DE4403528A1 - Verfahren zur Raumkühlung - Google Patents
Verfahren zur RaumkühlungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Raumkühlung mit
abgehängten Kühldecken bzw. Kühldeckenelementen.
Derartige Kühlverfahren sind allgemein bekannt, wobei die Kühl
elemente als ebene Kühlflächen, wie in der Offenlegungsschrift
DE 20 35 936, zum Raum weisend oder als luftdurchströmbare schräge
parallele Kühlfläche wie in der EP-A-03 33 032 zur Erhöhung der
Konvektion und somit der gesamten Kühlleistung installiert sind.
Die ebenen Kühlflächen, als klassische Strahlungskühldecke be
kannt, haben den Nachteil, daß sie relativ geringe Kühlleistun
gen übertragen können.
Die konvektiven Kühldeckenelemente mit schräggestellten, paral
lelen Kühlflächen, haben zwar den Vorteil, daß sie wesentlich
größere Kühlleistungen erbringen, rufen jedoch bei den großen
Kühlleistungen durch die Konvektionsströmungen leicht Zuger
scheinungen hervor.
Eine gute Übersicht der verschiedenen bekannten Kühldeckenkon
struktionen bietet die CCI 4/1991, Seite 52 bis 54 und die CCI
4/1993, Seite 50 bis 57 und Seite 67 bis 72 mit Kühlleistungsan
gaben.
Bei allen Kühldeckenkonstruktionen werden die zur Rohdecke wei
senden Seiten vorzugsweise wärmedämmend isoliert oder die Iso
lierung wird im Abstand höher oder direkt an der Rohdecke ange
bracht, um einen Strahlungsaustausch zu verhindern. Alle Kon
struktionen haben den Nachteil, daß eine gewollte natürliche
Zirkulation der Raumluft zwischen der Rohdecke und der Isolie
rung nicht vorhanden ist und somit eine bedeutende Kühllastein
speicherung in den Baukörper verhindert wird.
Ein weiterer Nachteil ist besonders bei Einzelbüros, daß die
Abluft unterhalb der Kühldecke gegenüber der Außenfassade ge
kühlt abgesaugt wird, wie in der CCI 4/1993, Seite 56 beschrei
ben und in Abb. 4 dargestellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren mit gat
tungsgemäßen Kühldecken so zu gestalten, daß die Nachteile be
seitigt werden und vor allem eine bedeutende Kühllasteinspeiche
rung in die Rohdecke erfolgen kann und die Abluft nicht unter
Raumlufttemperatur abgeführt wird.
Die Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Verfahren durch die
kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteil
hafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
enthalten.
Bei diesem Verfahren ist der Zwischenraum zwischen der Rohdecke
und der Isolierung der Kühldecke, die vorzugsweise aus mehreren
Kühldeckenelementen besteht, vorzugsweise durch natürliche Kon
vektion der Raumluft durchlüftbar.
Werden Kühllasten im Raum wirksam, so kommt es an den Wärme
quellen zu aufsteigenden Luftbewegungen, die Raumluftwalzen bil
den und von der Zulufteinbringung und der Konstruktion der Kühl
decke in der Intensität beeinflußbar sind.
Obwohl die Kühllastverteilung im Raum immer ungleichmäßig ist,
die Kühlflächen in der Regel nicht die ganze Decke einnehmen und
oft ungleichmäßig verteilt sind, kann dennoch meistens vorherge
sagt werden, welche Raumströmungsbilder sich einstellen werden.
Besonders bei Büros an der Außenfassade werden die größten Kühl
lasten fast ausschließlich mehr im Bereich der Fassade wirksam,
weil die Schreibtische und Personen im fensternahen Bereich ste
hen, wodurch sich im fensternahen Bereich die Raumluftwalze zur
Decke empor bewegt und die höheren Raumlufttemperaturen auf
weist. Kommt die äußere Kühllast hinzu, wird die Raumluftwalze
intensiver und die Raumlufttemperaturen im Fassadenbereich lie
gen deutlich höher als im weiter entfernten inneren Bereich. Die
aufsteigende wärmere Raumluft strömt durch die Auftriebskräfte
durch Öffnungen in der Kühldecke auch in den Zwischenraum zwi
schen Rohdecke und Isolierung der Kühldecke. Beim Durchströmen
des Zwischenraumes nimmt die obere Abdeckung der Isolierung und
die Rohdecke Wärme auf, wobei die durch Wärmeübergang aufgenom
mene Wärme der Abdeckung der Isolierung durch Strahlung an die
Rohdecke abgegeben wird. Beim Durchströmen durch den Zwischen
raum kühlt sich die Luft unter Raumlufttemperatur ab und fällt
durch Öffnungen in der Decke, die nicht nur im Bereich der ver
tikalen Raumumschließungsflächen liegen, durch den Dichteunter
schied und der von den Wärmequellen aufgezwungenen Strömungen in
den Raum zurück, wodurch ein zusätzlich erheblicher Anteil der
Kühllast, besonders die Spitzenkühllast der äußeren Kühllast,
abgeführt wird und in die Rohdecke eingespeichert wird.
