die Wärmetauscher in dem Ventilationskanal für das
Querstromgebläse angeordnet sind, der in dem Plattenglied ausgebildet ist. Eine
Steuereinrichtung steuert die thermoelektrischen Elemente des Strahlungswärme
absorbierenden und emittierenden Platten teils und die Querstromgebläse.
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Die Querstromgebläse liegen in senkrecht ausgerichteter Positionsbeziehung
zueinander und umfassen ein erstes Querstromgebläse in einer oberen
Position und ein zweites Querstromgebläse in einer unteren Position. Die Einheit
umfaßt weiter erste Lufteinlässe in den Bereichen der hinteren Platte
gegenüber dem ersten Querstromgebläse, Ausblasöffnungen für das erste
Querstromgebläse, die innerhalb des Plattengliedes nach oben offen sind, zweite
Lufteinlässe im Bereich der vorderen Platte gegenüber dem zweiten
Querstromgebläse und Ausblasöffnungen für das zweite Querstromgebläse im
Bereich der vorderen Platte gegenüber dem zweiten Querstromgebläse in einer
Position unter dem zweiten Lufteinlaß.
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Dieser und andere Vorteile, Ausführungsformen und Aufgaben der
vorliegenden Erfindung sollen deutlicher werden anhand der folgenden Beschreibung
und der beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele,
die die Prinzipien der Erfindung enthalten, als Beispiele gezeigt sind.
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Fig. 1 ist eine schematische, perspektivische
Explosionsdarstellung und zeigt Teile der
Strahlungsplatten-Klimaanlageneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 2 und 3 sind zusammengesetzte, perspektivische Darstellung
und Längsschnitt der Ausführungsform gem. Fig. 1;
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Fig. 4 ist eine schematische, perspektivische Darstellung
eines Beispiels unter Verwendung der Ausführungsform
gem. Fig. 1;
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Fig. 5 und 6 sind ein schematischer Längsschnitt und eine
schematische, perspektivische Darstellung von zwei
abgewandelten Beispielen der Ausführungsform gem. Fig. 6;
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Fig. 7 und 8 sind schematische, teilweise geschnittene,
perspektivische Darstellung und schematische Längsschnitt-
Darstellung einer weiteren Ausführungsform der
Strahlungsplatten-Klimaanlageneinheit gemäß der
vorliegenden Erfindung.
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Fig. 1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer
Klimaanlageneinheit in der Form eines Trennwandgliedes in dem montierten Zustand zur
Verwendung für eine Strahlungs-Klimaanlage gemäß der vorliegenden
Erfindung,
und Fig. 2 und 3 sind eine perspektivische Darstellung und ein
schematischer Längsschnitt der Anordnung der Erfindung. In diesen
Zeichnungen bezeichnet die Bezugsziffer 1 einen Rahmen oder ein Rahmenwerk, das
mit offenem oberen Ende dargestellt ist. Eine vordere Platte 2 und eine
hintere Platte 3 sind fest an den vorderen und hinteren Oberflächen des
Rahmens 1 angebracht und bilden eine hohle Trennwandplatte 4 mit einem
offenen oberen Ende. Dieser Rahmen 1 weist ein Querstromgebläse 5 auf, das in
seinem unteren Bereich montiert ist. Die vordere Platte 2 hat Lufteinlässe 6
in ihrem unteren Bereich in Positionen gegenüber dem Querstromgebläse 5.
