DE4400040A1 - Quelluftdurchlaß für raumlufttechnische Anlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Quelluftdurchlaß für raumlufttechnische Anlagen, der an einem Ende über einen Zuluftanschluß an ein Luftkanalsystem anschließbar ist. Der Quelluftdurchlaß besteht aus einem äußeren luftdurchlässigen Mantel und einem darin konzentrisch angeordneten inneren luftdurchlässigen Mantel. In dem Quelluftdurchlaß ist mindestens ein horizontaler Blendenring angeordnet.

Derartige Luftdurchlässe sind allgemein bekannt und werden üblicherweise auf dem Fußboden stehend installiert, damit die Zuluft vom Luftdurchlaß zu den Personen in­ nerhalb des zu klimatisierenden Raumes nur eine relativ geringe Wegstrecke zurücklegen muß. Diese Wegstrecke führt insbesondere in hohen und schadstoffbelasteten Industriehal­ len durch den relativ gering belasteten fußbodennahen Bereich. Auf diese Art wird die Zuluft relativ wenig mit schadstoffbelasteter Hallenluft vermischt, bevor sie von den Perso­ nen eingeatmet wird. Da in der Regel in Industriehallen eine Koppelung von Wärme und Schadstoffentstehungsort vorliegt, steigen die freiwerdenden Schadstoffe im konvektiven Wärmestrom nach oben zum Hallendach, wo sie vom Abluftsystem erfaßt werden. Um diesen Stoffstrom nicht zu stören, müssen die Quelluftdurchlässe die Zuluft dem Auf­ enthaltsbereich mit geringer Luftgeschwindigkeit zuführen und volumenmäßig den auf­ steigenden Stoffstrom ergänzen, damit keine Rezirkulation von schadstoffbelasteter Raum­ luft aus höheren Hallenbereichen in den Arbeits- bzw. Aufenthaltsbereich stattfindet.

Damit die aus einem Quelluftdurchlaß austretende Zuluft im Aufenthaltsbereich verbleibt, ist eine höhere Dichte und somit eine Untertemperatur der Zuluft gegenüber der Raumluft erforderlich. Der Strahlimpuls kann hierzu nicht verwendet werden, da er aus den erwähnten Gründen zur Vermeidung einer Störung der aufsteigenden schadstoffange­ reicherten Thermikströme an Maschinen niedrig gehalten werden muß. Ferner wird dadurch auch der aus dem Raum induzierte Luftvolumenstrom in die Zuluft verringert.

Ein Quelluftdurchlaß der gattungsgemäßen Art ist aus der DE-OS 40 37 287 bekannt. Bei diesem bekannten Quelluftdurchlaß wird die Zuluft im Inneren des zylindrischen, perfo­ rierten Mantels durch aus Lochblechen bestehende, horizontale und vertikale Einbauten gleichmäßig umgelenkt und horizontal dem zu klimatisierenden Raum zugeführt. Dabei erhält die Zuluft durch die höhere Dichte aufgrund der Untertemperatur nach dem waagerechten Austritt aus dem Quelluftdurchlaß eine zum Fußboden gerichtete Geschwin­ digkeitskomponente. Verstärkt wird dies noch durch den Coanda-Effekt des Fußbodens. Dadurch tritt eine Einschnürung der Zuluftschicht mit einer erheblichen Luftgeschwindig­ keitszunahme um den Faktor 2 bis 3 auf. Zugerscheinungen und eine erhöhte Rezirkula­ tion von belasteter Hallenluft sind die Folge.

