DE4329646C2 - Lüftungstechnisches Bauelement mit einer Einrichtung zum Durchmischen von dieses Bauelement durchströmender Luft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein lüftungstechnisches Bauelement mit einer Einrichtung zur Durchmischung von dieses Bauelement durchströmender Luft.

Raumlufttechnische Geräte umfassen Lüftungskanäle und/oder Lüftungs­ kammern, in denen Luftströme mit unterschiedlichen Temperaturen zu­ sammengeführt werden, wobei besonders in den Lüftungskammern Mittel zur Luftbefeuchtung, Kühlung, Erhitzung u. dgl. vorgesehen sind, so daß auch hier Luftmassen unterschiedlicher Dichte auftreten, die zum Ausgleich von Temperatur oder Feuchte zu vermischen sind. Dazu bedient sich der Lüftungstechniker im allgemeinen Mittel, mit denen die strömenden Luftmassen verwirbelt werden, wie beispielsweise Loch­ blenden, Düsenstrecken o. dgl. Mit diesen Mitteln soll die bei raum­ lufttechnischen Geräten, die eine Zustandsänderung herbeiführen oder in denen Dampf o. dgl. eingeleitet wird, bestehende Gefahr einer Strähnenbildung umgangen werden. Im allgemeinen werden jedoch lange Mischstrecken gebraucht, um die Strähnen aufzulösen und die Luftmas­ sen unterschiedlicher Zustandswerte und Dichte durchzumischen, so daß die an der Ausgangsseite gewünschten Zustandswerte erreicht wer­ den. Typische Bauelemente dieser Art sind Mischkammern in denen im allgemeinen kalte Außenluft mit (relativ) warmer Umluft gemischt wird, oder Dampfbefeuchter, oder regenerative Wärmerückgewinnungs- Einrichtungen mit rotierender Trommel, aus denen mit größer werden­ der Entfernung eines Trommelsektors von dem Übertritt in den Luft­ strom immer weniger gekühlte Luft austritt, so daß der Temperatur­ verlauf über den Querschnitt des Strömungskanals ungleichförmig ist, was zur Homogenisierung des Luftzustandes wiederum eine Durchmi­ schung bedingt.

Hier setzt die Erfindung an, der die Aufgabe zugrunde liegt, ein lüftungstechnisches Bauelement anzugeben, mit dem eine zur Homo­ genisierung des Luftzustandes notwendige Durchmischung auf kurzem Wege erreicht wird, ohne widerstandsbehaftete, strömungstechnische Schikanen.

Diese Aufgabe wird durch ein lüftungstechnisches Bauelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Um die Durchmischung zu erzwingen, wird vorgeschlagen, im Bereich des Einströmens, der Durchmischung oder des Ausströmens der durch das lüftungstechnische Bauelement strömenden Luft Hilfsluft einzublasen, wobei diese Hilfsluft in Form einer Anzahl von Strahlen, vorzugswei­ se von Rundstrahlen, mit einem gewissen Impulsüberschuß eingeblasen wird. Durch diese Hilfsluft werden Mischturbulenzen erzeugt, die für die Vermischung der Luftmassen unterschiedlicher Dichte Sorge tra­ gen. Das Verhältnis von Hauptluftstrom zu Hilfsluftstrom liegt dabei vorteilhaft im Bereich von 10 : 1.

Diese Hilfsluft wird vorteilhaft von der Druckseite des Förderventi­ lators des Hauptluftstromes abgenommen und über beispielsweise quer in der Strömung liegende Rohre eingeführt, die mit radialen Bohrun­ gen (oder Schlitzen) versehen sind. Die Richtung der aus den Öffnun­ gen austretenden Strahlen wird vorzugsweise quer zur Strömung sein, sie kann jedoch auch in Strömungsrichtung oder gegen die Strömungs­ richtung sein, je nach Geometrie der im Bereich der erzwungenen Mi­ schung herrschenden Strömung. Die Intensität der Mischung kann durch Regelung des Hilfsluftstromes für die Injektionsstrahlen bestimmt werden, wobei einfache Klappen im Regelfall bereits ausreichen. Die­ se einfachen Klappen sind mit einem Antrieb versehen, der von den Stellbefehlen eines Reglers betätigt wird, wobei der Regler von einem am Ausgang der Mischstrecke liegenden Fühler ein Ist-Signal erhält, dieses mit dem entsprechenden Sollwert vergleicht, was ins­ besondere für Befeuchtungsprobleme gilt.

