DE4412172C1 - Verfahren zum Kühlen von Räumen eines Gebäudes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen von Räumen eines Gebäudes, die durch Wärmeabgabe, insbesondere von Datenverarbeitungsgeräten, Beleuchtungs­ körpern und Personen, sowie aufgrund von Sonneneinstrahlung belastet sind, wobei den Räumen Zuluft zugeführt wird.

Nach allgemein bekannten derartigen Verfahren wird der erwärmten Raumluft möglichst zugfrei Zuluft mit einer Temperatur unterhalb der Raumtemperatur zugeführt. Dazu kann bei entsprechender Temperatur direkt die Außenluft verwendet werden. Liegt deren Temperatur zu hoch, wird eine maschinelle Kühlung erforderlich, die entweder zentral oder dezentral in jedem Raum statt­ findet.

Bei dezentraler Kühlung in konvektiven Kühlelementen mit integrierter Lüftungs­ funktion unterhalb der Raumdecke induziert die Zuluft weitere Luft aus dem Raum, die vorher über einen Wärmetauscher geleitet wird. In diesem Fall muß die Zuluft nicht gekühlt sein, um Wärme abführen zu können. Die Zuluft kann zum Beispiel hochturbulent über Dralldurchlässe dem Raum zugeführt werden, wobei das Luftgemisch so in den Aufenthaltsbereich geführt wird, daß keine Zugerscheinun­ gen auftreten.

Da das vorbeschriebene Kühlverfahren verhältnismäßig energieaufwendig ist, beschränkt man nach Möglichkeit den Kühlbetrieb auf die tagsüber erfolgende Benutzungsdauer des ausgerüsteten Gebäudes. Dadurch kann sich die Gebäude­ speichermasse kaum abkühlen. In der Regel steigt nach warmen Sommertagen nach dem Abschalten der Lüftungsanlage am Abend die Raumtemperatur sogar an.

Zur Ausnutzung des Speichervermögens der Geschoßdecken von Gebäuderäumen ist es aus der DE 40 27 833 C2 bereits bekannt, Wärmeträgerflüssigkeit führende Rohre in den Geschoßdecken einzubauen und diesen Frischluft führende Hohlräu­ me zuzuordnen. Über Deckenöffnungen für den Eintritt der zu kühlenden Frischluft und Deckenöffnungen für den Austritt der gekühlten Frischluft wird diese mittels Fördermitteln in den Aufenthaltsbereich des jeweiligen Gebäuderaumes eingeleitet.

Die Ausnutzung der Gebäudespeichermassen zu Kühlzwecken des Raumes erfor­ dert zur Durchführung dieser bekannten Verfahrensweise ein spezielles Gebäude­ deckenkonzept, das bereits bei der Rohbauplanung zu berücksichtigen ist und erhebliche Mehrkosten für die Ausführung des Bauwerkes verursacht. Gebäude ohne diese spezielle Hohldeckenausführung lassen sich nachträglich, jedenfalls mit vertretbarem Aufwand, nicht zweckentsprechend herrichten.

Aus der DE 40 15 665 A1 ist ein Klimasystem für Mehrraumgebäude bekannt, wobei zur Raumkühlung eine luftgekühlte Kühldecke vorgesehen ist. Impulsarm zugeführte Luft sinkt als Kaltluftschleier in turbulenzarmer Strömung ab, ohne sich wesentlich mit der wärmeren Raumluft zu vermischen. Dabei kann die luftgekühlte Kühldecke gleichzeitig mindestens eine Raumwand kühlen, die insoweit als Wär­ mespeicher fungiert. Bei dem bekannten Klimasystem, welches voraussetzt, daß das Gebäude in mehrere Räume unterteilt ist, erfolgt eine Kühlung entlang der Wandoberflächen durch die Kühlluft. Eine nennenswerte Ausnutzung des Speicher­ vermögens der den Raum begrenzenden Speichermassen erfolgt dabei jedoch nicht, da die Trennwände in der Regel in Leichtbauweise erstellt werden und deshalb nur eine geringe Speichermasse aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebe­ nen Art vorzuschlagen, das es ermöglicht, in Räumen eines Gebäudes betrieben zu werden, das mit konventionell massiv ausgebildeten Gebäudedecken versehen ist, und das sich dennoch deren Speichervermögen nutzbar machen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einem Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ausgegangen und erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Zuluft tagsüber in an sich bekannter Weise mit hoher Induktion von oben nach unten in den jeweiligen Raum zugfrei einzuleiten und nachts die Zuluft mit hoher Geschwindigkeit gegen den Raum begrenzende Speichermassen zu blasen.

Durch einen nachts durchlaufenden Kühlbetrieb wäre zwar eine Auskühlung bzw. Vorkühlung der Räume gleichfalls möglich, jedoch ist die Art der nach unten gerichteten Luftführung, bei der die Zugfreiheit für die Raumnutzer im Vordergrund steht, hierzu nicht geeignet.

Die direkte Anströmung mit kalter Zuluft ermöglicht eine effiziente Nachtausküh­ lung der tagsüber erwärmten Betondecke.