Durch dieses Verfahren können die aktiven Kühlflächen bis zu
50% reduziert werden, es bleiben somit immer genügend Fläche
für Akustik, Beleuchtung etc. übrig.
In der Übergangszeit oder bei nur kurzen Wärmeperioden im Sommer
entspeichert sich die Rohdecke durch Eigendynamik.
Zusätzlich kann bei diesem Verfahren eine besonders wirkungs
volle Entspeicherung der Rohdecke sowie des übrigen Baukörpers
durch eine aufgezwungene Nachtauskühlung dadurch erreicht wer
den, daß die Kühlflächen ganz oder teilweise mit der Rohdecke in
Strahlungsaustausch gebracht werden oder direkt gekühlt werden.
Die Abluft wird vorzugsweise in der Zwischendecke im Fassadenbe
reich oder über Abluftleuchten abgeführt, weil die Lufttempera
turen dort am größten sind.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in
der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläu
tert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein erstes Ausführungsbei
spiel des Verfahrens,
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch ein zweites Ausführungsbei
spiel des Verfahrens,
Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch ein drittes Ausführungsbei
spiel des Verfahrens,
Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch ein viertes Ausführungsbei
spiel des Verfahrens,
Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch ein fünftes Ausführungsbei
spiel des Verfahrens,
Fig. 6 einen Vertikalschnitt durch ein sechstes Ausführungsbei
spiel des Verfahrens.
In Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Kühldecke
mit mehreren einzelnen, vom Baukörper 2 mit Zwischenraum 10 ab
gehängten Kühldeckenelementen 3 mit planen Oberflächen 5, die
in wärmeleitender Verbindung mit den kühlwasserdurchflossenen
Rohren 4 stehen, mit darüber angeordneter Isolierung mit oberer
Abdeckplatte 9 dargestellt. An den Raumgegrenzungsflächen sind
vorzugsweise Durchbrechungen zum Zwischenraum 10 vorhanden, die
eine Durchlüftung des Zwischenraumes 10 durch Eigenkonvektion
bewirken und sich ein gesamtes Raumströmungsbild mit Strömungs
richtung durch Pfeile angegeben, einstellt.
Bei entsprechend vorhandener Kühllast strömt aufsteigende er
wärmte Raumluft durch den Zwischenraum 10 und gibt dort Wärme
über die Putzschicht mit eingelegten Kühlwasserrohren 4.1 an die
Rohdecke 2 ab und zusätzlich geht Wärme durch Strahlung von der
oberen Abdeckplatte der Isolierung 8 auf die Putzschicht und von
dort durch Wärmeleitung an die Rohdecke 2 über, wodurch die Luft
nach Durchströmung des Zwischenraumes 10 abgekühlt in den Raum 1
gelangt.
Die Kühlrohre 4.1 werden nur bei extrem hohen Kühllasten im Nor
malbetrieb von Kühlwasser durchflossen. Bei täglich hohen Kühl
lasten werden sie vorzugsweise nur zur Nachtauskühlung einge
setzt, wobei die Kühldeckenelemente 3 nicht in Funktion sind.
Bei einem ähnlichen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel bei
niedrigeren Kühllasten, wird das Verfahren ohne die Kühlwasser
rohre 4.1 und dem Putz betrieben.
Die Zuluft wird in Fig. 1 mit kleinen Geschwindigkeiten im unte
ren Innenwandbereich über mindestens einen Luftdurchlaß 16 zur
Stabilisierung der Raumluftwalze in Richtung zur Außenfassade,
dem Bereich der größeren Kühllast mit Schreibtisch und Computer
20 gekennzeichnet, eingeblasen. Die Abluft wird in Fig. 1 über
die Leuchten 19 und Abluftleitung 22 abgesaugt, um die konvek
tive Beleuchtungswärme direkt abzuführen.
In Fig. 2 ist das erfindungsgemäße Verfahren mit zusätzlich
durchlüfteten Kühlelementen 3 mit Zwischenraum 11 zwischen den
gekühlten planen Flächen 5 und der Isolierung 8 dargestellt.
