EP0157999A2 - Method of air conditioning, ventilating, heating or cooling of rooms and installation for carrying out the method - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klimatisierung, Belüftung, Beheizung oder Kühlung von Räumen, wobei von oben her in den Raum wenigstens ein Luftstrom geblasen wird, der um eine stehende Achse kreisend bewegt wird und gegenüber dieser Achse wenigstens eine Querkomponente aufweist oder sich nach einer Seite fächerförmig verbreitert.The invention relates to a method for air conditioning, ventilation, heating or cooling of rooms, wherein at least one air stream is blown into the room from above, which is moved in a circular motion about a standing axis and has at least one transverse component with respect to this axis or is to one side widened in a fan shape.
Die Erfindung betrifft auch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens mit einer im Deckenbereich eines Raumes anbringbaren, mit temperierter Luft beschickbaren Düse, die für die Erzeugung eines gegenüber der durch die Düse verlaufenden Hochachse wenigstens nach einer Seite eine Querkomponente enthaltenden oder sich nach dieser Seite fächerförmig verbreiternden, nach unten gerichteten Luftstromes ausgelegt und über eine Antriebseinrichtung.um die Hochachse drehend antreibbar ist.The invention also relates to a system for carrying out the method with a nozzle which can be fitted in the ceiling area of a room and can be charged with temperature-controlled air and which, for the production of a transverse component containing at least on one side or widening in a fan shape on this side compared to the vertical axis running through the nozzle , downward directed air flow and driven by a drive device. Rotating around the vertical axis.
Nach dem genannten Verfahren und mit Anlagen der gegenständlichen Art werden bisher fast ausschließlich hohe Räume, wie Industriehallen, Sporthallen, Kirchen, Versammlungsräume, Kaufhäuser usw. klimatisiert, belüftet, beheizt oder gekühlt. Die dem Aufenthaltsbereich, also dem Bodenbereich des jeweiligen Raumes zuzuführende Luft wird entweder über Luftleitungen an eine Düse herangeführt oder eine entsprechende Düse ist selbst mit einem Gebläse und Klimatisierungs-, Beheizungs- oder Kühleinrichtungen, beispielsweise Wärmetauschern, ausgestattet. Über den zugeführten Luftstrom kann man die Raumluft umwälzen und temperieren oder auch über zusätzliche Leitungen Frischluft zuführen. Ebenso ist eine Filterung, Befeuchtung usw. für die Klimatisierung möglich und man kann auch zwischen Frischluftansaug-und Abluftausblaseleitungen Wärmetauscher vorsehen.According to the above-mentioned process and with systems of the type in question, high rooms such as industrial halls, sports halls, churches, meeting rooms, department stores etc. have been almost exclusively air-conditioned, ventilated, heated or cooled. The air to be supplied to the lounge area, that is to say the floor area of the respective room, is either brought to a nozzle via air lines or a corresponding nozzle itself is equipped with a blower and air conditioning, heating or cooling devices, for example heat exchangers. The air flow can be used to circulate and regulate the room air or supply fresh air via additional lines. Filtering, humidification etc. for the air conditioning is also possible and heat exchangers can also be provided between fresh air intake and exhaust air discharge lines.