Der Vorteil der Ausführung liegt in der relativ einfach herzustel­ lenden Hilfseinrichtung, die Mischstrecken überflüssig macht, die auf kurzem Raum untergebracht werden kann und so keine zusätzlichen Platzprobleme verursacht. Der (nicht zu hohe) Energieverbrauch zum Fördern der Hilfsluft dieser Hilfseinrichtung wird zumindest zum Teil durch den Energieverbrauch sonst üblicher Mischstrecken aufge­ wogen.

Das Wesen der Erfindung wird an Hand der in den Fig. 1 und 2 dar­ gestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen

Fig. 1: Ein schematisches Verfahrensbild des lüftungs­ technischen Bauelements;

Fig. 2: Ein Einbau in eine (stark schematisierte) Mischkammer für eine lüftungstechnische Anlage.

Die Fig. 1 zeigt ein schematisches Verfahrensschema, nach dem das erfindungsgemäße lüftungstechnische Bauelement arbeitet: In einer Mischkammer 1 soll ein über eine Leitung 2 zugeführter, erster Vo­ lumenstrom "A" einer Luft mit bestimmten Zustandswerten mit einem über eine Leitung 3 zugeführten zweiten Volumenstrom "B" einer Luft mit anderen Zustandswerten vermischt werden. Die gemischte Luft wird über eine Saugleitung dem Förderventilator 5 zugeleitet, der diese Luft über die Druckleitung 6 in das lüftungstechnische Versorgungs­ system drückt, wobei der an das lüftungstechnische System abgegebene Volumenstrom die Summe der beiden Volumenströme "A" und "B" ist. Hin­ ter dem Förderventilator 5 wird die Hilfsluft mit einem Volumenstrom "C" abgezweigt und über die Verbindungsleitung 7 der Mischkammer 1, in der die Hilfsluft-Leitung/-gen 9 (oder die Düsenrohre) angeordnet ist/sind, zugeleitet. Diese Hilfsluft-Leitungen 9 besitzen eine Anzahl von Auslaßöffnungen 9.1, aus denen die Hilfsluft in Form von Strahlen in die Mischkammer 1 geblasen wird.

Dazu reicht im Regelfall der Druckunterschied zwischen Saug- und Druckseite des Förderventilators 5; ist eine höhere Druckdifferenz zu überwinden, kann in der Verbindungsleitung 7 ein Hilfsluft-Gebläse 8 eingeschaltet sein, das die Förderung der Hilfsluft übernimmt. Die in der Hilfsluft-Leitung 9 vorgesehenen Ausblas-Düsen 9.1 erzeugen einzelne Strahlen mit hoher Mischturbulenz, die Strähnenbildungen auflösen. Dazu ist es vorteilhaft, wenn die Strahlen einzelne Rund­ strahlen sind, die in einem derartigen Abstand voneinander angeordnet sind, daß sie vereinzelt bleiben und sich nicht aneinanderlegen. Auf diese Art und Weise lassen sich die Mischturbulenzen der Einzelstrah­ len voll ausnutzen, wobei der Abstand der Ausströmdüsen 9.1 voneinan­ der vorteilhaft im Bereich von 1D bis 10D liegt (D: Durchmesser der Ausblas-Öffnungen). Diese Hilfsluft-Leitungen 9 weisen mindestens eine Reihe von Ausströmdüsen 9.1 auf, die längs einer zur Achse der Hilfsluft-Leitung 9 parallel verlaufenden Mantellinie liegen, wobei bevorzugte Ausblasrichtungen mit der Strömungsrichtung, gegen die Strömungsrichtung und rechtwinklig zur Strömungsrichtung verlaufen. Vorteilhaft ist es, die Ausströmdüsen 9.1 längs zweier Mantellinien der Hilfsluft-Leitung 9 anzuordnen, wobei diese beiden Mantellinien parallel zu der Achse der Hilfsluft-Leitung 9 verlaufen, wobei die Richtung der Achsen der Ausströmdüsen 9.1 zwischen 30° gegen Anström­ richtung und 30° gegen die Abströmrichtung liegen.

