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Verfahren und Anlage zum Klimatisieren von Gebäuden Die Erfindung
betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum Klimatisieren der Luft in einem Gebäude
mit einer Mehrzahl geschlossener Räume unter Anwendung des Frischluft-Umluft-Prinzips,
bei dem jedem der Räume über ein doppeltes Kanalsystem ständig zwei klimatisierte
Luftströme zugeführt werden. Der Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer verhältnismäßig
einfach aufgebauten und vor allem wirtschaftlich arbeitenden Anlage, die es ermöglicht,
unabhängig von der zentral aufgestellten Klimatisierungsstation in einzelnen Räumen
die Temperatur willkürlich abzusenken, wenn sie durch Sonneneinwirkung, Beleuchtungskörper
oder im Raum anwesende Personen über das Sollmaß angestiegen ist. Zur Lösung der
vorgenannten Aufgabe wird erfindungsgemäßvorgeschlagen, einenPrimärluftstrom, welcher
aus Frischluft oder einem Frischluft-Umluft-Gemisch besteht, allen Räumen mit im
wesentlichen konstanter Menge je Zeiteinheit und gleicher Temperatur und Feuchte
unter Anpassung an die äußeren Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen zuzuführen,
während der Sekundärluftstrom, welcher aus Umluft, Frischluft oder einem Umluft-Frischluft-Gemisch
besteht, allen Räumen mit gleicher, annähernd konstanter Temperatur, aber je Raum
veränderlicher Menge je Zeiteinheit zugeführt wird, wobei die Temperatur des Sekundärluftstromes
derart tief gelegt ist, daß der durch die Raumbelegschaft und
andere
Wärmequellen in einzelnen Räumen zugeführte Wärme- und Feuchtigkeitsüberschuß laufend
kompensiert wird. Bei diesem Verfahren können die Einrichtungen für die Behandlung
der beiden Luftströme je an zentraler Stelle angeordnet sein.
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Die Anlage zur Durchführung des vorgenannten erfindungsgemäßen Verfahrens
ist gekennzeichnet durch eine Luftklimatisierungseinrichtung, in welcher der Primärluftstrom
innerhalb der jahreszeitlich bedingten Schwankungen auf konstante Temperatur und
Feuchtigkeit klimatisiert und über ein mit konstanter Förderleistung arbeitendes
Gebläse und über Kanäle den einzelnen Räumen zugeleitet wird, ferner durch eine
Luftkühleinrichtung, in welcher der Sekundärluftstrom auf eine annähernd konstante
Temperatur abgekühlt und über ein Gebläse und Kanäle den einzelnen Räumen zugeleitet
wird, wobei in jedem Raum eine Einrichtung zum Mischen des Primär- und Sekundärluftstromes
vorgesehen ist, in welche die Kanäle einmünden und in der ein Drosselorgan für die
Mengenregelung des Sekundärluftstromes angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Luftklimatisierungseinrichtung
über einen mit Drosselorganen versehenen Kanal mit der Kühleinrichtung sowie über
einen mit Drosselorganen versehenen Kanal mit dem mit Drosselorganen versehenen
Umluftkanal verbunden.
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Die Abbildung verdeutlicht schematisch eine Vorrichtung zum Klimatisieren
der Luft, die zur praktischen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet
ist. Unter Bezugnahme auf die Zeichnung ist dort eine Anlage zum Klimatisieren der
Luft gezeigt, die eine Zentralstation 2 einschließt, um einen Luftstrom, den Primärluftstrom,
zu klimatisieren. Die Zentralstation 2 umfaßt ein Gehäuse 2' und Klappen 3, um die
Strömungsmenge der in die Station 2 gesaugten Außenluft zu regeln, einen Filter
4, einen Vorwärmer 5, einen Entfeuchter 6, einen Nachwärmer 7 und ein Gebläse B.
Eine derartige Zentralstation ist in der Klimatechnik bekannt.
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Das Gebläse 8 saugt Luft durch die Klappen 3 und durch die verschiedenen
Elemente der Station und leitet die behandelte Luft durch einen Kanal
9 und Austrittsleitungen io zu den Verteilereinheiten ii, die in den zu klimatisierenden
Räumen 12 angeordnet sind. Diese Einheiten i i werden später näher beschrieben.