Durch die Durchlüftung der Kühlelemente wird die abführbare
Kühlleistung erhöht. Vorzugsweise sind zwischen den einzelnen
Kühldeckenelementen 3 und den Isolierelementen 8 Durchbrechungen
12 vorhanden, durch die abgekühlte Teilluftmengen nach unten in
den Raum 1 austreten, um die konvektiven Abwärtsbewegungen aus
den Zwischenräumen 10 und 11 aufzusplitten.
Die kompletten Kühldeckenelemente 3 sind an, in der Vertikalen
liegenden, Stirnflächen, mit nicht dargestellten Stirnblechen,
verbunden und sind horizontal um die Achsen 14 zur intensiven
Nachtauskühlung drehbar, damit die planen Kühlflächen 5 mit dem
Baukörper 2 in Strahlungsaustausch gebracht werden können. Das
Kühlwasser wird den Kühlelementen über die Hohlachse 14 zuge
führt.
Die Zuluft wird in Fig. 2 gegenüber der Fassade über mindestens
einen Zuluftauslaß 16 im oberen Raumbereich mit kleinen Ge
schwindigkeiten mit Ausblasrichtung zur Fassade zur Stabilisie
rung der Raumluftwalze eingeblasen. Die Abluft wird oberhalb der
Kühldecke in Fassadennähe über den Ablufteinlaß 21 und die Ab
luftleitung 22 abgesaugt, weil dort die größten Raumlufttempe
raturen herrschen und somit ein Teil der Kühllast direkt abge
führt wird.
In Fig. 3 ist das Verfahren mit Kühldeckenelementen 3 mit schräg
angeordneten parallelen und durchlüfteten Kühlflächen 6 zur Er
höhung der konvektiven Kühlleistung und mit unterschiedlich in
der Höhe angeordneten, zur Nachtauskühlung des Baukörpers 2 ver
schiebbaren Isolierelementen 8 und Kühlkonvektor 7 dargestellt.
Der Kühlkonvektor 7 ist zur Zusatzkühlung oder separat zur
Nachtauskühlung vorhanden. Wird der Kühlkonvektor nur separat
zur Nachtauskühlung verwendet, werden die Isolierelemente nicht
verschoben, die in Fig. 3 gezeigte Durchströmung des Zwischen
raumes 10 erhält sich dann aufrecht. Die Zuluft wird über
Springbrunnenauslässe 17 und/oder Drallauslässe 18 eingeblasen,
um die Intensität der Raumluftwalze abzuschwächen.
In Fig. 4 ist das Verfahren ähnlich wie nach Fig. 1 beschrieben
mit einer Kühldecke 3 mit zusätzlichem Kühlwasser durchfließba
ren Rohrleitungen 4.2, die wärmeleitend mit der oberen planen
Kühlfläche 5.2 verbunden sind, dargestellt. Zwischen beiden
Kühlflächen 5 und 5.2 ist die Isolierung 8 vorhanden. Die Rohr
leitungen 4.2 und die Kühlfläche 5.2 werden für erhöhte Kühl
leistung und/oder nur zur Nachtauskühlung eingesetzt.
In Fig. 5 ist das Verfahren ähnlich wie in Fig. 2 dargestellt.
Zum wesentlichen Unterschied sind bei der Nachtauskühlung die
Isolierelemente 8, um die Achse 15 in die Senkrechte drehbar, um
die Rückseiten der gekühlten Flächen 5 mit den kühlwasserdurch
flossenen Rohren 4 in Strahlungsaustausch mit dem Baukörper 2 zu
bringen.
In Fig. 6 ist das Verfahren ähnlich wie in Fig. 3 dargestellt.
Zum Unterschied sind die Isolierelemente 8 nicht mit Abstand
über den Kühlflächen 6 angeordnet, sondern direkt darüber.
Zwischen den einzelnen Isolierelementen 8 sind Luftdurchtritts
schlitze 12 in Verlängerung der Kühlflächen so ausgebildet, daß
praktisch kein Strahlungsaustausch mit dem darüberliegenden Bau
körper 2 besteht und der konvektive Wärmeübergang an den Kühl
flächen 6 jedoch voll erhalten bleibt. Die Kühlflächen 6 und die
Isolierelemente sind gemeinsam im umlaufenden Rahmen 13 vorzugs
weise als Einheit angeordnet, wodurch eine besonders geringe
Bauhöhe gegeben ist. Die offene Rasterdecke 23 ist nur als ar
chitektonische Variante mit dargestellt.