Nach dem gegenständlichen Verfahren und mit den zu seiner Durchführung bestimmten Anlagen wird die Luft mit Hilfe des Gebläses dem Aufenthaltsbereich von oben zugeführt und breitet sich dann im Aufenthaltsraum aus. Dabei kann über einen Luftstrom ein relativ großer Aufenthaltsbereich versorgt werden, so daß man bei großen Räumen mit wenigen Luftströmen und damit wenigen Düsen das Auslangen findet. Da sich der Luftstrom um die Hochachse dreht, werden im Aufenthaltsbereich punktförmige Zugbelästigungen vermieden. Es kommt im Aufenthaltbereich zu einer gleichmäßigen Durchmischung der zugeführten Luft mit der Raumluft, weshalb auch Kaltluftseen über dem Boden vermieden werden. Bei den Anlagen werden Schlitzdüsen mit nebeneinander angeordneten Lamellen verwendet. Es gibt dabei Düsen, bei denen die Lamellen nur nach einer Seite gegenüber der Hochachse geneigt sindr-und auch Düsen mit nach zwei entgegengesetzten Seiten symmetrisch zur Hochachse geneigten Lamellen. Durch die Neigung der Lamellen und die Blasstärke des Luftstromes wird an sich die Wurfweite bestimmt. Diese Wurfweite muß so eingestellt sein, daß, abhängig von der Raumhöhe, auch bei den relativ ungünstigsten Fällen der Boden bzw. Aufenthaltsbereich des Raumes vom Luftstrom erreicht wird. In der Praxis kommt es aber bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen zu verschiedenen Belüftungswirkungen im Aufenthaltsbereich. Vor allem ändert sich die Belüftungswirkung im Aufenthaltsbereich abhängig davon, ob beheizt bzw. gekühlt oder nur belüftet wird. Bei gleichbleibender Blaswirkung und gleichbleibender Düseneinstellung ergibt sich beim Kühl- bzw. Belüftungsbetrieb eine erhöhte Zugbelästigung gegenüber dem Heizbetrieb durch die im Aufenthaltsraum im wesentlichen horizontal strömende Luft.According to the method in question and with the systems intended for its implementation, the air is fed to the lounge area from above with the aid of the blower and then spreads out in the lounge. A relatively large lounge area can be supplied via an air flow, so that in large rooms with few air flows and therefore a few nozzles, it is sufficient. Since the air flow rotates around the vertical axis, point-like draft nuisances are avoided in the occupied area. There is a uniform mixing of the supplied air with the room air in the lounge area, which is why cold air lakes above the ground are also avoided. Slot nozzles with fins arranged side by side are used in the systems. There is thereby nozzles in which the fins are inclined to one side only with respect to the vertical axis r -and also nozzles with opposite on two sides symmetrically inclined to the vertical axis blades. The throwing distance is determined by the inclination of the slats and the blowing strength of the air flow. This throwing distance must be set so that, depending on the height of the room, the floor or lounge area of the room is reached by the air flow even in the least favorable cases. In practice, however, there are different ventilation effects during the stay under different operating conditions Area. Above all, the ventilation effect in the living area changes depending on whether heating or cooling or just ventilation. With a constant blowing effect and constant nozzle setting, there is an increased draft in cooling or ventilation mode compared to heating mode due to the air flowing essentially horizontally in the lounge.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren anzugeben, das mit einfachen Mitteln bei verschiedenen Betriebsbedingungen jeweils die Einstellung einer ausreichenden Luftzufuhr zum Aufenthalts- bzw. Bodenbereich eines Raumes ermöglicht und bei dem trotzdem Zugbelästigungen von im Aufenthaltsraum befindlichen Personen vermieden werden können. Eine weitere Teilaufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Anlage.The object of the invention is to provide a method which, with simple means under different operating conditions, in each case permits the setting of an adequate air supply to the lounge or floor area of a room, and in which train nuisance by persons in the lounge can be avoided. Another object of the invention is to create a system suitable for carrying out the method.
Die gestellte Aufgabe wird prinzipiell dadurch gelöst, daß die Verteilung der über den Luftstrom zugeführten Luft im Raum durch Einstellung bzw. Einregelung verschiedener Drehgeschwindigkeiten des Luftstromes um die stehende Achse beeinflußt wird.The problem is solved in principle by the fact that the distribution of the air supplied via the air flow in the room is influenced by adjusting or regulating various rotational speeds of the air flow about the standing axis.
