DE4201595C2 - Raumkühldecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Raumkühldecke nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Für die Wärmeabfuhr aus Räumen sind wassergekühlte Kühldecken bekannt, bei denen über einer Deckenplatte Kühlrohre angeordnet sind, die von Kühlwasser durch­ strömt werden. Die Kühlrohre kühlen die Deckenplatte, die ihrerseits die Kühlung an den darunter befindlichen Raum abgibt. Ein wesentlicher Nachteil wassergekühlter Kühldecken besteht in der Gefahr der Schwitzwasser­ bildung an den Kühlwasserrohren und Verteilerrohren. Da die Raumluft mit den Kühlwasserrohren in Berührung kommt, schlägt sich Kondenswasser aus der Raumluft an den Kühlwasserrohren ab, wenn diese zu kalt sind. Nor­ malerweise können daher keine niedrigeren Kühlwasser­ temperaturen als ca. 17°C verwendet werden. Schwitz­ wasserbildung an den Rohren kann nur mit einer auf­ wendigen Regelung verhindert werden, die bei der Gefahr von Schwitzwasserbildung die Kühlwassertemperatur erhöht. Dadurch wird aber gleichzeitig die Kühlwirkung verringert. Wenn bei schwülem Sommerwetter, also wenn der Feuchtigkeitsgehalt der Luft groß ist, ein Fenster des mit einer Kühldecke versehenen Raums geöffnet wird, entsteht an den Kühlrohren verstärkt Schwitzwasser. Dieses Schwitzwasser tropft herab und läuft an den Kühlrohren entlang. Es entstehen Fäulnis- und Ver­ rottungsnester. Die Zuleitungen zu den Kühlrohren werden in der Regel mit einer dampfdichten Wärmedämmung versehen, um hier Schwitzwasserbildungen zu vermeiden.

Eine Raumkühldecke mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist bekannt aus US-Re 25 550. Hier ist eine Klimaanlage beschrieben, bei der der zu klimatisierende Raum an seiner Decke und seinen Wänden Kühlplatten aufweist, die von gekühltem Wasser durchströmt sind. Ferner wird dem Raum entfeuchtete und gekühlte Zuluft zugeleitet, deren Taupunkt zur Vermeidung von Schwitzwasserbildungen an den Kühlplatten unter der Temperatur der Kühlflüssigkeit liegt. Auf die chemische Entfeuchtung der Zuluft kann verzichtet werden, wenn die Zuluft so weit heruntergekühlt wird, daß ihr Taupunkt hinreichend tief liegt, um Kondenswasserbildungen zu vermeiden. Dieses Raumkühlsystem weist zwar eine Kühldecke auf, jedoch wird gekühlte Trockenluft dem gesamten Raum zugeführt, wo sie die im Raum freiwerdende Feuchtigkeit aufnimmt, ehe sie unter anderem auch in Kontakt mit der Kühldecke kommt. Diese Trockenluft ist zur Erzielung des niedrigen Taupunktes entweder gekühlt oder auf chemische Weise entfeuchtet. Weil im Raum unterschiedlich viel Feuchtigkeit entsteht, muß sehr viel Trockenluft mit einem sehr tiefen Taupunkt verwendet werden. Wenn in einzelnen Räumen dagegen keine Feuchtigkeit entsteht, ist die Luft zu trocken, wodurch das Wohlbefinden der sich in dem Raum aufhaltenden Menschen beeinträchtigt wird. Eine Luftbefeuchtung würde den angestrebten Effekt rückgängig machen und zur Schwitzwasserbildung an den Kühlplatten führen. Beim Öffnen von Fenstern würde sehr viel feuchte Außenluft in den Raum eindringen, wodurch der angestrebte Effekt der Trockenhaltung der Kühlplatten zunichte gemacht würde. Daher muß der zu kühlende Raum gegenüber der Umgebungsluft abgedichtet sein. Diesem Raum darf ausschließlich getrocknete Luft zugeführt werden.