Ein weiterer Nachteil bekannter Quelluftdurchlässe besteht darin, daß diese nicht zum Aufheizen eines Raumes bzw. einer Industriehalle verwendet werden können, da die zum Aufheizen benotigte wärmere Zuluft aufgrund der geringen Austrittsgeschwindigkeit sofort zum Dach aufsteigt und somit nicht im Aufenthaltsbereich wirksam wird. Zulufttempera­ turen oberhalb der Raumlufttemperatur kommen auch im Sommer vor, weil die meisten Industriehallen nicht mit einer maschinellen Zuluftkühlung ausgerüstet sind. Auch hier tritt der Effekt auf, daß die wärmere Zuluft sofort zum Dach steigt und den Personen nur teilweise und außerdem über Rezirkulation mit Schadstoffen belastet wieder zugeführt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Quelluftdurchlaß so zu gestalten, daß Zugerscheinungen vermieden werden und daß ein Heizen des zu klimati­ sierenden Raumes möglich wird.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Quelluftdurchlaß erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhalte Ausgestaltun­ gen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch das im Inneren des Quelluftdurchlasses angeordnete, vorzugsweise in seinem Durch­ strömquerschnitt veränderbare rohrförmige Leitelement läßt sich das Strömungsverhalten der aus dem Quelluftdurchlaß austretenden Zuluft beeinflussen, und zwar unterschiedlich, je nachdem ob die Temperatur der Zuluft unter- oder oberhalb der Temperatur der Raumluft liegt.

Bei einer Untertemperatur der Zuluft wird durch das rohrförmige Leitelement bei maximal geöffnetem Durchströmungsquerschnitt eine Luftströmung erzeugt, deren Geschwindigkeit am äußeren Mantel von unten nach oben zunimmt und deren Ausblasrichtung schräg nach oben gerichtet ist. Der gesamten Strömung kann zusätzlich ein Drall überlagert werden. Auf diese Weise findet im Aufenthaltsbereich keine Zunahme der Luftgeschwindigkeit durch Kaltluftabfall statt.

Ist die Zulufttemperatur höher als die Raumlufttemperatur, so kann der Durchströmquer­ schnitt des rohrförmigen Leitelements bis auf Null reduziert werden, wodurch eine Luftströmung am Austritt aus dem Quelluftdurchlaß erzeugt wird, deren Austrittsrichtung nach unten gerichtet ist und deren Geschwindigkeit von oben nach unten deutlich zu­ nimmt. Dadurch wird dem Aufsteigen der wärmeren Zuluft entgegengewirkt.

Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Quelluftdurchlässe sind in der Zeichnung darge­ stellt und im folgenden näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie IV-IV des Ausführungsbei­ spiels gemäß Fig. 3;

Fig. 5 einen Querschnitt nach der Linie V-V der Fig. 3;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel;

Fig. 7 einen Querschnitt nach der Linie VII-VII des Ausführungs­ beispiels gemäß Fig. 6;

Fig. 8 einen Querschnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig. 6;

Fig. 9 einen Längsschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel;

Fig. 10 einen Querschnitt nach der Linie X-X des Ausführungsbei­ spiels gemäß Fig. 9;

Fig. 11 einen Querschnitt nach der Linie XI-XI der Fig. 9;

Fig. 12 und 13 Strömungsbilder unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Quelluftdurchlasses.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, besteht der Quelluftdurchlaß aus einem äußeren luftdurch­ lässigen zylindrischen Mantel 1 und einem konzentrisch darin angeordneten inneren luftdurchlässigen zylindrischen Mantel 2, die beide vorzugsweise aus einem Lochblech gefertigt sind. Der Quelluftdurchlaß ist oben bis auf den Querschnitt für einen Zuluft­ anschluß 3 geschlossen, der an ein nicht dargestelltes Luftkanalnetz anschließbar ist.

Der Quelluftdurchlaß ist weiterhin mit einem geschlossenen Boden 4 versehen und steht auf dem Fußboden 5 der zu klimatisierenden Halle oder des sonstigen zu klimatisierenden Raumes.