Die grundsätzliche Erkenntnis der Erfindung besteht darin, daß die Wurfweite des die Düse verlassenden Luftstromes neben den anderen schon erwähnten Faktoren, nämlich Luftgeschwindigkeit und Einstellung der Düsen auch von der Drehgeschwindigkeit des Luftstromes abhängt, mit der er um die Achse kreist. Es wurde festgestellt, daß bei sonst gleichen Bedingungen die Wurfweite um so kleiner wird, je höher .diese Drehgeschwindigkeit ist und umgekehrt. Es wird damit möglich, die Wurfweite mit einfachsten Mitteln, nämlich durch Änderung der Drehgeschwindigkeit auf die gewünschten Werte zu bringen. Dabei können die Gebläseleistung und die Düseneinstellung an der bzw. den den Luftstrom erzeugenden Düsen unverändert bleiben, was den Vorteil hat, daß insbesondere mit der Einstellung der Düsen ein für alle Mal eine bestimmte Fächerform oder sonstige Form des Luftstromes festgelegt und auch erreicht werden kann, daß mit dem Luftstrom tatsächlich der vorgesehene Bodenbereich bestrichen werden kann. Selbstverständlich kann man auch Zwischenlösungen wählen, und beispielsweise die Gebläseleistung verändern, wobei dann mit abnehmender Gebläseleistung auch die Drehgeschwindigkeit des Luftstromes verringert wird.The basic knowledge of the invention is that the throwing distance of the air flow leaving the nozzle depends not only on the other factors already mentioned, namely the air speed and setting of the nozzles, but also on the rotational speed of the air flow with which it circles around the axis. It was found that the throwing distance becomes smaller the higher the rotational speed, and vice versa, under otherwise identical conditions. It becomes possible with the simplest means, namely by changing the speed of rotation to the ge to bring desired values. The blower output and the nozzle setting on the nozzle (s) generating the air flow can remain unchanged, which has the advantage that, in particular with the setting of the nozzles, a particular fan shape or other form of the air flow can be established and achieved once and for all, that the intended floor area can actually be coated with the air flow. Of course, one can also choose intermediate solutions and, for example, change the blower output, the rotational speed of the air flow then being reduced as the blower output decreases.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine ausreichende gleichmäßige Versorgung eines Aufenthaltsbereiches auch bei relativ geringem Bodenabstand des Ausblasebereiches des Luftstromes möglich und das erfindungsgemäße Verfahren kann daher auch im Wohnbereich und nicht nur-in hohen Räumen eingesetzt werden. Neben Ausblasedüsen mit gefächerten Lamellen können auch Einzelblasdüsen für die Erzeugung des Luftstromes eingesetzt werden.According to the method according to the invention, a sufficient uniform supply of a lounge area is possible even with a relatively low ground clearance of the blow-out area of the air flow, and the method according to the invention can therefore also be used in living areas and not only in high rooms. In addition to blow-out nozzles with finned fins, single blow nozzles can also be used to generate the air flow.
Grundsätzlich kann man eine Regelung oder Einstellung der Drehgeschwindigkeit von Hand aus über Potentiometer od.dgl. vornehmen und dabei z. B. die Belüftung usw. im Sitzplatzbereich eines Wohnzimmers entsprechend den momentanen Bedürfnissen oder Wünschen einstellen. Zusätzlich oder ausschließlich kann man aber auch eine ganz oder teilweise automatische Einstellung oder Regelung der Drehgeschwindigkeit vornehmen. Im letzteren Fall kann man die für die Einstellung bzw. Regelung heranzuziehenden Parameter dadurch erhalten, daß man die Lufttemperatur in verschiedenen Höhenbereichen des Raumes erfaßt und die Drehgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Größe der Temperaturunterschiede verändert. Die Heranziehung der Temperaturunterschiede beruht auf der Erkenntnis, daß die Wurfweite von der Über- bzw. Untertemperatur des Luftstromes gegenüber der Temperatur jener Luftschicht abhängig ist, in die der Luftstrom eindringt. Beim Heizbetrieb hat die wärmere Luft des Luftstromes gegenüber der kälteren Luft im Raum eine geringere Dichte und zeigt daher das Bestreben, hochzusteigen. Überwindet man diesen Auftrieb durch entsprechende Blasstärke des Luftstromes und eine entsprechende Einstellung der Ausblasdüsen, so daß der Luftstrom bis in den Aufenthaltsbereich durchdringt, dann ergibt sich bei einer geringeren Übertemperatur des Luftstromes und gleicher Einstellung von Gebläse und Düse eine vergrößerte Wurfweite, durch die es zu Zugbelästigungen im Aufenthaltsbereich kommen kann. Durch Änderung der Drehgeschwindigkeit des Luftstromes ist hier Abhilfe möglich.Basically, one can regulate or adjust the rotational speed by hand using a potentiometer or the like. make and z. B. adjust the ventilation etc. in the seating area of a living room according to the current needs or wishes. In addition or exclusively, you can also make a complete or partial automatic adjustment or regulation of the rotational speed. In the latter case, the parameters to be used for the adjustment or control can be obtained by verifying the air temperature in ver different height ranges of the room and the speed of rotation changes depending on the size of the temperature differences. The use of the temperature differences is based on the knowledge that the throwing distance depends on the over- or under-temperature of the air flow compared to the temperature of the air layer into which the air flow penetrates. In heating mode, the warmer air of the air flow has a lower density than the colder air in the room and therefore shows the tendency to climb. If one overcomes this buoyancy by appropriate blowing strength of the air flow and a corresponding adjustment of the blow-out nozzles, so that the air flow penetrates into the stay area, then with a lower excess temperature of the air flow and the same setting of blower and nozzle there is an increased throwing distance, through which it increases Train nuisance can occur in the lounge area. This can be remedied by changing the rotational speed of the air flow.