Aus der DE 40 15 665 A1 ist eine Kühldecke bekannt, die oberhalb des zu kühlenden Raumes einen Druckraum aufweist, welcher mit Kühlluft beschickt wird, wobei diese Kühlluft entweder durch seitliche Luftauslässe oder durch die perforierte Deckenplatte in den zu kühlenden Raum gelangt. Die Kühlung erfolgt hierbei ausschließlich mit Kaltluft, so daß das Problem der Schwitzwasserbildung nicht auftreten kann. Allerdings ist bei hohen Kühlleistungen ein hoher Kaltluftbedarf erforderlich, was zu unbehaglichen Zugerscheinungen führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Raum­ kühldecke zu schaffen, bei der in dem zu kühlenden Raum eine beliebige Luftfeuchtigkeit vorhanden sein kann, ohne daß das Problem der Schwitzwasserbildung an den flüssigkeitsdurchströmten Kühlrohren auftritt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei der erfindungsgemäßen Kühldecke enthält der Druckraum, der von dem zu kühlenden Raum durch die Deckenplatte getrennt ist, gegenüber dem Raum einen Überdruck. Dadurch wird erreicht, daß die vorgetrocknete Luft, die sich in dem Druckraum befindet, eine Sperre gegen das Eindringen feuchter Raumluft in den Druckraum bildet. Feuchtigkeit, die in der Raumluft enthalten ist, kann somit nicht in den Druckraum gelangen und sich nicht an den Kühlrohren niederschlagen. Die Luftströmung erfolgt ausschließlich aus dem Druckraum heraus in den zu kühlenden Raum hinein und nicht in umgekehrter Richtung. Es ist also möglich, die Luft in dem zu kühlenden Raum zu befeuchten, ohne daß dies zu Kondenswasserbildung im Druckraum führt. Ferner kann durch Öffnen der Fenster feuchte Außenluft in den zu kühlenden Raum gelangen, ohne daß dies nachteilige Auswirkungen im Druckraum hat.

Die erfindungsgemäße Raumkühldecke ist eine Luft- Wasser-Kühldecke, wobei das Wasser (oder eine andere Kühlflüssigkeit) die Kühlrohre durchströmt und gleich­ zeitig getrocknete Zuluft in einen diese Kühlrohre umschließenden Druckraum eingeleitet wird. Die getrocknete Zuluft hat einen relativ niedrigen Taupunkt, der jedenfalls unterhalb der Temperatur der Kühlflüssigkeit liegt. Da Wasser aus der Luft erst kondensiert, wenn die Temperatur der Kühlrohre geringer ist als der Taupunkt der Luft, tritt an den Kühlrohren keine Schwitzwasserbildung auf. Dieser Taupunkt wird z. B. dadurch eingestellt, daß die Zuluft in einem Klimazentralgerät, auf einen Wert heruntergekühlt wird, der unter der kältesten möglichen Kühlrohrtemperatur liegt. Die Luft gibt dann in der Trocknungseinrichtung ihre Feuchtigkeit ab.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Raum­ kühldecke besteht darin, daß die Zuluft für Belüf­ tungszwecke benutzt werden kann. Eine angenehme Kälte­ verteilung tritt dadurch ein, daß einerseits die Kühl­ decke Kühlleistung durch Strahlung überträgt und daß andererseits auch kühle Frischluft in den Raum ein­ geleitet wird. Die Zuluftzufuhr kann auf das für Be­ lüftungszwecke erforderliche Maß reduziert werden.

Die Kühlleistung kann dadurch erhöht werden, daß die Kühlflüssigkeit mit relativ niedriger Temperatur den Kühlrohren zugeführt werden kann ohne daß die Gefahr von Kondenswasserbildung besteht, weil die ausschließ­ lich mit den Kühlrohren in Kontakt kommende getrocknete Luft dort kein Schwitzwasser bilden kann. Wenn der Taupunkt der Zuluft bei 12°C liegt, kann beispiels­ weise die niedrigste Kühlwassertemperatur 13°C be­ tragen. Bei den ausschließlich wassergekühlten Kühl­ decken sind Kühlwassertemperaturen unter 16°C wegen der Gefahr der Kondenswasserbildung nicht möglich. Infolge niedriger Kühlwassertemperaturen kann bei der erfindungsgemäßen Raumkühldecke die Kühlfläche im Ver­ gleich zu bekannten Raumkühldecken bei gleicher Kühl­ leistung verringert werden.

Die Erfindung besteht in der Kombination einer wasser­ gekühlten Raumkühldecke mit Luftkühlung. Dabei addieren sich die Kühlleistungen von Wasser und Luft, wobei zusätzlich der Vorteil der Vermeidung von Schwitz­ wasserbildung entsteht.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Raumkühldecke und

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Raumkühl­ decke.

In Fig. 1 ist der Deckenbereich eines Raumes darge­ stellt, der durch eine Betondecke 10 und eine Seiten­ wand 11 begrenzt ist. Unter der Betondecke 10 befindet sich die abgehängte Raumkühldecke 12. Die Raumkühldecke 12 weist an ihrer Unterseite eine dünne, gut wärmelei­ tende Deckenplatte 13 und an ihrer Oberseite eine luft­ dichte Oberwand 14 auf. Der unmittelbar über der Deckenplatte 13 befindliche Druckraum 15 wird nach oben durch eine Wand 16 begrenzt. Zwischen der Wand 16 und der Oberwand 14 befindet sich eine Wärmedämmschicht 17.

In dem Druckraum 15 sind Kühlrohre 18 verlegt, die von Kühlflüssigkeit, z. B. Kühlwasser, durchströmt sind. Den Kühlrohren 18 wird die Kühlflüssigkeit über Verteiler­ rohre 19 zugeführt um anschließend nach Art eines Zirkulationssystems wieder rückgeführt zu werden. Die Kühlrohre 18 liegen in wärmeleitendem Kontakt an der Deckenplatte 13 an.