Diese Frontplatte 2 besitzt eine Fensteröffnung 7 mit einer großen Fläche in
der oberen Hälfte. Die Bezugsziffer 8 bezieht sich auf eine Strahlungswärme
absorbierende und emittierende Tellplatte, die in die Öffnung 7 von deren
Innenseite her eingefügt werden kann. Diese Strahlungswärme absorbierende
und emittierende Teilplatte 8 besteht aus zwei Teilen 8a und 8b mit einer
Anzahl von thermoelektrischen Elementen 9, die in Längs- und Querrichtung
in regelmäßiger Weise zwischen beiden angeordnet sind. Das rückwärtige
Teil 8b weist Strahlungsrippen 10 an der äußeren Oberfläche in Positionen
gegenüber den thermoelektrischen Elementen 9 auf. Die Dicke der
Strahlungswärme absorbierenden und emittierenden Teilplatte 8 einschließlich
der Strahlungsrippen oder Wärme emittierenden oder absorbierenden
Rippen 10 ist geringfügig geringer als diejenige des Rahmens 1, so daß sie in
den Innenraum der Trennwandplatte 4 angeordnet werden kann. Im übrigen
sind die Strahlungsrippen 10 ausgebildet zum Wärmeaustausch mit der Luft,
die senkrecht durch das Innere der Trennwandplatte 4 strömt, und der
Ventilationsluftkanal erstreckt sich senkrecht in dieser.
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Filter 11 sind im Inneren der Lufteinlässe 6 in der Platte 2 montiert, und
eine obere Abdeckung 13 ist fest auf der oberen Öffnung 12 am oberen Ende
der Trennwandplatte 4 angebracht.
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Weiterhin bezeichnet in der Zeichnung die Bezugsziffer 14 eine Steuerung,
die fest an dem Rahmen 1 in dem Luftstromkanal angebracht ist, der im
Inneren der Trennwandplatte 4 gebildet ist. Die Steuerung 14 ist vorgesehen
zur Steuerung des Ein- und Ausschaltens der Querstromgebläse 5, zum Ein-
und Ausschalten der Elektrizität der thermoelektrischen Elemente 9, zum
Richten des elektrischen Stroms durch die thermoelektrischen Elemente 9
und der Intensität des elektrischen Stroms.
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Die oben erwähnte Trennwandplatte ist 60 bis 80 mm dick und besitzt eine
Größe, die etwa derjenigen einer herkömmlichen niedrigen Trennwand
entspricht, und wenn es erforderlich ist, kann eine Reihe derartiger
Plattenglieder 4 verwendet werden, die seitlich nebeneinander in eine Reihe gestellt
werden.
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Wenn bei der oben erwähnten Anordnung die Steuerung 14 betätigt wird und
elektrischen Strom den thermoelektrischen Elementen 9 zuleitet, so daß die
vordere Seite der Strahlungswärme absorbierenden und emittierenden
Teilplatte 8 gekühlt und die Wärme durch die hintere Seite mit Hilfe des
"Peltier-Effekts" abgegeben wird, wird das Querstromgebläse 5 angetrieben, die
Wärme wird durch die Strahlungswärme absorbierenden und emittierenden
Teilplatte 8, deren Oberfläche begrenzt ist durch die Öffnung 7 in der
vorderen Platte 2 der Trennwandplatte 4, absorbiert, so daß die vordere oder
äußere Seite der Trennwandplatte 4 gekühlt wird.
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Während zu dieser Zeit die Wärme in Richtung der Rückseite der
Strahlungswärme absorbierenden und emittierenden Teilplatte 8 abgegeben und an den
Luftstrom übertragen wird, der durch das Querstromgebläse 5 abgegeben
wird, passiert sie die Strahlungsrippen 10 und wird durch die obere Öffnung
12 abgegeben. Zugleich wird die Steuerung 14 ebenfalls durch den Luftstrom,
der durch das Innere der Trennwandplatte 4 strömt, gekühlt.
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Fig. 4 zeigt ein Beispiel, bei dem die oben erwähnten Trennwandplatten 4
verwendet werden. Jedes der Trennwandplattenglieder 4 liegt so, daß die
vordere Platte 2 dem Inneren mit Abständen von 0,5 bis 1,0 m gegenüber
einem Arbeiter zugewandt ist. Die Steuerung 14 wird derart betätigt, daß die
Temperatur der vorderen Oberfläche der Strahlungswärme absorbierenden
und emittierenden Teilplatte 8 bei 10 bis 150 gehalten wird, wenn die
Raumtemperatur 23 bis 28ºC beträgt. Als Ergebnis erfolgt ein Wärmetransport
durch Strahlung zwischen dem Arbeitenden und der Trennwand 4, so daß
der Arbeitende einem Kühleffekt unterworfen wird.