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Eine zweite Zentralstation 13 ist vorgesehen, um einen zweiten Luftstrom,
den Sekundärluftstrom, für die Versorgung der Räume 12 zu behandeln. Diese Station
13 umfaßt ein Gehäuse 13', einen Luftkühler14 und ein Gebläse 15, das die gekühlte
Sekundärluft durch einen Kanal 16 und Austrittsleitungen 17 zu den Einheiten ii
leitet. Die bei trockener Thermometerkugel gemessene Temperatur der zu den Räumen
12 geleiteten Sekundärluft übersteigt nicht 18,3°C. Luft wird aus den Räumen 12
über Gitter 18 und Kanäle i9 entfernt, indem sie durch das Gebläse 15 in die Sekundär-Zentralstation
13 gesaugt wird.
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Der Kühler 14 kann durch eine getrennte Kühleinrichtung oder durch
die gleiche Einrichtung betätigt werden, die zum Betrieb des Entfeuchters 6 der
Station 2 vorgesehen ist. Überwachungseinrichtungen 37, 38 und 39, wie sie
schematisch angedeutet sind, sind vorgesehen, um sicherzustellen, daß die Temperatur
und die Feuchtigkeit der Primärluft in Übereinstimmung mit den außerhalb des Gebäudes
herrschenden Bedingungen eingestellt werden, um die angestrebten Verhältnisse aufrechtzuerhalten.
Ferner ist eine Steuerung 40 vorgesehen, um die Temperatur der Sekundärluft in Übereinstimmung
mit den angestrebten Bedingungen zu regeln.
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Ein Kanal 2o verbindet die Zentralstationen 2 und 13 miteinander.
Ein zweiter Kanal ei verbindet die Zentralstation 2 mit der Leitung i9. In der Zentralstation
2 sind zwischen dem Vorwärmer 5 und dem Entfeuchter 6 Klappen 23 angeordnet. Der
Kanal 2o ist mit der Zentralstation 2 an einem Punkte zwischen den Klappen 23 und
der Schlange 5 verbunden. Im Kanal 20 ist eine Klappe 24 vorgesehen, so daß die
Außenluft durch den Kanal 2o zu der Sekundär-Zentralstation 13 geleitet werden kann,
wenn die Klappen 23 geschlossen und die Klappe 24 geöffnet werden.
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In der Leitung i9 an einem Punkte zwischen der Sekundär-Zentralstation
13 und der Verbindung des Kanals 21 mit dem Kanal icg ist eine Klappe 25, im Kanal
21 eine Klappe 26 vorgesehen. Wenn die Klappe 25 geschlossen und die Klappe 26 geöffnet
wird, wird ermöglicht, daß die von den Räumen 12 kommende Umluft um die Sekundär-Zentralstation
13 tierumgeleitet und der Zentralstation 2 zugeführt wird. Es ist zu betonen, daß
die Anbringungsstellen dieser Klappen auch verändert werden können, um ein zweckmäßiges
Verhältnis zwischen der Außenluft und der Umluft zu ermöglichen, die zu der Zentralstation
2 oder zu der Zentralstation 13 geleitet werden sollen.
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Die Einheit ii kann aus einem Gehäuse 27 bestehen, das in Kammern
28 und 29 unterteilt ist. Die Primärluft, die durch die Austrittsleitungen io gedrückt
wird, tritt in die Kammern 28 ein, während die Sekundärluft, die durch die Austrittsleitung
17 gedrückt wird, in die Kammer 2o eintritt. Ein Gitter 30 ist in der Einheit
ii angeordnet, durch das die Ströme der Primär- und Sekundärluft in den Raum 12
gedrückt werden. In der Kammer a9 ist eine Klappe 31 angeordnet, um die Strömungsmenge
der in den Raum geleiteten Sekundärluft zu verändern. Die Klappe 31 kann durch irgendeine
Vorrichtung 32 entweder von Hand oder automatisch betätigt werden, um die einem
Raum zugeführte Strömungsmenge der Sekundärluft in übereinstimmung mit oder in Abhängigkeit
von dem darin herrschenden inneren Wärmeanfall zu verändern. Wenn gewünscht, können
die Primär- und die Sekundärluftzuführungen, wie in der Zeichnung angedeutet, getrennt
werden, indem die Primärluft in eine Einheit ii und die Sekundärluft in irgendeinem
oder allen der zu klimatisierenden Räume einem Auslaß 35 zugeführt wird, der von
dem Austrittsort der Primärluft getrennt angeordnet ist. Natürlich sind in jedem
Falle Einriclitungei 36 vorgesehen, um die Strömungsmenge der Sekundärluft, wie
oben beschrieben, verändern zu können.