Die Temperaturdifferenz kann auch zwischen Raumtemperatur und Luftstromtemperatur durch geeignete Fühler erfaßt werden.The temperature difference between room temperature and air flow temperature can also be detected by suitable sensors.
Bei einer Anlage der eingangs genannten Art zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäß die Drehgeschwindigkeit der Düse über einen Drehzahlregler der Antriebseinrichtung auf verschiedene Werte einstellbar.In a system of the type mentioned at the outset for carrying out the method, according to the invention the rotational speed of the nozzle can be set to different values via a speed controller of the drive device.
Dabei kann der Drehzahlregler die Drehgeschwindigkeit der Düse im Sinne einer Verringerung bei zunehmender Übertemperatur und einer Vergrößerung bei Absinken der Übertemperatur des Luftstromes gegenüber der Raumtemperatur regeln. Im einfachsten Fall werden Temperaturfühler zur Erfassung der Raumtemperatur in Bodennähe und der Temperatur des Luftstromes mit dem Drehzahlregler verbunden. Man kann Temperaturfühler aber auch an anderer Stelle anbringen oder sonstige Parameter, beispielsweise die Heizleistung einer Beheizungseinrichtung für den Luftstrom für die Bestimmung der Ubertemperautr des Luftstromes heranziehen.The speed controller can regulate the speed of rotation of the nozzle in the sense of a decrease with increasing excess temperature and an increase with decrease in excess temperature of the air flow compared to the room temperature. In the simplest case, temperature sensors for recording the room temperature near the floor and the temperature of the air flow are connected to the speed controller. However, temperature sensors can also be attached elsewhere or other parameters, for example the heating output of a heating device for the air flow, can be used to determine the excess temperature of the air flow.
Für eine bestimmte Düse und eine bestimmte Gebläseleistung ergibt sich für jede Raumhöhe und jede Temperaturdifferenz eine bestimmte, günstige Drehzahl der Düse. Man kann nun für den Temperaturregler einen Speicher vorsehen, in dem den über die Temperaturfühler erfaßbaren, möglichen Temperaturdifferenzen zugeordnete Drehzahlsteuerwerte gespeichert sind, deren zugeordnete Drehzahlen der Düse in bestimmten, insbesondere im Aufenthaltsbereich liegenden Raumhöhen etwa konstante Luftströmungsgeschwindigkeiten bestimmen. Solche Speieher können als Festwertspeicher ausgeführt werden, wobei man bei der Speicherung noch die verschiedenen Raumhöhen bzw. verschiedene Aufhängungshöhen der Düse berücksichtigt. Aus dem Speieher werden zu jeder Temperaturdifferenz Steuerwerte für den Drehzahlregler abgerufen.For a certain nozzle and a certain blower output, there is a certain, favorable speed of rotation of the nozzle for every room height and every temperature difference. It is now possible to provide a memory for the temperature controller in which the speed control values associated with the possible temperature differences that can be detected via the temperature sensors are stored, the associated speed of rotation of the nozzle determining approximately constant air flow speeds in certain room heights, in particular in the area where the room is located. Such storage devices can be designed as read-only memories, wherein the different room heights or different suspension heights of the nozzle are also taken into account when storing. Control values for the speed controller are called up from the memory for each temperature difference.
Weitere Einzlelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes gehen aus der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung hervor.Further details and advantages of the subject matter of the invention emerge from the following description of the drawings.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt
- Fig. 1 schematisch einen über eine erfindungsgemäße mit einem Gebläse ausgestattete Anlage zu belüftenden Raum, wobei der momentane Verlauf eines vom Gebläse erzeugten Luftstromes eingezeichnet wurde,
- Fig. 2 ein mit einem Wärmetauscher ausgestattetes Gebläse in Seitenansicht und
- Fig. 3 das Gebläse nach Fig. 2 in Unteransicht. Bei der dargestellten Anlage ist an einem Gebläse ein Lufteinlaßkasten l mit
seitlichen Einlaßöffnungen 2 vorgesehen, der auf einemGebläsekasten 3 aufgesetzt ist. An denGebläsekasten 3 schließt einWärmetauscherkasten 4 an, der 5, 6 für die Zufuhr eines Heizmittels über Zu- undseitliche Anschlüsse Ablaufleitungen 7, 8 aufweist. Der vomGebläse 3 erzeugte Luftstrom wird von oben nach unten einemDüsenkasten 9 zugeführt, der unten eine um die Hochachsedrehbare Auslaßdüse 10 trägt, die beim Ausführungsbeispiel aus den Schlitzen zwischen gegengleich 11, 12 gebildet wird. Diegeneigten Lamellen Düse 10 ist amDüsenkasten 9 drehbar gelagert und kann von einemMotor 13 über einGetriebe 14 um die Hochachse drehend angetrieben werden.