In der unteren Hälfte des Quelluftdurchlasses ist konzentrisch zu und in einem seitlichen Abstand von dem inneren Mantel 2 ein beidseitig offenes rohrförmiges Leitelement 6 angeordnet. Im Bereich des oberen Endes des rohrförmigen Leitelements 6 ist zum Ver­ ändern seines Durchströmungsquerschnittes eine Klappe 7 angebracht, womit das rohrför­ mige Leitelement 6 auch vollständig geöffnet oder geschlossen werden kann. Die Klappe 7 ist über eine Achse schwenkbar in dem rohrförmigen Leitelement 6 gelagert und kann mechanisch mit Hilfe eines herausgeführten Hebels oder mittels eines an die Achse an­ greifenden elektrisch oder pneumatisch wirkenden Antriebes 8 verschwenkt werden.

In dem unteren Teil des rohrförmigen Leitelements 6 ist zur Erzeugung einer Turbulenz ein Drallschaufeleinsatz 9 angeordnet. Zur Verlagerung seines Wirkungsbereichs kann der Drallschaufeleinsatz 9 vertikal verschiebbar sein. Auch können die Schaufeln des Drall­ schaufeleinsatzes 9 in ihrer Winkelstellung verdrehbar ausgeführt sein, um die Drallstärke zu verändern.

In dem Innenraum des inneren Mantels 2 sind oberhalb des rohrförmigen Leitelements 6 Blendenringe 10, 11 horizontal angeordnet, die eine zentrale Durchgangsöffnung und eine äußere Ringfläche aufweisen. Die Ringfläche des oberen Blendenringes 10 ist geschlossen, während die des unteren Blendenringes 11, der als Lochblendenring ausgebildet ist, Löcher aufweist.

In dem Ringraum zwischen dem rohrförmigen Leitelement 6 und dem inneren Mantel 2 ist ein weiterer Blendenring 12 horizontal angeordnet, der sich so über den Zwischenraum erstreckt, daß er diesen in zwei übereinanderliegende Ringkammern 13, 14 aufteilt.

Die Ringfläche dieses weiteren Blendenringes 12 ist im hier beschriebenen ersten Aus­ führungsbeispiel perforiert.

Von dem zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich das in den Fig. 3 bis 5 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch, daß die Funktion der Klappe 7 und die des Blendenringes 12 durch zwei horizontale und dicht übereinander angeordnete Scheiben 15, 16 übernommen wird. Diese unterteilen den Ringraum zwischen dem rohrförmigen Leitelement 6 und dem inneren Mantel 2 in die Ringkammern 13 und 14 sowie das rohrförmige Leitelement 6 in einen oberen und einen unteren rohrförmigen Leitelementabschnitt. Durchbrüche 17 in der drehbar gelagerten oberen Scheibe 15 entsprechen Durchbrüchen 18 in der starr angeordneten Scheibe 16, so daß je nach der Drehposition der Scheibe 15 die Durchbrüche 17 mehr oder weniger mit den Durchbrüchen 18 fluchten oder aber die Durchbrüche 17 und 18 mit durchbruchfreien Bereichen der Scheiben 16 bzw. 15 versperrt sind.

Im dritten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 6 bis 8 ist das rohrförmige Leitelement 6′ aus einem nach oben hin konisch erweiterten oberen Teilstück und einem zylindrischen unteren Teilstück kombiniert. Zwischen beiden Teilstücken sind Scheiben 15′ und 16′ horizontal angeordnet. Abweichend vom zweiten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 3 bis 5 ist die obere Scheibe 15′ und 16′ nicht deckungsgleich. Die Scheibe 15′ ist drehbar gelagert, so daß Durchbrüche 17′ in der oberen Scheibe 15′ mit Durchbrüchen 18′ und/oder 19′ mehr oder weniger fluchten oder aber mit durchbruchfreien Bereichen der Scheiben 15′ bzw. 16′ versperrt sind. Bei voll geschlossenen Durchbrüchen 18′ durch die Segmente der Scheibe 15′ sind die Durchbrüche 19′ der Scheibe 16′ voll geöffnet.

