DE4319928C2 - Klima-Anlage für den Humanbereich - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Klima-Anlage für den Humanbereich, insbesondere für Wohn- und Arbeitsräume, mit zumindest einem Auslaßkanal für die in einen zu klimatisierenden Raum einzufüh­ rende Zuluft und endständigem Zuluftauslaß.

Endständiger Zuluft­ auslaß bezeichnet einen Durchlaß, aus dem die Zuluft unmittelbar, wenn auch gegebenenfalls über zusätzliche Umlenkeinrichtungen und dergleichen, in den zu klimatisierenden Raum eintritt. Der Zuluft­ auslaß kann sich in einer Decke, einer Wand oder im Boden eines zu klimatisierenden Raumes befinden. Er kann sich auch in der Wand eines z. B. schrankförmigen Klimagerätes befinden. Er kann sich fernerhin in einem Fensterbauteil oder Türbauteil befinden. Der Ausdruck Klima-Anlage umfaßt z. B. und insbesondere solche mit Klimazentralgerät für die Luftaufbereitung, Gebläse für die Förde­ rung der aufbereiteten Luft im Bereich des Klimazentralgerätes, zumindest einem Förderkanal für die aufbereitete, von dem Gebläse geförderte Luft und zumindest einem Auslaßkanal mit Zuluftein­ führungseinrichtung für die Einführung der Zuluft in einen zugeord­ neten, zu klimatisierenden Raum. Die Zulufteinführungseinrichtung wird kurz auch als Luftauslaß bezeichnet. Humanbereich bezeichnet für Menschen bestimmte Aufenthaltsräume aller Art wie Büroräume, Wohnräume, Räume von Theatern und Räume in Kaufhäusern, Krankenhäusern und dergleichen. Der Ausdruck Klima-Anlage umfaßt im Rahmen der Erfindung sowohl Vollklima-Anlagen als auch Teil­ klima-Anlagen. Vollklima-Anlagen vereinigen in sich vier thermo­ dynamische Luftbehandlungsfunktionen, nämlich Heizen, Kühlen, Be­ feuchten und Entfeuchten. Bei Teilklima-Anlagen sind die Luftbe­ handlungsfunktionen demgegenüber reduziert, im einfachsten Fall auf bloße Kühlung oder bloße Frischluftzuführung. Auch sogenannte Raumgeräte fallen im Rahmen der Erfindung unter den Begriff Klima-Anlage.

Klima-Anlagen des beschriebenen Aufbaus und der beschriebenen Zweckbestimmung sind Aggregate der Haustechnik. Für ihre Aus­ legung und Einrichtung gelten bewährte Regeln der Klimatechnik. Die Klima-Anlagen des beschriebenen Aufbaus und der beschriebenen Zweckbestimmung sind jedoch verbesserungsfähig. Bei bekannten Anlagen stört, daß die aufbereitete Luft nicht ohne weiteres frei ist von Schwebstoffen und molekularen Verunreinigungen. Die Ausdrücke Schwebstoffe und molekulare Verunreinigungen umfassen anorganische und organische Substanzen und insoweit auch Sporen, Viren, Bakterien und Pilze sowie odorierende Substanzen. Solche orga­ nischen Substanzen werden im Rahmen der Erfindung, einschließlich odorierender, auch metabolischer Produkte aus terminologischen Gründen kurz als Keime bezeichnet, auch wenn es sich in Strenge nicht um Keime handelt.

Bei den bekannten Klima-Anlagen, von denen die Erfindung ausgeht, kann ohne weiteres nicht ausgeschlossen werden, daß mit der Zuluft auch Keime in den zu klimatisierenden Raum eingebracht werden. Allerdings sind umfangreiche Maßnahmen bekannt, die dieses ver­ hindern und die sich bewährt haben (vgl. die HumanAir-Techno­ logie, Firmendruckschrift "HumanAir" (1992) der Anmelderin) Sie arbeiten mit entsprechenden Filtereinrichtungen in Form von Schweb­ stoffiltern und Sorptionsfiltern, gegebenenfalls auch mit Ozonbe­ handlung der Zuluft. Diese bewährten Maßnahmen verlangen ent­ sprechende Installationen.