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Obwohl die oben erwähnte Erfindung nur auf einer Seite die Wärmestrahlung
absorbierende und emittierende Teilplatte 8 enthält, kann diese auf beiden
Seiten des Plattengliedes 4 verwendet werden, wie es in Fig. 5 gezeigt ist.
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Kurz gesagt, besteht der zuletzt erwähnte Typ aus zwei Wärme
absorbierenden und emittierenden Teilplatten 8 und 8', die jeweils aus zwei Teilen 8a
und 8b bestehen, zwischen denen thermoelektrische Elemente 9 angeordnet
sind. Die Teilplatten 8 und 8' weisen Strahlungsrippen 10 im Zwischenraum
auf, die in Öffnungen 7 eingefügt sind, die in beiden Seiten eines
Trennwandplattengliedes 4' ausgebildet sind.
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Gemäß dieser Anordnung werden beide Seiten der Trennwandplatte 4'
gekühlt oder erwärmt.
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Weiterhin werden bei jeder der oben erwähnten Ausführungsformen die
Oberflächen der Strahlungswärme absorbierenden und emittierenden
Teilplatten 8 und 8' gekühlt oder erwärmt durch Strahlung durch Änderung der
Strömungsrichtung des elektrischen Stroms durch die thermoelektrischen
Elemente 9.
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Wenn weiterhin die Strömungsrichtung des elektrischen Stroms durch die
thermoelektrischen Elemente 9 auf jeder Strahlungsoberfläche der
Strahlungswärme absorbierenden und emittierenden Teilplatten 8 und 8' selektiv
geändert wird, kann die Funktion der Klimatisierung durch Strahlung auf den
strahlenden Oberflächen gesteuert werden. Diese Klimatisierungssteuerung
kann durchgeführt werden durch Steuerung der Intensität des elektrischen
Stromes, der durch die thermoelektrischen Elemente 9 fließt.
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Weiterhin ist es möglich, die Möglichkeit zu bieten, daß die oberen Bereiche
der Strahlungswärme absorbierenden und emittierenden Teilplatten 8 und 8'
ihre Kühlfunktion und ihre unteren Bereiche ihre Heizfunktion ausüben,
indem selektiv die Stromflußrichtung durch die thermoelektrischen Elemente
9 gruppenweise gewechselt wird.
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Durch Vergrößerung der senkrechten Dimension der Strahlungswärme
absorbierenden und emittierenden Tellplatten 8 und 8' zur Vergrößerung der
Flächen dieser Teilplatten und zur Steuerung derart, daß sie die obigen
Funktionen ausüben können, kann die obere Hälfte eines Arbeitenden
gekühlt und die untere Hälfte erwärmt werden, so daß eine ideale
Arbeitsatmosphäre entsteht, in der der Arbeitende sich am Kopf erfrischt fühlt und
trotzdem warme Beine hat.
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Als Einrichtung zur Erzielung des oben erwähnten Klimatisierungseffekts
kann eine Plattenheizung 5 im unteren Teil des Trennwandgliedes 4 gemäß
Fig. 6 montiert sein. Die Anordnung ist derart getroffen, daß das Ein- und
Ausschalten der Plattenheizung 5 und deren Temperatur durch die
Steuerung 14 gesteuert werden kann, die die thermoelektrischen Elemente 9 und
das Querstromgebläse gleichzeitig steuert.
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Als weitere Einrichtung zur Erzielung der oben erwähnten komfortablen
Bedingung, bei der der Arbeitende sich am Kopf erfrischt fühlt und warme
Beine hat, ist es möglich, die Strömungsrichtung des Luftstroms umzukehren,
der durch die Querstromgebläse 5 abgegeben wird, so daß warme Luft, die
sich durch Wärmeaustausch mit den Wärme absorbierenden und
emittierenden Flächen 8 und 8' ergibt, in den Hohlraum durch die Lufteinlässe 6 im
unteren Teil der Trennwandplatte 4 oder 4' abgegeben wird. In diesem Falle
kann eine elektrische Heizung stromaufwärts des Querstromgebläses 6
angeordnet sein.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1, 2 und 3 und den beiden
abgewandelten Ausführungsformen gemäß Fig. 5 und 6 ist zwar die Steuerung 14 fest an
dem Rahmen 1 in dem Luftstromkanal im Inneren der Trennwandplatte 4
angebracht, jedoch kann die Steuerung an einem anderen Teil oder
Gegenstand angebracht sein; mit anderen Worten, sie kann außerhalb der Platte
angeordnet sein.