- 1 schematically shows a room to be ventilated via a system according to the invention equipped with a blower, the current course of an air flow generated by the blower being shown,
- Fig. 2 is a fan equipped with a heat exchanger in side view
- Fig. 3, the fan of FIG. 2 in bottom view. In the system shown, an
air inlet box 1 withlateral inlet openings 2 is provided on a blower, which is placed on ablower box 3. Connected to theblower box 3 is aheat exchanger box 4, which has 5, 6 for supplying a heating medium via inlet andside connections outlet lines 7, 8. The air flow generated by theblower 3 is fed from top to bottom to anozzle box 9 which carries at the bottom anoutlet nozzle 10 which is rotatable about the vertical axis and which in the exemplary embodiment is formed from the slots between oppositely inclined fins 11, 12. Thenozzle 10 is rotatably mounted on thenozzle box 9 and can be driven by amotor 13 via agear 14 to rotate about the vertical axis.
Wie Fig. 1 zeigt, bestimmen die Lamellen 11 bzw. die zwischen ihnen vorgesehenen Schlitze einen sich fächerförmig verbreiternden Luftstrom 15. Ein gegengleicher, in Fig. 1 nicht dargestellter Luftstrom wird von den Lamellen 12 und den zwischen diesen vorgesehenen Schlitzen erzeugt. Die Mittelachse 16 des Luftstrahles ist gegenüber der vertikalen Hochachse, die auch die Drehachse bildet, geneigt. Durch die wirkenden Auftriebskräfte und die Umlenkung im Bodenbereich ergibt sich ein zwischen den dargestellten Umhüllungen 17, 18 verlaufender Luftstrahl. Die Neigung der Mittellinie des Luftstrahles 15 kann mit Hilfe der Lamellen 11, 12 in Abhängigkeit von der Raumhöhe von Haus aus eingestellt werden. Je höher der Raum ist, desto kleiner und je niedriger der Raum ist, desto größer wird die Neigung gewählt. In den meisten Fällen wird man die Neigung so wählen, daß die Mittellinie 16 im Aufenthaltsbereich über der Kopfhöhe der dort befindlichen Personen verläuft. Die fächerförmigen Luftstrahlen 15 rotieren mit der Düse 10, 11, 12.As shown in FIG. 1, the
Um zu erreichen, daß unabhängig von der Temperaturdifferenz zwischen der Luft im Luftstrahl 15 und der Raumluft im Aufenthaltsbereich in diesem Aufenthaltsbereich eine etwa konstant bleibende Strömungsgeschwindigkeit der Luft auftritt, ist für den Motor 13 ein Regler 19 vorgesehen, der die Drehzahl dieses Motors in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz im Sinne einer Verringerung bei zunehmender Übertemperatur des Luftstrahles 15 gegenüber der Raumtemperatur und einer Vergrößerung bei einer Verringerung der Temperaturdifferenz bzw. bei einem Absinken der Temperatur des Luftstrahles unter die Raumtemperatur regelt. Zu diesem Zweck kann der Regler 19 mit im Luftstrahl 15 vorzugsweise noch innerhalb des Düsenkastens 9 angebrachten Temperaturfühlern 21 und mit Temperaturfühlern 22, 23 im Aufenthaltsbereich verbunden sein. Man kann einen Speicher vorsehen, der jeder festgestellten Temperaturdifferenz eine bestimmte Drehzahl zuordnet, nach der dann der Regler 19 den Motor 13 regelt.In order to ensure that regardless of the temperature difference between the air in the
Die Temperatur des Luftstromes kann auch indirekt durch Erfassung der Einstellung eines Reglers 20, der die Zufuhr des Heizmittels zum Wärmetauscher 4 in Abhängigkeit von der Raumtemperatur regelt, festgestellt werden. Man kann auch für den Motor 13 und den Wärmetauscher 4 gemeinsame Regeleinrichtungen vorsehen.The temperature of the air flow can also be determined indirectly by detecting the setting of a regulator 20 which regulates the supply of the heating medium to the
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