DE8404699U1 - Klimaschrank - Google Patents

Description

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- 1 -BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft einen Klimaechrtnk zur Ron« ditionierung von Raumluft mittels AuAenluft, mit einen «ret·» Stromungekaiial, der einen Ablufteinlaft »it einen 2uluft*uslae verbindet and ein erstes Gebl&ee aufweist, sowie »it einem anreiten Strumungskanal, der einen Aaeenlufteinlafi mit einem Portiu£tve.rbin4et und ein zweites Qebläse aufweist.

Ia B» is denen elektrische und/oder elektroni- >· stationlre AnIa^n betrieben werden, mufl ine-

die Temperatur der Raumluft möglichst konstant oehalten werden. Dazu dient ein Klimasehrank der eiszange gerfbnnten Art. Zur Abführung der in einen Rau» auftretenden Wärmelast durch klimaschrank wird energie verbraucht, die die Betriebskosten der elektronischen Anlagen erhöht.

j Mit der Erfindung soll ein Klimaschra*ik geschaffen

j werden» der die ist einem Raum auftretende Wärmelast

Mt Beglicht geringem Energieverbrauch abführt.

Daaa ist bei dem eingangs genannten Klimaschrank erfindungsgemäe vorgesehen_f daß sieh in den ersten Stremaagskctnal ein Verdampfer eines Kühlmittelkreislaufes sowie ein erster Endabschnitt eines Warmerohr-Warmetauschers erstreckt und daß sich in den zweiten Strömungskanal ein Kondensator des Kühl* mittelkreislaufes sowie der zweite Endabschnitt des Wännerohr-Wärntetauschers erstreckt. Dadurch kann vor allem bei Äußenlufttemperaturen im unteren Bereich, also etwa unterhalb von 20⁰C, die Raumluft energiesparend durch den Wärmerohr^Wärmetauscher

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ausreichend gekühlt werden, sodaß die jährliche Leistungsaufnahme des erfindungsgeraäßen Klimaschrankes nur etwa ein Viertel der jährlichen Leistungsaufnahme herkömmlicher Klimaschränke beträgt .

Zweckmäßig erstrecken sich die beiden Strömungskanäle in dem Schrank parallel zueinander, wobei das Innere des Schrankes vorteilhafterweise durch eine Zwischenwand in die beiden Strömungskanäle unterteilt sein kann.

Liegt die Außenlufttemperatur nur einige Grad Celsius unter der geforderten Raumlufttemperatur erweist es sich als zweckmäßig, die beiden Strömungskanäle über wenigstens eine Abluftklappe und wenigstens über eine Außenluftklappe zu verbinden, sodaiß je nach Stellung der Klappen ein wählbarer Anteil . an Außenluft als Zuluft benutzt werden kann. Die zweckmäßig in der Zwischenwand befestigte Abluftklappe kann aus zwei gegensinnig steuerbaren Abluftklappenregistern bestehen, von denen ein Abluftklappenregister in der Zwischenwand befestigt ist und die Strömungskanäle verbindet und das andere Abluftklappenregister sich in den ersten Strömungskanal erstreckt. Entsprechend kann die Außenluftklappe ebenfalls aus zwei gegensinnig gesteuerten Außenluftklappenregistern bestehen,von denen ein Außenluftklappenregister in der Zwischenwand befestigt ist und die beiden Strömungskanäle verbindet und das Außenluftklappenregister sich in den zweiten Strömungskanal erstreckt.

Die Abluftklappenregister und Außenluftklappenregieter warden zweckmäßig durch Temperaturfühler gesteuert/ die die Außenlufttemperatur, die Raum-

luftteraperatur und die ZuIufttemperatur erfassen und über.einen Regler Stellmotore für die Abluftklappenregister und die Außenluftklappenregister steuern.

Zweckmäßig wird der Kompressor des Kühlmittelkreislaufes von dem die Außenlufttemperatur erfassenden Temperaturfühler über einen Regler gesteuert.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.'