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Bei diesen Zeichnungen wird das Querstromgebläse 5 in der Nähe des
unteren Teils der Klimatisierungsplatte gezeigt, jedoch kann es auch unmittelbar
unterhalb der Strahlungswärme absorbierenden und emittierenden Teilplatte
8 angebracht sein.
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Anschließend soll eine dritte Ausführungsform der
Strahlungsplatten-Klimaanlage gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 7 und 8
beschrieben werden.
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In Fig. 7 und 8 sind Teile, die dieselbe Funktion wie entsprechende Teile in
Fig. 1 und 3 haben, mit denselben Bezugsziffern bezeichnet, und daher kann
die Beschreibung dieser Teile zur Vermeidung von Wiederholungen
fortgelassen werden.
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Das charakteristische Merkmal der dritten Ausführungsform besteht im
folgenden.
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Ein erstes Querstromgebläse 5&sub1; und ein zweites Querstromgebläse 5&sub2; sind
unter der oben erwähnten Strahlungswärme absorbierenden und
emittierenden Teilplatte 8 in senkrechtem Abstand zueinander innerhalb der
Trennwandplatte 4 angebracht. Das erwähnte zweite Querstromgebläse 5&sub2; dient
zum Abgeben eines sanften Luftstromes.
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Das erwähnte erste Querstromgebläse 5&sub1; weist einen Lufteinlaß 6 auf, der in
der hinteren Platte 3 des Trennwandplattengliedes 4 angebracht ist, und
eine Luftausblasöffnung 16 direkt aufwärts in dem Trennwandplattenglied.
Andererseits besitzt das zweite Querstromgebläse 5 Lufteinlässe 6&sub2; und
Ausblasöffnungen 17 in einer vorderen Platte 2 in oberen und unteren Positionen in
senkrechtem Abstand zueinander. Das Trennwandplattenglied 14 weist einen
Warmluftauslaß 12 am oberen Ende auf. Die Anordnung ist so getroffen, daß
die Luft, die durch das erste Querstromgebläse 5&sub1; durch die
Ausblasöffnungen 16 abgegeben wird, durch die Strahlungsrippen 10 der Strahlungswärme
absorbierenden und emittierenden Teilplatte 8 strömen und von hier aus aus
dem Warmluftauslaß 12 austreten kann. Bezugsziffer 14 bezeichnet eine
Steuerung, die im unteren Teil der Trennwandplatte 4 angeordnet ist. Die
Steuerung 14 dient zur Steuerung des Ein- und Ausschaltens des ersten und
zweiten Querstromgebläses 5&sub1; und 5&sub2; zum Ein- und Ausschalten des
Stromes der thermoelektrischen Elemente 9, zum Ändern der Richtung des
elektrischen Stromes durch die thermoelektrischen Elemente 9 und zum
Steuern der Intensität des elektrischen Stromes.
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Das oben erwähnte Trennwandplattenglied 4 ist 60 bis 80 mm dick und hat
eine Größe, die im wesentlichen einer üblichen niedrigen Trennwand
entspricht, und wenn es erforderlich ist, kann eine Anzahl von derartigen
Plattengliedern seitlich nebeneinander in einer Reihe verwendet werden.
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Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Trennwandplattenglieder 4 als
niedrige Trennwände verwendet werden, die einen Arbeitstisch 18 umgeben.
Die Lufteinlässe 6&sub2; und die Ausblasöffnungen 17 des zweiten
Querstromgebläses 5&sub2; befinden sich oberhalb des Arbeitstisches 18.