Dem Druckraum 15 wird durch einen Zuluftkanal 20 ge­ trocknete Zuluft zugeführt. Der Zuluftkanal 20 ist an eine (nicht dargestellte) Lufttrocknungseinrichtung an­ geschlossen, beispielsweise ein Klimazentralgerät, das die Luft bis auf den beabsichtigten Taupunkt herunter kühlt, wobei die Luft Flüssigkeit abgibt. Wird die Luft anschließend erwärmt, so behält sie den in der Kühleinrichtung angenommen Taupunkt bei, solange sie keine neue Feuchtigkeit aufnimmt.

Die so getrocknete Luft gelangt durch den Zuluftkanal 20 in den Druckraum 15 und verläßt diesen durch zahl­ reiche Löcher in der als Lochplatte ausgebildeten Deckenplatte 13. Im Druckraum 15 strömt die Luft an den Kühlrohren 18 entlang. Die Temperatur der Kühlflüssig­ keit in den Kühlrohren 18 ist höher als der Taupunkt der Zuluft, so daß sich im Druckraum keine Feuchtigkeit niederschlägt. Als Zuluftvolumenstrom empfiehlt sich ein Volumenstrom von ca. 4-15 m³/h m², entsprechend den hygienischen Anforderungen. Die Kühlrohre liegen zwar eng auf der Deckenplatte 13 auf, gestatten durch ihre runde Form jedoch ein weitgehendes Umspülen mit trockener Zuluft. Damit in dem Druckraum 15 ein geringer Überdruck gegenüber dem zu kühlenden Raum aufrechterhalten wird, sind die Öffnungen durch die die Kühlluft den Druckraum 15 verläßt, Drosselöffnungen, die einen gewissen Strömungswiderstand bieten.

Unter der Deckenplatte 13 ist ein 0,5 mm starkes Vlies 21 angebracht, das den Strömungswiderstand erhöht und den Luftstrom über die Fläche gleichmäßig verteilt. Das Vlies 21 kann auch im Druckraum 15 oberhalb der Deckenplatte 13 angeordnet sein. Die Deckenplatte 13 bildet dadurch einen Luftauslaß zur Raumlüftung.

Da auch die Verteilerrohre 19 in dem Druckraum 15 ange­ ordnet sind, ist eine Wärmedämmung dieser Rohre nicht erforderlich. Weil sie sich in getrockneter Luft befinden, besteht an diesen Verteilerrohren 19 keine Schwitz­ wassergefahr.

Es ist auch möglich, die Kühlleistung mit einem Regel­ system zu beeinflussen. Hierbei wird die Zuluft mit konstanter Temperatur und konstantem Volumen in den Druckraum 15 eingespeist, während die Regelung der Kühlleistung durch Variation der Kaltwasser-Kühl­ leistung erfolgt. Die Zulufttemperatur wird so gewählt, daß der zur Aufrechterhaltung des Überdruckes erfor­ derliche Zuluftstrom zu keiner Unterkühlung des Raumes führen kann, wenn das Kühlwasser abgeschaltet ist. Die Erhöhung der Kühlleistung erfolgt durch Zuschalten des Kaltwasserstromes, wenn die Wärmequellen im Raum dies erfordern.

Das Ausführungsbeispiel von Fig. 2 unterscheidet sich von demjenigen der Fig. 1 nur dadurch, daß die Decken­ platte 13a luftundurchlässig ist und daß in der Nähe der Seitenwände 11 Luftauslässe 22 vorhanden sind, durch die die in den Druckraum 15 verlassenden Kaltluft ge­ drosselt in den Raum 23 hinein austritt. Die Vertei­ lerrohre 19 für Zu- und Abfuhr der Kühlflüssigkeit verlaufen im Innern des Zuluftkanals 20, so daß sie dort ebenfalls gegen Kondenswasserablagerungen ge­ schützt sind.

Claims (5)

1. Raumkühldecke mit einer wärmeleitenden Decken­ platte (13), die mit flüssigkeitsdurchströmten Kühlrohren (18) gekühlt wird, und mit einer Einrichtung zum Zuführen getrockneter Zuluft, deren Taupunkt unter der Temperatur der Kühlflüssigkeit liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre (18) in einem von dem zu kühlenden Raum durch eine Deckenplatte (13) getrennten Druckraum (15) angeordnet sind, dem die getrocknete Zuluft zugeführt wird und in dem ein höherer Luftdruck herrscht als in dem zu kühlenden Raum.

2. Raumkühldecke nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Taupunkt der Zuluft bei etwa 12°C liegt.

3. Raumkühldecke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (15) durch einen Luftauslaß (22), Deckenplatte (13) mit dem zu kühlenden Raum in Verbindung steht.

4. Raumkühldecke nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckenplatte (13) perforiert ist.

5. Raumkühldecke nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre (18) in wärmeleitendem Kontakt mit der Deckenplatte (13) stehen.