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise eines mit den Merkmalen der Erfindung ausgerüsteten Klimaschrankes; und

Fig. 2 eine schematische Darstellung des inneren Aufbaues eines Klimaschrankes mit der in Fig. 1 dargestellten Funktion.

Der Klimaschrank 1 ist in der Nähe einer Raumwand 6 aufgestellt, die zwei übereinander angeordnete Durchbrüche 7/8 aufweist. Vom unteren Durchbruch 8 führt ein Ansaugstutzen zu ein«m Außenlufteinlaß 22 des Klimaschrankes 1/ der im unteren Teil einer Seitenwand 3 des Klimaschrankes 1 vorgesehen ist.

Der Klimaschrank 1 ist durch eine zur Seitenwand 3 parallele Zwischenwand 5 in zwei Strömungskanäle 10/ 20 unterteilt« von denen 4er Strömungskanal 20

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am unteren Ende den seitlichen Außenlufteinlaß 22 aufweist. An der Deckwand 2 des Strömungskanals 20 befindet sich ein Portluftauslaß 24, der über ein Knierohr 9 mit dem Durchbruch 7 in der Raumwand 6 verbunden ist. In der Nähe des Fortluftauslasses 24 ist im Strömungskanal 20 ein Radialgebläse 29 befestigt, welches im Betrieb Außenluft dmrch ^len Außenlufteinlaß 22 längs der Pfeile 82, 86 ansaugt und den Fortluftauslaß 24 und das Knierohr 9 längs der Pfeile 85, 84 aus dem Klimaschrank 1 herausdrückt.

Der bezüglich des Strömungskanals 20 auf der anderen Seite der Zwischenwand 5 in dem Klimaschrank 1 ausgebildete erste Strömungskanal 10 besitzt in der Deckwand 2 einen Ablufteinlaß 12 und am Boden des Klimaschrankes 1 einen Zuluftauslaß 14. Vor dem Zuluftauslaß 14 ist im Strömungskanal 10 ein weiteres Radialgebläse 19 befestigt, das im Betrieb aus dem Raum dur^-'h den Ablufteinlaß 12 längs der Pfeile 62, 64 ansaugt und Zuluft durch den Zuluftauslaß 14 in den Raum gemäß Pfeil 66 drückt.

Im mittleren Abschnitt 51 der Zwischenwand 5 ist ein Wärmerohr-Wärmetauscher 15 mi't einer Neigung so gelagert, daß der tiefer gelegene Endabschnitt 16 des Wärmerohr-Wärmetauschers 15 sich in den ersten Strömungskanal 10 und der höher gelegene andere Endabschnitt 26 des Wärmerohr-Wärmetauschers 15 sich in den Strömungskanal 20 erstreckt.

Im Strömungskanal 10 ist zwischen dem Endabschnitt des Wärmerohr-Wärmetauschers 15 und dem Gebläse 19 ein Verdampfer 18 befestigt, der Teil eines Kühlmittel' kreislaufes bestehend aus Kühlmittelleitung 23, Kompressor 21, Kühlmittelleitung 25, Kondensator 28 und

Kühlmittelleitung 27 ist. Der Kondensator 28 ist ! zwischen dem anderen Endabschnitt 26 des Wärmerohr-

Wärmetauschers 15 und dem Radialgebläse 29 in dem

• zweiten Strömungskanal 20 eingebaut.

In der Zwischenwand 5 ist ein Abluftklappenregister 52 in der Nähe des Gebläses 29 sowie ein Außenluftklappenregister 54 in der Nähe des Gebläses 19 be- \ festigt.

Bei einer ganz oder teilweise geöffneten Stellung der in den Klappenregistern 52, 54 enthaltenden Klappen kann die durch den Ablufteinlaß 12 angesaugte Abluft ganz oder teilweise durch das geöffnete Abluftklappenregister 52 vom Radialgebläse 29 aus dem Strömungskanal 10 längs des Pfeiles 69 in den Strömungskanal 20 angesaugt und durch das Rohrknie 9 ins Freie gefördert werden. Bei ganz oder teilweise geöffneten Klappen des Außenluftklappenregisters 54 kann die angesaugte Außenluft aus dem Strömungskanal 20 längs der Pfeile 87, 88 vom Gebläse 19 in den Strömungskanal 10 angesaugt und über den Zuluftauslaß 14 in den Raum gedrückt werden.