Im vierten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 9 bis 11 ist das rohrförmige Leitelement 6′′ von unten nach oben konisch verengt. Den Ringraum in die Ringkammern 13 und 14 unterteilende Scheiben 15′′ und 16′′ sind zahnradförmig ausgebildet, so daß die zahnlük­ kenförmigen Durchbrüche 17′′ in der drehbar gelagerten Scheibe 15′′ mit den zahnlücken­ förmigen Durchbrüchen 18′′ in der starren Scheibe 16′′ mehr oder weniger fluchten können oder aber durch zahnförmige Bereiche der Scheibe 16′′ bzw. 15′′ versperrbar sind.

Die über den Zuluftanschluß 3 zugeführte Zuluft gelangt in den Innenraum des inneren Mantels 2 und tritt durch den äußeren Mantel 1 in die zu klimatisierende Halle aus. Mit dem in seinem Durchströmungsquerschnitt veränderbaren rohrförmigen Leitelement 6, 6′, 6′′ kann die Luftströmung so beeinflußt werden, daß sich die in den Fig. 12 und 13 wie­ dergegebenen Strömungsbilder einstellen.

Liegt die Temperatur der Zuluft unterhalb der Raumlufttemperatur, so ist der Durch­ strömquerschnitt des rohrförmigen Leitelements 6 freigegeben, so daß es von einem Teil der zugeführten Zuluft vertikal durchströmt wird, während die übrige Zuluft radial durch den äußeren Mantel 1 austritt (Fig. 12). Der das rohrförmige Leitelement 6 durchströmen­ de Teilstrom wird am Boden 4 des Quelluftdurchlasses umgelenkt, gelangt in die untere Ringkammer 14 und tritt aus dem unteren Teil des äußeren Mantels 1 aus. Auf diese Weise erhält die insgesamt aus dem Quelluftdurchlaß austretende Zuluft die in der Fig. 12 gezeigte, leicht nach oben weisende Strömungsrichtung. Da die Zuluft kälter als die Raumluft ist, sinkt die Zuluft aufgrund der höheren Dichte in den Aufenthaltsbereich.

Bei hoher Untertemperatur der Zuluft gegenüber der Raumluft ist es zur Vermeidung einer Behaglichkeitsminderung sinnvoll, der Zuluft einen Drall von einstellbarer Größe zu überlagern, um die Zulufttemperatur schneller der Raumlufttemperatur anzugleichen. Dieser Drall wird mit Hilfe des in dem rohrförmigen Leitelement 6 angeordneten Drall­ schaufeleinsatzes 9 erzeugt. In dem anschließend erörterten Heizfall bei Zulufttemperaturen oberhalb der Raumlufttemperatur würde der Drallschaufeinsatz 9 die Eindringtiefe der Zuluft in unerwünschter Weise verringern. Dies wird jedoch durch ein Verschließen des rohrförmigen Leitelements 6 verhindert, wodurch der Drall aufgehoben wird.

Liegt im Heizfall die Temperatur der Zuluft oberhalb der Raumlufttemperatur, so wird das rohrförmige Leitelement 6 versperrt, so daß es nicht durchströmt wird. Wie in Fig. 13 gezeigt, wird dadurch auf der Außenseite des Quelluftdurchlasses eine Luftströmung mit einer stark nach unten weisenden Luftaustrittsrichtung und einer in Richtung auf den Fußboden 5 zunehmenden Luftgeschwindigkeit erzeugt. Dadurch wird einem raschen Aufsteigen der warmen Zuluft entgegengewirkt. Die sich dabei einstellenden erhöhten Raumluftgeschwindigkeiten können in Kauf genommen werden, da beim Heizen die wärmere Zuluft nicht als Zug empfunden wird und der Aufheizvorgang in der Regel vor Arbeitsbeginn stattfindet. Liegt im Sommer die Zulufttemperatur über der Raumlufttempe­ ratur, so wird ebenfalls die Ausblascharakteristik gemäß Fig. 13 gewählt. In diesem Falle sind bei hohen Hallenlufttemperaturen höhere Luftgeschwindigkeiten nicht schädlich, sondern sogar erwünscht.