Bekannt ist eine Klima-Anlage mit einem Auslaßkanal für die in einen zu klimatisierenden Raum einzuführenden Zuluft und endständigem Zuluftauslaß, durch den die Luft mit großer Geschwindigkeit in den Raum eintreten soll (DE 38 05 873 A1). - Zur Abtötung von Keimen, die sich in der Zuluft befinden, ist bereits vorgeschlagen worden, alle Teile der Klima-Anlage, die von der Luft berührt werden, mit einer keimtötenden Substanz zu beschichten, z. B. durch Eindüsen der Substanz in den Luftstrom (EP 274 831 A2, US 35 91 328).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klima-Anlage des eingangs beschriebenen Aufbaus und der eingangs beschriebenen Zweckbestimmung zu schaffen, bei der Keime unter Verzicht auf Filtereinrichtungen der vorstehend beschriebenen Art und Funktion oder zusätzlich zu solchen Filterein­ richtungen aus einem Zuluftstrom unmittelbar vor Eintritt in den zu klimatisierenden Raum wirksam entfernt werden. Insoweit soll auch ein Nachrüsten installierter Klima-Anlagen zu erfindungsgemäßen Anlagen möglich sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der Erfindung eine Klima-Anlage für den Humanbereich, insbesondere für Wohn- und Arbeitsräume, - mit zumindest einem Auslaßkanal für die in einen zu klimatisierenden Raum einzuführende Zuluft und endständigem Zuluftauslaß, wobei in dem Zuluftauslaß zumindest ein Strömungsgleichrichter angeordnet ist, der eine Mehrzahl von Gleichrichterelementen mit Gleichrichterströmungswegen sowie eine von der Zuluft beströmte Gleichrichterelement­ oberfläche aufweist, wobei der Zuluftauslaß mit dem einge­ bauten Strömungsgleichrichter als Quelluftauslaß ausgebildet ist und wobei die Gleichrichterelementoberfläche mit einer keimtötenden Substanz beschichtet und/oder imprägniert ist.

Quelluftauslaß bezeichnet im Rahmen der Erfindung einen Luftauslaß, aus dem die Zuluft turbulenzarm und mit niedriger Austrittsgeschwindigkeit austritt, so daß die Luft bei langer Verweilzeit während des Abbaus von Turbulenzen einen intensiven Kontakt mit den Oberflächen des Gleichrichters erfährt. Keimtötende Substanzen bezeichnet solche, welche Keime im Sinne der einleitenden Definition, die mit den Substanzen in Berührung kommen, unschädlich machen. Die Wirkung des erfindungsgemäß eingesetzten und eingerichteten Strömungsgleichrichters ist dahingehend zu beschreiben, daß er keim-, pilz-, bakterienabscheidend bzw. -abtötend oder entsprechend auch wachstumshemmend und bakteriostatisch funktioniert oder auf physikalischem und chemischem Wege auch der Abscheidung bzw. Umwandlung von Geruchsstoffen und Gasen dienen kann. Bei den beschriebenen Berührungen kann es sich um bloßes Kontaktieren oder auch um einen adsorbierenden oder absorbierenden Kontakt handeln. Die Substanzen wirken chemisch oder biologisch, z. B. in bezug auf die Keime als Kontakt­ gifte. Sie können auch katalytisch wirken. Es versteht sich, daß sie auf den Gleichrichterelementoberflächen ausreichend haften müssen. Geeignete Substanzen sind bekannt (vgl. u. a. EP 0 442 228 A1). - Strömungsgleichrichter sind bekannte Apparate der Aerodynamik (vgl. Prandtl "Strömungslehre" 1944, S. 223). Sie bewirken in einem Strömungskanal oder in einem Freistrahl eine Vergleichmäßigung des Geschwindigkeitsprofils oder des zeitlich gemittelten Geschwindigkeitsprofils auf den einzelnen "Stromlinien" über den Strömungsquerschnitt. Dazu kann der Strömungsgleichrichter mit Gleichrichterelementen ausgerüstet sein, die in der austretenden Raumluft eine weitgehend homogene isotrope Turbulenz erzeugen. Eine homogene isotrope Turbulenz liegt vor, wenn die Turbulenzballen in ausreichendem Maße gleich groß und in der austretenden Zuluft ausreichend gleichverteilt sind. Im Rahmen der Erfindung sollen die Durch­ messer der Turbulenzballen nicht zu groß sein und beispiels­ weise im Bereich von 1 bis 10 mm liegen. Die Energie in den einzelnen Turbulenzballen soll im Vergleich zur Strömungs­ energie des Zuluftstromes insgesamt klein sein. Man erreicht mit Hilfe geeigneter Strömungsgleichrichter einen Zuluftstrom, der in starkem Maße Quelluft-Charakter aufweist und als sehr angenehm empfunden wird. Über die Struktur der Strömungs­ gleichrichter lassen sich diese Parameter einstellen. Die Gleichrichtung kann auch durch und bei Kombination der be­ schriebenen Elemente und/oder Maßnahmen mit klassischen Schwebstoff- bzw. Partikelfiltern erreicht werden. Die Strö­ mungsgleichrichter können auch als Luftleit- und Umlenkein­ richtungen ausgebildet werden.