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Vorzugsweise wird bei der Erfindung die Primärluft zu den Einheiten
unter einem statischen Druck von
5 bis 13 mm Wassersäule und mit
einer Geschwindigkeit von q.6o bis 920 m/min zugeführt. Sekundärluft kann mit einer
Geschwindigkeit zugeführt werden, die gerade ausreicht, um sicherzustellen, daß
sie in den zu klimatisierenden Raum eintritt. Das Mischungsverhältnis der angesaugten
Luft, die sich aus Sekundärluft und aus Umluft zusammensetzt, hängt von der Strömungsmenge
der dem Raum zugeführten Sekundärluft ab. Die gesamte Strömungsmenge der Primärluft
und der Umluft bleibt im wesentlichen konstant, wodurch eine bestimmte konstante
Luftbewegung innerhalb jedes Raumes aufrechterhalten wird.
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Es sei angenommen, daß sich die beschriebene Anlage unter sommerlichen
Betriebsbedingungen befindet. Primärluft wird in die Station 2 mittels des Gebläses
8 angesaugt und entsprechend den gewünschten Temperaturbedingungen behandelt, um
die infolge Wärmedurchgangs durch die Raumwände entstehenden Wärmegewinne oder -verluste
in den zu klimatisierenden Räumen auszugleichen oder zu kompensieren. Mit anderen
Worten, wird die Temperatur der Primärluft in Übereinstimmung mit den außerhalb
des Gebäudes herrschenden Temperaturbedingungen eingestellt, während die Feuchtigkeit
der Luft, wenn notwendig, so eingestellt wird, daß die gewünschte Feuchtigkeit in
den Räumen aufrechterhalten ist. Falls gewünscht, kann die Primärluft zusätzlich
behandelt werden, um irgendeinen festen Anteil des inneren Wärmeanfalls auszugleichen.
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Die behandelte Primärluft wird dann mit einer im wesentlichen konstanten
für die Ventilationszwecke jedes Raumes ausreichenden Strömungsmenge durch Kanäle
9 und Austrittsleitungen io den verschiedenen Einheiten ii zugeführt, die in den
Räumen 12 angeordnet- sind. Die Primärluft verläßt die Einheiten i i mit hoher Geschwindigkeit,
wodurch erreicht wird, daß sich Raumluft und Sekundärluft mit dem Primärluftstrom
mischen, um eine im wesentlichen konstante Luftbewegung innerhalb des Raumes aufrechtzuerhalten.
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Die Umluft wird über den Kanal i9 abgesaugt, durch eine Kühlleitung
14 der Zentralstation 13 geleitet, um sie auf eine bestimmte Temperatur, beispielsweise
13°C, zu bringen, und wird dann wieder über den Kanal 16 und die Austrittleitungen
17 zu den zu klimatisierenden Räumen zurückgeführt. Die Strömungsmenge der Sekundärluft,
die jedem Raum zugeführt wird, wird in Übereinstimmung mit dem inneren Wärmeanfall
und der direkten- Sonneneinstrahlung, die in diesem Raum vorhanden sind, mittels
Klappen 31 eingestellt, die von Hand oder automatisch in Abhängigkeit von der Temperatur
des zu klimatisierenden Raumes betätigt werden können, wie durch die Steuerung 32
angedeutet ist.
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Unter Spitzenlastbedingungen wird sowohl die Primärluft als, auch
die Sekundärluft, die zu den Räumen geleitet werden, gekühlt, so daß also sowohl
die Primär- als auch die Sekundärleitungen zur Ausgleichung der maximalen Wärmebelastungen,
denen das System ausgesetzt ist, herangezogen werden. Ein derartiges Verfahren gestattet
eine Verminderung der Kanalkapazität, die für Spitzenlasten erforderlich ist, und
verringert dadurch die Herstellungskosten des Systems. Die Zufuhr der nachgekühlten
Sekundärluft, die bei einer im wesentlichen konstanten Temperatur zu den Räumen
erfolgt, kann, falls erforderlich, beliebig gedrosselt werden, ohne die Ventilation,
die Feuchtigkeitsregelung oder die Luftbewegung innerhalb der Räume zu beeinträchtigen.