Gemäß Fig. 2 ist das Innere des Klimaschrankes 1 durch zwei beabstandete Zwischenböden 32, 34 die sich quer zur Zwischenwand 5 erstrecken in mehrere Kammern unterteilt, und zwar in eine Abluftkammer 47, in die der Ablufteinlaß 12 mündet, eine erste Zwischenkammer 48 unternalb der Abluftkammer 47, und eine Zuluftkamnter 49, die den Zuluftauslaß aufweist. Die Kammern 47, 48, 49 bilden den ersten Strömungskanal. Entsprechend mündec der Außenluftein- I IaA 22 in eine Auflenluftkammer 57, über der eine

• zweite Zwischenkammer 58 ausgebildet ist/ an wulche

•ich die Fortluftkammer 59 anschließt. Die Kammern

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57, 58, 59 bilden den zweiten Ströfflungsfcanal 20. An dem die Abluftkammer 47 von der Pertluftkamrner 59 trennenden und mit öffnungen versehenen Abschnitt der Zwischenwand 5 ist in der Abluftkamner 47 das Abluftfclappenregister 52 befestigt. Ein weiteres Abluftklappenregieter 33 ist in der Abluftkammer 47 auf dem Zwischenboden 32 befestigt, der mit geeigneten öffnungen versehen ist. In der ersten Zwischenkammer 48 ist unter dem Zwischenboden 32 ein Filter 36 befestigt. In die Zwischenkäufer 48 erstreckt sieh finde 16 des Wärmerohrregisters IS unter der erwähnten Neigung. Unter dem zweiten Zwischenboden 34, der mit geeigneten öffnungen versehen ist, befindet sich der Verdampfer 18 sowie in Strömungsrichtung hinter diesem eine Heizung 31. Unterhalb des Gebläses 19 sind der Befeuchter 33 und das Filter 38 in die Zuluftkammer 49 eingebaut.

An dem die Zuluftkammer 49 von der Außenluftkammer

57 trennenden Abschnitt der Zwischenwand 5, der mit geeigneten Öffnungen versehen ist, ist in der Außenluftkammer 57 das Außenluftklappenregister 54 befestigt. Ein weiteres Außenluftklappenxegister ist im Zwischenboden 34 in der zweiten Zwisehenkammer

58 eingebaut. In die zweite Zwiseheakammer 58 er~ streckt sich der andere Endafosehnitt 26 des Wärmerohr-Wärmetauschers IS mit der erwähnten Neigung. Auf dem Zwischenboden 32 ist in der Fortluftkammer

59 unterhalb des Gebläses 29 der Kondensator 28 be» festigt, lia Filter 39 deckt den Aoßetilufteinlaß 22 in der Außenluftkammer 57 von innen ab.

EBr Fortluftauslaß 14 ist in Figur 2 nicht gesondert gezeichnet, er kann durch eine Öffnung im Boden 30 des Klimaschrankes 1 vorgesehen sein und unter einen

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Doppelboden des Raumes, in welchem der Klimasehrank 1 aufgestellt ist, münden.

Der Klimaschrank 1 ist ferner mit mehreren Temperaturfühlern ausgerüstet, nämlich mit einem ersten Temperaturfühler 46 in der Auflenluftkammer 57, einem aweiten Temperaturfühler 44 in der Zuluftkammer 49 2weokmäi3ig in der Nähe des Zuluftauslasses 14, und mit einen dritten Temperaturfühler 42 in der Mähe des Ablufteinlasses 12 in der Abluftkammer 47.