In baulicher Hinsicht bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten bezüglich der Ausbildung und Gestaltung der Strömungsgleichrichter einer erfindungsgemäßen Klima-Anlage. So können die Gleichrichterelemente als sich kreuzende Leisten, Stäbe oder Drähte ausgeführt sein. Es können aber die Gleichrichterelemente auch als Stege zwischen Bohrungen in einer Platte ausgeführt sein, wobei die Bohrungen die Gleichrichterströmungskanäle bilden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Gleichrichterelemente als Stege einer Honigwabenstruktur ausgebildet, wobei die Kanäle der Honigwabenstruktur die Gleichrichterströmungswege bilden. Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist der Strömungsgleichrichter als eine poröse Platte mit kommuni­ zierenden offenen Poren ausgebildet, deren Porenwände die Gleichrichterelemente und deren Porenräume die Gleichrich­ terströmungswege bilden. Entsprechende Werkstoffe, insbeson­ dere entsprechende poröse keramische Werkstoffe, sind an sich bekannt, (vgl. US 46 27 811).

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei einer Gestaltung und Auslegung eines endständigen Zuluftauslasses dahingehend, daß primär der beschriebene Gleichrichtungseffekt erreicht wird, vor­ zugsweise als Quellüftungsauslaß, ein zusätzlicher Effekt entsteht, nämlich das angestrebte Unschädlichmachen bzw. die angestrebte Abtötung der Keime, wenn die Gleichrichterelementoberflächen mit einer keimtötenden Substanz beschichtet oder imprägniert sind. Überraschenderweise gelangen bei der beschriebenen Primärauslegung als Strömungsgleichrichter in der Zuluft mitgeführte Keime in ausreichendem Maße in Kontakt mit den Gleichrichterelementober­ flächen und damit mit diesen Substanzen. Es versteht sich, daß dieses auch eine Funktion der Aufenthaltszeit der differentiellen Volumenelemente der Zuluft in dem Strömungsgleichrichter ist. Sie kann durch die Erstreckung der Gleichrichterelemente in Strömungs­ richtung entsprechend beeinflußt werden. Wird der Strömungsgleich­ richter so ausgebildet, daß die angestrebte keimtötende Wirkung in ausreichendem Maße eintritt, so ist, anders ausgedrückt, auch der Gleichrichtungseffekt in starkem Maße optimiert. Diese Wechselwir­ kung ist wesentlich für die Erfindung.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkei­ ten der weiteren Auslegung und Gestaltung. So können die Gleich­ richterelemente aus einem porösen Werkstoff mit offenen Poren bestehen und zumindest im Bereich ihrer Gleichrichterelementober­ fläche mit der keimtötenden Substanz imprägniert sein. Die porösen Werkstoffe sind entsprechende Kunststoff- oder auch keramische Bauteile. Die Gleichrichterelemente können auch aus einem massiven Werkstoff bestehen und lediglich eine Beschichtung aus einem porösen Werkstoff aufweisen, wobei die Beschichtung zumindest im Bereich ihrer Beschichtungsoberfläche mit keimtötenden Substanzen imprägniert sind.

Um beim Strömen der Zuluft durch den Strömungsgleichrichter den Kontakt der Keime mit den Gleichrichterelementoberflächen zu för­ dern, anders ausgedrückt, um die Zahl der Stöße der Keime mit den Gleichrichterelementoberflächen zu vergrößern, lehrt die Erfindung, daß den Strömungsgleichrichtern anströmseitig ein turbulenz­ erzeugendes Gitter vorgeschaltet ist. Zu sehr guten Ergebnissen in bezug auf die Entkeimung der Zuluft kommt man, wenn der Strömungsgleichrichter eine Gleichrichterelementoberfläche F aufweist, die auf den Mengenstrom M abgestimmt ist, für die der Zuluftauslaß ausgelegt ist, und zwar mit der Abstimmungsregel M/F = 2,5 bis 1000 mm³/sec/mm². Eine andere erfindungsgemäße Abstimmungsregel lehrt, daß der Strömungsgleichrichter in Strömungsrichtung der Zuluft eine Tiefe aufweist und die Gleichrichterströmungswege einen freien Querschnitt besitzen, die so eingerichtet sind, daß zumindest 50% der Moleküle der Zuluft mit den Gleichrichterelementoberflächen in Berührung kommt. Phänomenologisch ausgedrückt bedeutet dieses, daß der Strömungsgleichrichter für einen Druckverlust in der den Strömungsgleichrichter passierenden Zuluft von etwa 5 bis 40 Pa ausgelegt ist. Der Strömungsgleichrichter kann drallerzeugende Gleichrichterelemente aufweisen.

Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist der Strömungs­ gleichrichter als ein austauschbares Modul ausgeführt und aus­ wechselbar in den Zuluftauslaß eingesetzt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen endständigen Zuluftaus­ laß einer erfindungsgemäßen Klima-Anlage,

Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 wesentlich vergrößertem Maßstab eine Ansicht des Gegenstandes der Fig. 1 aus Richtung des Pfeiles A,

Fig. 3 entsprechend der Fig. 2 eine andere Ausführungsform,

Fig. 4 entsprechend der Fig. 2 eine nochmals andere Ausfüh­ rungsform,

Fig. 5 in nochmals vergrößertem Maßstab einen Schnitt in Richtung B-B durch den Gegenstand der Fig. 2,

Fig. 6 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes der Fig. 5 und

Fig. 7 in sehr starker Vergrößerung in Strömungsrichtung der Zuluft einen Schnitt durch einen Strömungsgleichrichter in Form einer porösen Platte.

Der in den Figuren dargestellte Zuluftauslaß 1 gehört einer Klima-Anlage für den Humanbereich, insbesondere für Wohn- und Arbeitsräume an. Zur Klima-Anlage gehört zumindest ein Auslaßkanal 2 für die in einen zu klimatisierenden Raum 3 einzuführende Zuluft mit endständigem Zuluftauslaß 1.

In der Fig. 1 erkennt man das Ende eines Auslaßkanals 2 mit angeschlossenem endständigen Zuluftauslaß 1. Die Anordnung ist so getroffen, daß sich vor dem Zuluftauslaß 1 im Bereich 4 eine Drallströmung ausbildet. In dem Zuluftauslaß 1 erkennt man einen Strömungsgleichrichter 5, der eine Mehrzahl von Gleichrichter­ elementen 6 mit von der Zuluft beströmter Gleichrichterelementober­ fläche 7 aufweist. In den Fig. 5 und 6 wurde durch Schraffur 8 angedeutet, daß die Gleichrichterelementoberfläche 7 mit einer keim­ tötenden Substanz beschichtet und/oder imprägniert ist. Der Strömungsgleichrichter 5 ist mit Gleichrichterelementen 6 ausgerüstet, die in der austretenden Zuluft eine turbulenzarme, hauptsächlich laminare Strömung erzeugen. Der Strömungsgleichrichter 5 kann auch mit Gleichrichterelementen 6 ausgerüstet sein, die in der austreten­ den Zuluft eine weitgehend homogene isotrope Turbulenz erzeugen. Die Anordnung insgesamt mag im Ausführungsbeispiel so getroffen sein, daß die Zuluft im Sinne einer Quellüftung austritt.

In der Fig. 2 wurde angedeutet, daß die Gleichrichterelemente 6 als sich kreuzende Leisten, Stäbe oder Drähte ausgeführt sind. In der Fig. 3 erkennt man die Ausführungsform der Gleichrichterelemente 6 als Stege einer Honigwabenstruktur. Die Kanäle oder Bereiche zwischen diesen Gleichrichterelementen 6 bilden die Gleichrichterströmungswege 9. In der Fig. 4 sind die Gleichrichterelemente 6 als Stege zwischen Bohrungen in einer Platte ausgeführt, wobei die Bohrungen die Gleichrichterströmungswege 9 bilden. Die dargestellten Gleichrichter­ elemente 6 mögen aus einem porösen Werkstoff mit offenen Poren aufgebaut sein und zumindest im Bereich ihrer Gleichrichterelement­ oberfläche 7 mit der keimtötenden Substanz imprägniert sein. Dazu wird auf die Fig. 5 verwiesen. Die Fig. 6 zeigt, daß ein massives Gleichrichterelement 6 eine Beschichtung 10 aus einem porösen Werkstoff trägt, wobei die Beschichtung 10 zumindest im Bereich ihrer Beschichtungsoberfläche mit den keimtötenden Substanzen imprägniert ist. Von besonderer Bedeutung ist die Ausführungsform, bei der der Strömungsgleichrichter 5 als eine poröse Platte mit kommunizierenden offenen Poren ausgebildet ist. Dazu wird auf die Fig. 7 verwiesen. Man erkennt, daß die Porenwände die Gleich­ richterelemente 6 und die Porenräume die Gleichrichterströmungswege 9 bilden. Man entnimmt aus der Fig. 1, daß die Strömungsgleich­ richter 5 als austauschbares Modul ausgeführt sind und leicht aus­ wechselbar in den Zuluftauslaß 1 eingesetzt sind.