Dadurch können die Betondecke bzw. auch andere massive Bauteile effizient auf eine Temperatur abgekühlt werden, die am folgenden Tag eine erneute Wärme­ aufnahme zuläßt. Hierdurch wird die maschinelle Kälteerzeugung entlastet und kann kleiner dimensioniert werden. Die elektrische Anschlußleistung des Gebäudes sinkt und somit auch die an den Energieversorger zu zahlenden Abgaben. Die Laufzeit der Anlage wird zwar länger, jedoch sinkt der elektrische Leistungspreis, der Nachttarif kann genutzt werden und die Einschaltzeit der maschinellen Kälteerzeugung ist aufgrund der nachts niedrigeren Außenlufttemperaturen geringer, so daß die Gesamtkosten deutlich niedriger werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit Hilfe einer im wesentlichen konventionell ausgebildeten lüftungstechnischen Komponente durchführen, die es erlaubt, tagsüber Zuluft nach unten in den Aufenthaltsbereich eines Raumes zu leiten und nachts Zuluft nach oben gegen eine konventionelle Betondecke eines Raumes zu blasen.

Nach einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Zuluft über einen sich in einem Abstand zu einer Betondecke des Raumes horizontal erstrec­ kenden Kanal zugeführt, wobei aus dem Kanal wahlweise zum Aufenthaltsbereich des Raumes gerichtete Drallauslässe oder zum Deckenbereich des Raumes gerichtete Düsen mit Zuluft beaufschlagt werden.

Während die dem Aufenthaltsbereich des Raumes zuzuführende Zuluft durch die Drallauslässe mit hoher Induktion, d. h. unter schnellem Temperaturausgleich infolge Beimischung von Raumluft, in den bestimmungsgemäßen Bereich gelangt, kann die gegen die Betondecke zu blasende Zuluft über die Düsen ohne hohe Induktion, d. h. ohne große Erwärmung durch Beimischung von Raumluft, zugeführt werden.

Üblicherweise wird die Raumluft, welche der für den Aufenthaltsbereich bestimm­ ten Zuluft induziert wird, zuvor über ein konvektives Kühlelement geleitet. Es ist daher empfehlenswert, die für die Beaufschlagung der Betondecke bestimmte, aus den Düsen austretende Zuluft gleichfalls zuvor über das konvektive Kühlelement zu leiten, um dadurch die Nachtauskühlfunktion zu verbessern.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, einen sich über den Zuluftkanal erstreckenden, aus Lamellen zusammengesetzten Wärmetauscher zu verwenden und bei der Beaufschlagung der Drallauslässe mit Zuluft zwischen den Lamellen angesaugte Raumluft gekühlt der Zuluft zu induzie­ ren und bei der Beaufschlagung der Düsen mit Zuluft diese durch die Lamellen zu kühlen, bevor die Zuluft auf die Raumdecke auftritt.

In besonders vorteilhafter Weise werden die Drallauslässe und die Düsen aus je einer Kanallängshälfte gespeist. Dazu kann die eine oder andere durch eine Zwischenwand voneinander getrennte Kanallängshälfte durch die Schwenkbewe­ gung einer Klappe an eine Zuluftquelle angeschlossen bzw. von dieser abgesperrt werden. Es genügt dazu die Verwendung einer einzigen Klappe, die um eine am einströmseitigen Ende der Zwischenwand vorgesehene Achse um 180° in die Absperrstellung bzw. Offenstellung jeweils einer Kanallängshälfte schwenkbar ist.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bedarf es im wesentlichen somit lediglich einer lüftungstechnischen Komponente, die in der Lage ist, tagsüber die normale Kühl- und Lüftungsfunktionen zu erfüllen, bei denen ein wesentliches Komfortmerkmal der schnelle Abbau der Luftgeschwindigkeiten ist. Die Zuluft wird dazu in der Regel horizontal oder schräg nach unten mit hoher Induktion dem Raum zugeführt. In der Nacht, wenn die tagsüber erwärmte Betondecke abgekühlt werden soll, ist jedoch ein anderes Verhalten der Zuluft erforderlich. Diese muß dann möglichst ohne hohe Induktion, d. h. ohne große Erwärmung durch Bei­ mischung von Raumluft, an die Betondecke geleitet werden. Je größer die Luftgeschwindigkeit ist, desto größer ist auch der übertragbare Wärmestrom. Ein großer übertragbarer Wärmestrom ist gleichbedeutend mit einer effektiven und somit energetisch günstigen Nachtauskühlung.

Claims (4)

1. Verfahren zum Kühlen von Räumen eines Gebäudes, die durch Wärme­ abgabe, insbesondere von Datenverarbeitungsgeräten, Beleuchtungskörpern und Personen, sowie aufgrund von Sonneneinstrahlung belastet sind, wobei den Räumen Zuluft zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuluft tagsüber mit hoher Induktion von oben nach unten in den jeweiligen Raum zugfrei eingeleitet wird und nachts mit hoher Geschwindigkeit gegen den Raum begrenzende Speichermassen geblasen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuluft über einen sich in einem Abstand zu einer Betondecke des Raumes horizontal erstreckenden Kanal zugeführt wird und aus dem Kanal wahlweise zum Aufenthaltsbereich des Raumes gerichtete Drallauslässe oder zum Decken­ bereich des Raumes gerichtete Düsen mit Zuluft beaufschlagt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich über den Zuluftkanal erstreckender, aus Lamellen zusammengesetzter Wärmetauscher verwendet wird und bei der Beaufschlagung der Drallausläs­ se mit Zuluft zwischen den Lamellen angesaugte Raumluft gekühlt und der Zuluft induziert wird und bei der Beaufschlagung der Düsen mit Zuluft diese durch die Lamellen gekühlt wird, bevor die Zuluft auf die Raumdecke auftrifft.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallauslässe und die Düsen aus je einer Kanallängshälfte gespeist werden und mittels der Schwenkbewegung einer Klappe die eine oder andere Kanallängshälfte an eine Zuluftquelle angeschlossen bzw. von dieser abgesperrt wird.