Nicht dargestellt ist eine Regel- und Steuereinrichtung an die eingangsseitig die Temperaturfühler 42, 44, 46 angeschlossen sind, und die ausgangsseitig je einen Stellmotor für die gegensinnig verstellbaren Klappen der Abluftklappenregister 52, 53 sowie für die gegensinnig verstellbaren Klappen der Außenluftklappenregister 54, 55 steuern. Die Regeleinrichtung steuert ferner die Drehzahl des Radialgebläses 29.

Des weiteren ist nicht dargestellt ein in dem Raum angeordneter Feuchtefühler, der den Betrieb des Befeuchters 33 steuert.

Schließlich sind nicht dargestellt Druckdosen jeweils beiderseits der Filter 36, 38, 39, welche den Druckunterschied zwischen der Aufstromseite und der Ab-Stromseite jedes der Filter erfassen und bei überschreiten eines vorgegebenen Druekuntersehiedes die Verschmutzung der Filter 36, 38, 39 anzeigen.Jedes der Filter 36, 38, 39 ist losbar an dem Zwischenboden 32, dem Boden 3d bzw, dem Außenlufteinlaß 22 befestigt, sodaß die Filter leicht ausgetauscht werden können.

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Der beschriebene Klifflaächrarak arbeitet wie folgt. Die gewünschte Raumlufttempeifatur betrage 18° C/ die an der Regeleinrichtung bzw« an dem Temperaturfühler 44 eingestellt werden kann.

Wenn die Temperatur der Außenluft über der Temperatur der Zuluft liegt/ werden die Klappen dee Abluftklappenregisters 32 und des Außenluftklappenregisters 54 auf minimalen Durchlaß eingestellt. Da die Klappen des Abluftklappenregisters S3 und des Außenluftklappenregisterß SS sich gegensinnig einstellen, sind da· Abluftklappenregister S3 und das Außenluftklappenregister SS voll geöffnet. Der Kompressor 21 saugt vom Verdampfer 18 verdampftes Kühlmittel über die Leitung 23 ab, komprimiert es und führt das komprimierte Kühlmittel dem Kondensator 28 über Leitung 25 zu. Die warme, vom Gebläse 19 angesaugte Abluft streicht nach passieren des Abluftklappenregisters S3 und des Filters 36 sowie des Endabschnittes 16 über den Verdampfer 18, gibt dort die mitgeführte Wärme an das Kühlmittel ab und wird über den Zuluftauslaß 14 in den Baum ent' lassen. Im Strömungskanal 20 wird der vom Gebläse 29 über den Außenlufteinlaß 22 angesaugten Außenluft nach passieren des Filters 39, des offenen Außen* luftklappenregisters 55 und des anderen Endabschnittes 26 beim Darüberströmen über den Kondensator die aus der Abluft vom Verdampfer entzogene Wärmemenge aufgeladen, sodaß die erwärmte Außenltaft als Portluft aus Sem Fortluftauslaß 24 und das Knierohr 9 nach außen abgeführt wird. Je nachdem wie hoch die Außenlufttemperatur über der Zalufttemperatur liegt, wird die Drehzahl des Gebläses 29 entsprechend gesteuert, damit die der Abluft entzogene Wärme zuverlässig von der Außenluft abtransportiert

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werden kann.

Liegt die Außenlufttemperatür wenige Grade unterhalb der Zulufttemperatur, also im Beteich von etwa +12* C. bis etwa +18° C, werden die Klappen des Abluftregieters 52 und des Außenluftregieters

54 mit zunehmender Temperaturdifferenz waiter geöffnet _r ao das die gegenainnig gesteuerten Klappen dee Abluftregieters 53 und dee Außenluftregieters

55 zunehmend geschlossen werden. Dadurch wird die warme Abluft ««nehmend vom Qebllee 29 aus der Abluftkammer 47 in die Portluftkammer 59 fiber das Ablüftklappearegistar 52 angesaugt und ins Freie befördert. Den die Zuluftkammer 49 über das teilweise geschlossene Abluftklappenregister 53 gelangen* den Abiuftteil wird über das teilweise geöffnete Außenluftklappenregisters 54 ein mit steigender Temperaturdifferenz zunehmende Anteil von Außenluft beigemischt, so daß die Zulufttemperatur den eingestellten gewünschten Wert von 18° Celsius erhält. Der Kompressor 21 ist nicht in Betrieb, so daß nur die ftadia 1 Ventilatoren 19 und 29 laufen.