Claims (13)

1. Klima-Anlage für den Humanbereich, insbesondere für Wohn- und Arbeitsräume, - mit zumindest einem Auslaßkanal für die in einen zu klimatisierenden Raum einzuführende Zuluft und endständigem Zuluftauslaß, wobei in dem Zuluftauslaß (1) zumindest ein Strömungsgleichrichter (5) angeordnet ist, der eine Mehrzahl von Gleichrichterelementen (6) mit Gleichrichterströmungswegen (9) sowie eine von der Zuluft beströmte Gleichrichterelementoberfläche (7) aufweist, wobei der Zuluftauslaß (1) mit dem eingebauten Strömungsgleichrichter (5) als Quelluftauslaß ausgebildet ist und wobei die Gleichrichter­ elementoberfläche (7) mit einer keimtötenden Substanz (Schraffur 8), beschichtet und/oder imprägniert ist.

2. Klima-Anlagen nach Anspruch 1, wobei der Strömungsgleich­ richter (5) mit Gleichrichterelementen (6) ausgerüstet ist, die in der austretenden Raumluft eine weitgehend homogene isotrope Turbulenz erzeugen.

3. Klima-Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Gleichrichterelemente (6) als sich kreuzende Leisten, Stäbe oder Drähte ausgeführt sind.

4. Klima-Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Gleichrichterelemente (6) als Stege zwischen Bohrungen in einer Platte ausgeführt sind, wobei die Bohrungen die Gleichrichterströ­ mungswege (9) bilden.

5. Klima-Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Gleichrichterelemente (6) als Stege einer Honigwabenstruktur aus­ gebildet sind, wobei die Kanäle der Honigwabenstruktur die Gleich­ richterströmungswege (9) bilden.

6. Klima-Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der Strömungsgleichrichter (5) als eine poröse Platte mit kommunizierenden offenen Poren ausgebildet ist, deren Porenwände die Gleichrichter­ elemente (6) und deren Porenräume die Gleichrichterströmungswege (9) bil­ den.

7. Klima-Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Gleichrichterelemente (6) aus einem porösen Werkstoff mit offenen Poren bestehen und zumindest im Bereich ihrer Gleichrichterelementober­ fläche (7) mit keimtötenden Substanzen (Schraffur 8) imprägniert sind.

8. Klima-Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Gleichrichterelemente (6) eine Beschichtung aus einem porösen Werkstoff aufweisen und die Beschichtung zumindest im Bereich ihrer Be­ schichtungsoberfläche mit der keimtötenden Substanz (Schraffur 8) imprägniert sind.

9. Klima-Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei dem Strömungsgleichrichter (5) anströmseitig ein turbulenzerzeugendes Gitter vorgeschaltet ist.

10. Klima-Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Stromungsgleichrichter (5) eine Gleichrichterelementoberfläche (9) der Größe F auf­ weist, die auf den Mengenstrom M abgestimmt ist, für die der Zu­ luftauslaß (1) ausgelegt ist, und zwar mit der Abstimmungsregel M/F = 2,5 bis 1000 mm³/sec/mm².

11. Klima-Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Strömungsgleichrichter (5) in Strömungsrichtung der Zuluft eine Tiefe aufweist und die Gleichrichterströmungswege (9) einen freien Querschnitt besitzen, die so eingerichtet sind, daß zumindest 50% der Moleküle der Zuluft mit den Gleichrichterelementoberflächen (7) in Berührung kommt.

12. Klima-Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Strömungsgleichrichter (5) für einen Druckverlust in der den Strö­ mungsgleichrichter (5) passierenden Zuluft von etwa 5 bis 40 Pa ausgelegt ist.

13. Klima-Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Strömungsgleichrichter (5) als austauschbares Modul ausgeführt und auswechselbar in den Zuluftauslaß (1) eingesetzt ist.