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Wenn bei der oben erwähnten Anordnung die Steuerung 14 betätigt wird und
elektrischen Strom durch die thermoelektrischen Elemente 9 leitet, so daß
Wärme durch die vordere Seite der Strahlungswärme absorbierenden und
emittierenden Teilplatte 8 absorbiert wird, wird die so absorbierte Wärme
durch die hintere Seite durch den "Peltier-Effekt" emittiert, und beide
Querstromgebläse 5&sub1; und 5&sub2; werden angetrieben. Wärme wird durch die vordere
Seite der Strahlungswärme absorbierenden und emittierenden Teilplatte 8
absorbiert, und dadurch wird die vordere Seite des Trennwandplattengliedes
durch Strahlung gekühlt.
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Zugleich wird die Luft hinter dem Trennwandplattenglied 4 durch das erste
Querstromgebläse 5&sub1; angesaugt, das angetrieben wird, und zwar durch die
Lufteinlässe 6&sub1;, und durch die Ausblasöffnungen 16 ausgeblasen, so daß sie
durch eine Anzahl von Strahlungsrippen 1 strömt, die auf der
Strahlungswärme absorbierenden und emittierenden Teilplatte 8 angebracht sind, und aus
dem Warmluftauslaß 12 austritt. Folglich wird die Wärme, die an der
Rückseite der Strahlungswärme absorbierenden und emittierenden Teilplatte 8
emittiert wird, auf den oben erwähnten Luftstrom übertragen und nach oben
durch das Innere des Trennwandplattengliedes 4 abgegeben.
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Weiterhin wird die Luft vor dem Trennwandplattenglied 4 und unmittelbar
unterhalb der Strahlungswärme absorbierenden und emittierenden Teilplatte
8 durch das zweite Querstromgebläse 5&sub2; angesaugt, und zwar durch die
Lufteinlässe 6&sub2;, und nach unten durch die Ausblasöffnungen 17 ausgestoßen.
Dadurch wird die Luft, die gekühlt wird durch die vordere Oberfläche der
Strahlungswärme absorbierenden und emittierenden Teilplatte 8 und nach
unten abgesunken ist, durch das zweite Querstromgebläse 5&sub2; angesaugt und
durch dieses auf den Arbeitstisch 18 in einem sanften Luftstrom ausgeblasen.
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Aufgrund des oben erwähnten Klimatisierungseffekts wird der Arbeitende,
der an dem Arbeitstisch 18 sitzt, durch den Strahlungs-Kühleffekt, der durch
die Strahlungswärme absorbierenden und emittierenden Teilplatte 8 erzeugt
wird, und durch die kühle Luft, die durch das zweite Querstromgebläse 5&sub2; als
sanfter Luftstrom abgegeben wird, gekühlt. Weiterhin sollte der sanfte
Luftstrom, der durch das zweite Querstromgebläse 5&sub2; abgegeben wird,
vorzugsweise eine Strömungsgeschwindigkeit von etwa 0,3 m/sec. haben. Die Anzahl
der Umdrehungen des zweiten Querstromgebläses 5&sub2; kann in der
beschriebenen Weise mit Hilfe eines Schalters von Hand eingestellt werden.
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Wenn die Richtung des elektrischen Stromflusses durch die
thermoelektrischen Elemente 9 geändert wird, so daß Wärme an der Rückseite der
Strahlungswärme absorbierenden und emittierenden Teilplatte 8 absorbiert und
die auf diese Weise absorbierte Wärme durch deren Frontseite emittiert wird,
wird die vordere Seite der Trennwandplatte 4 durch Strahlung erwärmt.
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Die durch das zweite Querstromgebläse 5&sub2; abgegebene Luft dient als
Umwälzluft. Im Falle der Heizung kann das zweite Querstromgebläse 5&sub2;
angehalten werden.
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Während die oben beschriebene Ausführungsform einen Fall zeigt, bei dem
die Ausblasöffnung 17 des zweiten Querstromgebläses 5&sub2; über dem
Arbeitstisch 18 liegt, ist es ohne weiteres möglich, die Ausblasöffnung 17 unter dem
Arbeitstisch 18 anzuordnen, und das zuvor erwähnte Trennwandplattenglied
4 kann als Trennwand benutzt werden.