Claims (12)
1. Verfahren zur Raumkühlung mit abgehängten Kühldecken, da
durch gekennzeichnet, daß der Baukörper (2) oberhalb der
Kühldeckenelemente (3) im Normalbetrieb nicht im Strah
lungsaustausch mit den Kühldecken (3) steht und der Zwi
schenraum (10) zwischen Baukörper (2) und Kühldeckenele
menten (3) von Raumluft zur zusätzlichen Kühllastabfuhr
durch Konvektion und Strahlung durchströmbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Durchströmung des Zwischenraumes (10) zwischen Baukörper (2)
und Kühldeckenelementen (3) durch Eigenzirkulation erfolgen
kann.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Durchströmung des Zwischenraumes (10) zwischen Baukörper
(2) und Kühldeckenelementen (3) bei gleichzeitiger Durch
strömung des Zwischenraumes (11) zwischen den gekühlten Bau
teilen, bei planen Kühlflächen (5) mit den im thermischen
Kontakt stehenden kaltwasserdurchflossenen Rohren (4) oder
bei konvektiven Kühlelementen die Kühllamellen (6) und den
Isolierelementen (8) erfolgen kann.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Verstärkung der Durchströmung des Zwischenraumes (10)/der
Zwischenräume (10) und (11) mindestens ein Kühlkonvektor (7)
mit/ohne Konvektorschacht an der Wand, im wandnahen Bereich
oder zwischen den Kühldeckenelementen (3) mit Isolierung (8)
vorhanden ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Umhüllungsflächen der Isolierelemente (8) aus Materia
lien mit guter Wärmeleitfähigkeit und gutem Strahlungsaus
tausch zur Vergrößerung der übertragenen Kühlleistung der
Kühldeckenelemente und der Übertragbaren Kühlleistung der
durch den Zwischenraum (10) direkt unter dem Baukörper (2)
strömenden wärmeren Raumluft bestehen, wobei mindestens die
nach unten weisende Seite zur Schallabsorbtion perforiert
sein kann.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
zusätzlich zur Erhöhung der abführbaren Kühllast aus dem
Raum (1) und/oder nur zur Nachtauskühlung kühlwasserdurch
flossene Rohre 4.1 im thermischen Kontakt mit dem Baukörper
(2) oder kühlwasserdurchflossene Rohre (4.2) im thermischen
Kontakt mit der gut wärmeleitfähigen oberen Umhüllungsfläche
der Isolierelemente (8) oder der planen oberen Kühlfläche
(5.2) stehen.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die kompletten Kühlelemente (3) um die horizontalen Achsen
(14) oder nur die Isolierelemente um die horizontalen Achsen
(15) drehbar sind oder untereinander verschiebbar sind und
dadurch die Kühlflächen der Kühlelemente (3) ganz oder teil
weise zur Nachtauskühlung mit dem Baukörper (2) im Strah
lungsaustausch stehen.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
mehrere nebeneinander schräggestellte konvektive Kühlflächen
(6) im oberen Bereich des umlaufenden Rahmens (13) mehrere
Isolierelemente (8) mit schrägen Durchbrechungen (12) aufweisen,
um den Strahlungsaustausch zum Baukörper (2) zu verhindern,
wobei die konvektive Durchströmung der Kühlflächen (6) durch
die Durchbrechungen (12) und die Durchströmung des Zwischen
raumes (10) gewährleistet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abluft in der aufsteigenden wärmeren Raumluft im Zwi
schenraum (10) über Ablufteinlässe (21) oder/und Abluft
leuchten (19) über Abluftleitungen (22) abgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Leuchten (19) durchlüftbar sind und die konvektive Wärme
oberhalb der Kühlflächen der Kühlelemente (3) wirksam wird
und nicht im Raum (1).
11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß gekühlte Zuluft durch Luftauslässe (16 oder/und 17) mit
geringen Luftaustrittsgeschwindigkeiten im oberen Raumbe
reich unterhalb der Kühlelemente (3) und/oder unteren Raum
bereich zur Intensivierung und Stabilisierung der Raumluft
walze ausgeblasen wird und eine bessere Durchströmung des
Zwischenraumes (10) unmittelbar unter den Baukörper (2)
erreichbar ist.
12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß gekühlte Zuluft über Springbrunnenauslässe (17) oder/und
Quelluftauslässe (18) durch einen Hohlraumboden in den Raum
(1) eingeblasen wird, um zu intensive Raumluftwalzen zu ver
langsamen.
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