Claims (13)

1. Quelluftdurchlaß für raumlufttechnische Anlagen, der an einem Ende über einen Zuluftanschluß (3) an ein Luftkanalnetz anschließbar ist und aus einem äußeren luftdurchlässigen Mantel (1) sowie einem darin konzentrisch angeordneten inneren luftdurchlässigen Mantel (2) besteht und in dem mindestens ein horizontaler Blend­ ring (10, 11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des inneren Mantels (2) ein axial durchströmbares rohrförmiges Leitelement (6, 6′, 6′′) angeord­ net ist, dessen dem Zuluftanschluß (3) abgewandtes Ende offen ist.

2. Quelluftdurchlaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchström­ querschnitt des Leitelements (6, 6′, 6′′) veränderbar ist.

3. Quelluftdurchlaß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das rohr­ förmige Leitelement (6, 6′, 6′′) über mindestens einen Teil der Höhe des inneren Mantels in axialer Richtung verstellbar angeordnet und/oder längenveränderlich ausgebildet ist.

4. Quelluftdurchlaß nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im rohrförmigen Leitelement (6, 6′, 6′′) ein Drallschaufeleinsatz (9) angeordnet ist.

5. Quelluftdurchlaß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drallschau­ feleinsatz (9) in axialer Richtung verschiebbar ist und/oder verdrehbare Drallschau­ feln aufweist.

6. Quelluftdurchlaß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchströmquerschnitt des rohrförmigen Leitelements (6, 6′, 6′′) durch eine diesem zugeordnete schwenkbare Klappe (7) veränderbar ist.

7. Quelluftdurchlaß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem rohrförmigen Leitelement (6, 6′, 6′′) ein Scheibenpaar zugeordnet ist und je nach der Position einer drehbaren Scheibe (15, 15′, 15′′) zu einer feststehenden Scheibe (16, 16′, 16′′) Ausschnitte oder Durchbrüche (17, 18, 17′, 18′, 19′, 17′′, 18′′) in beiden Scheiben (15, 16, 15′, 16′, 15′′, 16′′) in oder außer Deckung bringbar sind.

8. Quelluftdurchlaß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem rohrförmigen Leitelement (6, 6′, 6′′) eine Irisblende oder ein kippbarer Blen­ denring zugeordnet ist.

9. Quelluftdurchlaß nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchströmquerschnitt eines Ringraums zwischen dem inneren Mantel (2) und dem rohrförmigen Leitelement (6, 6′, 6′′) veränderbar ist.

10. Quelluftdurchlaß nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rin­ graum durch einen Blendenring und/oder einen Drallschaufelkranz in zwei überein­ ander angeordnete Ringkammern (13, 14) unterteilt ist.

11. Quelluftdurchlaß nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der im Rin­ graum angeordnete Blendenring aus einem Ringscheibenpaar (15′′, 16′′) besteht und je nach der Position einer drehbaren Ringscheibe zu einer feststehenden Ring­ scheibe Ausschnitte oder Durchbrüche in beiden Ringscheiben in oder außer Deckung bringbar sind.

12. Quelluftdurchlaß nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der im Rin­ graum angeordnete Blendenring nach Art einer Irisblende ausgebildet ist.

13. Quelluftdurchlaß nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch min­ destens einen elektrischen oder pneumatischen Antrieb (8), durch den das rohrför­ mige Leitelement (6, 6′, 6′′) und/oder die Klappe (7) und/oder der Blendenring (12) und/oder eine Scheibe (15, 16, 15′, 16′, 15′′, 16′′) des Scheibenpaares und/oder der Drallschaufeleinsatz (9) und/oder ein im Ringraum zwischen dem inneren Mantel (2) und dem Leitelement (6, 6′, 6′′) eingesetzter Drallflügelkranz verstellbar ist bzw. sind.