Bei Außenlufttemperaturen unter etwa +12° Celsius werden die Klappenjdes Abluftklappenregisters 52 und des Außeiiluftklappenregisters S4 geschlossen/ so daß die Klappen des Abluftklappenregisters 53 und des AuSenluftklappenregisters 55 voll offnen.

Die KaIiIung der warmen Abluft besorgt in diesem Temperaturbereich der Wärmerohr-Wännetauscher 15 verlustfrei. Die gesamte überschüssige Wärme der Abluft wird dieser 'beim Obersteichen über den End' abschnitt 16 entzogen und in dem Wärmerohr-Wärmetauscher 15 zum Endabschnitt 26 transportiert, wo

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die Außenluft die übertragene Wärme abführt. Auch in diesem Temperaturbereich wird die Drehzahl des Ventilators 29 in Abhängigkeit von der Temperatur der Außenluft gesteuert, wodurch sichergestellt ist, daß der Abluft nicht mehr Wärmemenge als erforderlich entzogen wird. Auch in diesem Temperaturbereich bleibt der Kompressor 21 und damit der Kühlmittelkreislauf außer Betrieb.

Da im Laufe des Jahres Außenlufttemperaturen bei oder unterhalb 18° Celsius zeitlich bei weitem überwiegen,. arbeitet der Klimaschrank 1 während dieser Zeiten mit sehr geringer Leistungsaufnahme, die im wesentlichen nur durch die Ventilatoren 19, 29 bedingt ist.. Bei Zugrundelegung des üblichen, jährlichen Außenluft-Temperaturverlaufes beträgt die Leistungsaufnahme des erfindungsgemäßen Klimaschrankes daher nur etwa 4.500 kW/a.

Die Erfindung ist durch Einzelheiten des dargestellten Ausführungsbeispieles nicht beschränkt. So kann die gewünschte Zulufttemperatur etwa zwischen 18° Celsius und etwa 22° Celsius eingestellt werden, ohne daß dadurch die Betriebsweise des Klimaschrankes geändert wird. Durch die Verwendung von Radialgebläsen 19, 29 können die verschiedenen Einlasse und Auslässe auch an den Seitenwänden des Klimaschrankes 1 vorgesehen sein, so daß beispielsweise der zuluftaus-IaQ im unteren Teil der Seitenwand des Klimaschranke» ausgebildet sein kann.

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Claims (22)

ANSPRÜCHE

1) Klimaschrank zur Konditionierung von Raumluft

mittels Außenluft, mit einem ersten Strömungskanal, der einen Ablufteinlaß mit Zuluftauslaß verbindet und ein erstes Gebläse aufweist, sowie mit einem zweiten Strömungskanal, der einen Außenlufteinlaß mit einem Portluftauslaß verbindet und ein zweites Gebläse aufweist, dadurch gekennzeichent, daß sich in den ersten Strömungskanal (10) ein Verdampfer (18) eines Kühlmittelkreislaufs (21, 23, 25, 27) sowie ein erster Endabschnitt (16) eines Wärmerohr-Wärmetauschers (15) erstreckt, und daß sieh in den zweiten Strömungskanal (20) ein Kon» densator (26) des Kühlmittelkreislaufs sowie des zweite Endabschnitt (26) des Wärmerohr-Wärmetausehers (IS) erstreckt.

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Θ100 Damstadt 3aslbaustraßei1 T4l,.^ÖJS1)3aW2 !T^te^zlndad

Pöeteeheekamt: Frankfurt/M., Konto Nr 111167-βσβ, Bank: Deutsche Bank Darmstadt, Konto Nr. 461434

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2 - W 520

2) Schrank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die beiden Strömungskanäle parallel zueinander erstrecken.