Die Fig. 2 zeigen Ausführungsformen einer Mischkammer 10, wie im Zuge von Kanalführungen lüftungstechnischer Anlagen vorgesehen. Die Luft mit unterschiedlichen Zustandswerten zuführenden Leitungen 2 und 3 münden an den Stellklappen 11 und 12 in die Mischkammer 10, in der sich die beiden von diesen Leitungen geführten Volumenströme "A" und "B" so vermischen sollen, daß die über die Leitung 4 abströmende Luft einen einheitlichen Zustand, d. h. über den gesamten Querschnitt einheitliche Temperatur und einheitliche Feuchte, aufweist. Die so gemishte Luft wird über die Stellklappe 13 in die abführende Lei­ tung 4 entlassen. In der Mischkammer 10 ist eine Hilfsluft-Leitung 14 angeordnet, die mit Ausströmdüsen 14.1 versehen ist. Aus den Aus­ strömdüsen 14.1 werden Mischstrahlen in das innere der Mischkammer 10 geblasen, die die einströmenden Luftströme, den über die Leitung 2 und die Stellklappe 11 ersten Volumenstrom "A" und den über die Lei­ tung 3 zuströmenden Volumenstrom "B". aufgrund ihrer Strahlturbulen­ zen miteinander vermischen. Die Hilfsluft-Leitung 14 ist an eine (in der Fig. 2 nicht näher dargestellte) Luftquelle angeschlossen, so daß der über die Leitung 4 abfließende Luftstrom größer ist, als die Summe der Volumenströme "A" und "B", wobei dieser Überschuß dann wieder ausgeglichen wird, wenn die Hilfsluft der Saugleitung 6 strom­ ab der Mischkammer 10 entnommen wird.

Claims (13)

1. Lüftungstechnisches Bauelement mit einer Einrichtung zur Durchmischung von dieses Bauelement durchströmender Luft, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine, vorzugsweise quer zur Hauptströmungsrichtung in dem Kanal oder der Mischkammer (1; 10) ausgerichtete Hilfsluft-Leitung (9; 14) vorgesehen ist, wobei jede der Hilfsluft-Leitungen (9; 14) eine Anzahl rechtwinklig zur Erstreckung der Hilfsluft- Leitungen (9; 14) abgehende Ausströmdüsen (9.1; 14.1) auf­ weist, und wobei jede der Hilfsluft-Leitungen (9.1; 14.1) mit einer Hilfsluft-Quelle verbunden ist.

2. Lüftungstechnisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmdüsen (9.1; 14.1) Lochdü­ sen sind.

3. Lüftungstechnisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmdüsen (9.1; 14.1) Schlitz­ düsen sind.

4. Lüftungstechnisches Bauelement nach Anspruch 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Abstand der Ausströmdüsen (9.1; 14.1) mindestens 1D bis 10D beträgt, wobei D der Äquivalenz-Durchmesser der Loch- oder Schlitzdüse ist.

5. Lüftungstechnisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmdüsen (9.1; 14.1) quer zur Hauptströmungsrichtung in dem lüftungstech­ nischen Bauelement ausgerichtet sind.

6. Lüftungstechnisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmdüsen (9.1; 14.1) gegen die Hauptströmungsrichtung in dem lüftungstech­ nischen Bauelement ausgerichtet sind.

7. Lüftungstechnisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmdüsen (9.1; 14.1) mit der Hauptströmungsrichtung in dem lüftungstech­ nischen Bauelement gleichgerichtet sind.

8. Lüftungstechnisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsluft-Leitung/ -gen (9; 14) über eine Verbindungsleitung (7) mit der Druck­ seite des Förderventilators (5) des Hauptluftstromes ver­ bunden ist/sind.

9. Lüftungstechnisches Bauelement nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung (7) vom Förder­ ventilator (5) des Hauptluftstromes zu der/den Hilfsluft- Leitung/-en (9; 14) eine verstellbare Drosselklappe vorge­ sehen ist.

10. Lüftungstechnisches Bauelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Drosselklappe mit einem Antrieb versehen ist.

11. Lüftungstechnisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsluft-Leitung/ -gen (9; 14) mit einem gesonderten Hilfsluft-Gebläse (8) verbunden ist/sind.

12. Lüftungstechnisches Bauelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Hilfsluft-Gebläses (8) bezüglich seiner Drehzahl einstellbar ist.

13. Lüftungstechnisches Bauelement nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Drosselklappe bzw. der Antrieb des Hilfsluft-Gebläses (8) ein Stellglied eines Regelkreises ist, dessen Fühler ein am Ausgang der Mischstrecke im Hauptluftstrom vorgesehener Thermo- oder Hygrofühler ist.