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Unter winterlichen Betriebsbedingungen wird die Sekundärluft vorzugsweise
ebenfalls als kalte Luft mit einer im wesentlichen konstanten Temperatur zugeführt,
um den inneren Wärmeanfall auszugleichen, der in den zu klimatisierenden Räumen
herrscht. Falls erforderlich, können unter winterlichen Bedingungen zwecks Erniedrigung
der Betriebskosten der Anlage die Klappen 23 bis 26 derart eingestellt werden, daß
die Außenluft in einer Strömungsmenge, die wenigstens für Ventilationszwecke in
den zu klimatisierenden Räumen ausreicht, der Sekundär-Zentralstation 13 zugeführt
wird und, falls erforderlich, gekühlt als Sekundärluft zu den zu klimatisierenden
Räumen geleitet wird. Umluft kann durch den Kanalei zu der Zentralstation z geleitet
werden; die Umluft kann, falls erfordei Lrch, in der Zentralstation 2 erwärmt und
mit einer im wesentlichen konstanten Strömungsmenge als Primärluft zu den Räumen
geleitet werden. Unter den beschriebenen Bedingungen können irgendwelche zweckmäßigen
Anteile von Umluft und Außenluft als Primär- oder Sekundärluft zu den Räumen geleitet
werden. Es ist jedoch wesentlich, daß für Ventilationszwecke eine ausreichende Strömungsmenge
an Außenluft zu den Räumen gefördert wird.
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Es ist ersichtlich, daß der Strom der Primärluft unter allen Bedingungen,
ob er nun aus Außenluft oder Umluft oder einem Gemisch von beiden besteht, behandelt
wird, um Feuchtigkeitsänderungen oder Wärmegewinne oder -verluste infolge Wärmedurchgangs
durch die Raumwände auszugleichen, und daß dieser Strom mit einer im wesentlichen
konstanten Strömungsmenge zu jedem Raum befördert wird. Die Sekundärluft wird, falls
erforderlich, bis auf eine bestimmte Temperatur gekühlt und wird zu jedem Raum in
einer Strömungsmenge befördert, die verändert wird, um den inneren Wärmeanfall und
die direkte Sonneneinstrahlung auszugleichen, die in jedem einzelnen Raume herrschen.
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Es ist ein System beschrieben worden, bei dem die Primärluft mit hoher
Geschwindigkeit zugeführt wird. Es ist aber möglich, daß erforderlichenfalls Primärluft
mit einer verhältnismäßig geringen Geschwindigkeit von 245 bis 303 m/min
zugeführt werden kann. Unter diesen Bedingungen wird die Sekundärluft mit einer
größeren Geschwindigkeit als beschrieben zugeführt, damit die Geschwindigkeit des
Mischluftstroms aus Primär- und Sekundärluft eine gewünschte Luftbewegung innerhalb
jedes zu klimatisierenden Raumes veranlaßt und aufrechterhält. Unter diesen Bedingungen
kann sich die Geschwindigkeit der Sekundärluft umgekehrt wie ihre Strömungsmenge
verändern.
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Die Erfindung schafft eine einfache und wenig kostspielige Anlage,
deren Betriebskosten dadurch beträchtlich vermindert werden, daß unter sommerlichen
Betriebsbedingungen eine große Strömungsmenge Umluft und unter winterlichen Betriebsbedingungen
eine
große Strömungsmenge von Außenluft gebraucht werden kann, um die erforderliche Kühlung
zu vermindern.
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Unter Spitzenbelastungen, während des Sommerbetriebes beispielsweise,
können beide Versorgungsquellen kalte Luft in die zu klimatisierenden Räume liefern,
indem so in großem Ausmaße die Ausgabe vermieden wird, die mit dem Anordnen von
getrennten Leitungen verbunden ist, wobei jede groß genug sein muß, um den Anforderungen
unter Spitzenlastbedingungen zu entsprechen. Um die Betriebskosten der Anlage in
Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen zu vermindern, kann Außenluft als Sekundärluft
benutzt werden, während Umluft als Primärluft gebraucht werden kann.