3) Schrank nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischenwand

(5) das Innere des Schrankes (1) in die beiden StrSraungskanäle (10, 20) unterteilt.

4) Schrank nach einem der vorstehenden Ansprüche, . dadurch gekennzeichnet, daß die .beiden Strömungskanäle (10,20) über wenigstens eine Abluftklappe (52) und wenigstens eine Außenluftklappe (54) verbunden sind.

5) Schrank nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluftklappe ein an der Zwischenwand (5) befestigtes Abluftklappenregister (52) aufweist.

6) Schrank nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenluftklappe ein in der Zwischenwand (5) befestigtes Außenluftklappecregister (54) aufweist.

7) Schrank nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch . gekennzeichnet, daß in dem ersten Strömungskanal (10) ein weiteres Abluftklappenregister (53) befestigt ist.

8) Schrank nach einem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet-r daß in dem zweiten Strömungskanal (20) ein weiteres Außenluftklappenrecfister (SS) befestigt igt.

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9) Schrank nach einem der Ansprüche 4-8, dadurch gefcenneeichnet, daß die Abluftklappenregieter (52, 53) zwischen dem ersten Endabeehnitt (16) dee WÄrmerohr-WÄrmetaueohere (IS) und dem Ablufteinlafl (12) befestigt sind. , ₉

10) Schrank naoh einem der Ansprüche 4-9, dadurch» gekennzeichnet, daß die Auflenluftkl*ppenregieter (54, SS) zwischen dem »weiten Endabsehnitt (26) des Wärmerohr-WÄrmetausehers (15) und dem Aufienlufteinlae (22) befestigt sind.

11) Sehrank nach einem der verstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeiehmet, daß in dem ersten Strömungskanal (1Θ) wenigstens ein Filter (3<5, 38) befestigt ist.

12) Schrank naeh einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem 2weiten Ströfflungskanal (20) wenigstens ein weiteres Filter (39) befestigt ist.

13) Sehrank nach Anspruch 11 oder 12, dadureh gekennzeichnet, daß die Filter (26, 28, 39) in den Strömungskanälen (10, 20) losbar befestigt sind«

14) Sehrank nach einem der Ansprüche 11 ~ 13, dadureh

aaß in dem ersten

(IQ) vor dem ersten Endafoschnitt (16) ein erstes Filter (36) und vor dem Zuluftauslaß (14) ein < zweites Filter (38) befestigt ist.

15) Schrank nach einem der.Anspräche 11 - 14,dadurch gekennzeichnetr-daβ das weitere Filter (39) hinter dem Äußenlufteinlaß (22) befestigt ist.

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16) Schrank nach einem der Ansprüche 11 - IS, dadurch gekennzeichnet/ daß an jedem PiItelf (36, 38, 39) je eine den Druckabfall über dem Filter erfassende Druckmeßeinrichtung angeordnet ist.

17) Schrank nach einem der vorstehenden AeprUehe, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ersten 8trömungskanal (10) vor dem Zuluftauslaß (14) eine Befeuchtungsvorrichtung (33) befestigt ist.

18) Sehrank nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenlufteinlaßi (22) ein mit einem Regler verbundener erster Temperaturfühler (46) angeordnet ist

19) Sehrank nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler von einem zweiten.- am Zuliaftauslaß (14) angeordneten Temperaturfühler (44) beaufschlagt ist.

20) Schrank nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet , daa der Regler vor einem dritten/ die Raomlufttemjaeratuir erfassenden Bemperattteföhler (42) beaufschlagt ist.

21) Sehrank nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Feuchtigkeit^** gehalt der Raumluft erfassender Feuchtigkeiten fühler vorgesehen ist

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22) Schrank nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da/J das srsfee und daa zweite ösbläee jd ein ÄÄdialgÄbläse sind.

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