EP3285017A1 - Heiz- und kühlsegel mit mindestens einem ventilator - Google Patents

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EP3285017A1
EP3285017A1 EP17171042.9A EP17171042A EP3285017A1 EP 3285017 A1 EP3285017 A1 EP 3285017A1 EP 17171042 A EP17171042 A EP 17171042A EP 3285017 A1 EP3285017 A1 EP 3285017A1
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EP
European Patent Office
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heating
fan
cooling
support plate
air outlet
Prior art date
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Application number
EP17171042.9A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP3285017B1 (de
Inventor
Eckehard Fiedler
Frank Weber
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Krantz GmbH
Original Assignee
Caverion Deutschland GmbH
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Publication date
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Publication of EP3285017B1 publication Critical patent/EP3285017B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/02—Ducting arrangements
    • F24F13/06—Outlets for directing or distributing air into rooms or spaces, e.g. ceiling air diffuser
    • F24F13/072—Outlets for directing or distributing air into rooms or spaces, e.g. ceiling air diffuser of elongated shape, e.g. between ceiling panels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/08—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/26—Arrangements for air-circulation by means of induction, e.g. by fluid coupling or thermal effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0089—Systems using radiation from walls or panels

Definitions

  • the invention relates to a heating and cooling sail, comprising at least one support plate and thus heat-conducting connected channels, which can be traversed by a fluid, and at least one fan with an air outlet surface.
  • Cooling sails have been known for some time from the prior art and are used to dissipate room heat. This is done via the thermally conductively connected to the support plate tubes, which are typically traversed with water as the heat transfer medium, the warm rising room air gives its heat to the cool water.
  • Cooling sails are often combined with ventilation systems, as in the case of cooling a limitation of the room humidity to avoid condensation is necessary.
  • the ventilation systems also influence the flow of cooling sails.
  • the ventilation systems may include, for example, source outlets on the floor, on the wall or on the ceiling.
  • a cooling device for locally cooling a workstation has a housing with a front wall and a rear wall, wherein an interior of the housing is supplied with supply air from an air conditioner. In the interior of the housing Peltier elements for cooling the supply air are arranged.
  • WO 2011/091886 A1 describes a ceiling sail with air outlet, wherein the supply air is deflected from its introduction into the air outlet to the outlet of the same by about 180 °. An overflow of the carrier plate by means of nozzles.
  • a guide element is arranged, which divides a flowing from the fan flow in at least two partial volume flows, of which a partial flow above the support plate and a partial volume flow flows below the carrier plate.
  • the present invention there is accordingly a distribution of the total volume flow leaving the air outlet surface of the fan, which in the cooling case has the effect that the jamming cool air above the support plate is actively moved into the space, whereby the cooling effect can be significantly increased.
  • the partial volume flow which runs below the carrier plate, is led directly into the room, which creates the impression of a fresh air supply due to the air movement.
  • both sides of the support plate are actively flowed over, as a result per se, an increased heat transfer takes place and the performance of the heating and cooling sail is thus increased.
  • the guide element is arranged in a region "in front of" the air outlet surface, it should be understood that the guide element is positioned outside of the fan. In other words, viewed in the direction of flow, the guide element is located behind the air outlet surface, then that the air leaving the fan first passes the air outlet surface before it reaches the guide element.
  • the division of the total volume flow leaving the fan causes the warm air jammed under the support plate to be actively returned to the room increases the heating effect and increases the penetration depth of the hot air in the direction of the floor of the room.
  • the formation of a temperature layer is prevented even without the arrangement of nozzles and there is a uniformly mixed room air.
  • the fan is advantageously a free-blowing fan without housing, so that the overall height of the heating and cooling sail according to the invention remains small. Since the fan is not connected to a primary air supply, it is a pure air circulation system, but it is actively operated. The arrangement of the guide element and the resulting subdivision of the fan leaving the volumetric flow creates a heating and cooling sail with variable applications, which is further characterized by low power consumption and good sound properties, since fans can be used with low pressure increase.
  • the fan is equipped with channels that lead from the fan to the one or more of the respective guide elements of the individual carrier plates.
  • the air outlet surface of the fan is formed by the individual air outlet surfaces of the channels ending in front of the guide element.
  • the guide element may be formed as a simple sheet metal or, for example, as a so-called scoop plate, wherein it may be connected to the carrier plate.
  • a compound of guide element and carrier plate can be done by gluing, welding, soldering, screwing or otherwise.
  • the guide element may also be positioned by means of other means and may be at a distance from the carrier plate.
  • the width of the guide element should be at least or exactly the width of the air outlet cross section correspond to the fan or all fans.
  • the guide element can also be made of plastic or other materials.
  • the guide element can be taken in relation to the distribution of the air outlet surface leaving total volume flow in so far as that the division is influenced by the height to which the guide element protrudes with respect to the height of the air outlet surface. If the guide element leads exactly up to half the height of the air outlet surface, then - assuming the same resistance in both flow paths - there is an exact division of the total volume flow into two equal partial volume flows. Otherwise, the partial volume flows are different in size, wherein the resistors in the respective flow paths also have an influence on the distribution.
  • the distance between an edge of the guide element facing the air outlet surface and the air outlet surface is chosen to be as small as possible. Accordingly, it is conceivable that the guide element directly adjoins the air outlet surface and thus is a distance of 0 mm. In this case, there is an immediate separation of the total volume flow and the partial volume flow flowing under the support plate is optimally guided. If the distance chosen too large, there is a risk that the provided for flow below the support plate partial flow is not performed sufficiently and only partially passes under the support plate. In order not to jeopardize the positive effect of the air duct, the distance should be less than or equal to 200 mm, advantageously less than 100 mm, but better still less than 50 mm, more advantageously less than 20 mm.
  • the fan runs with a lower edge of the air outlet surface below the carrier plate, so that the guide element is formed by the carrier plate. Consequently, it is possible to dispense with a separate guide element, since the total volume flow from the air outlet surface of the fan or the fans is subdivided into two partial volume flows due to the position of the air outlet surface which is offset in height relative to the carrier plate, one of which above the carrier plate and the other below Carrier plate flows.
  • an offset in the cooling sail is visually recognizable on a side facing the space, which is due to the downward projecting position of the fan. For high ceilings, however, such an embodiment may be practical, as offset at high altitude is less noticeable.
  • the fan or the fans is arranged with a footprint on the support plate, so that the air outlet surface of the fan or the fans is located entirely above the support plate.
  • the support plate is in itself sufficiently stable and sufficiently stable connected to the ceiling, in particular suspended, so that the fan can come to rest on the support plate without having to be attached separately to the ceiling.
  • the support plate In order to ensure a flow of the emerging below the guide element from the air outlet cross-section volume flow on the underside of the support plate, the support plate must be at least partially, preferably in a region of a projection of the guide element, perforated or have an opening. In this way, the guided below the guide element partial flow reaches the perforations or the opening on the underside of the support plate and flows along the same.
  • An angle which the guide element encloses with the carrier plate should advantageously have an amount between 3 ° and 25 °.
  • the aforementioned oblique position of the guide element causes, in particular, the lower partial volume flow to flow along the carrier plate.
  • the guide element is adjustable with respect to the angle that it includes with the air outlet surface of the fan.
  • the entire volume flow can be subdivided as desired into different partial volume flows, resulting in different cooling effects or heating effects.
  • the adjustment can be made by a lockable or motor-operated holding element, so that an individual adaptation of the sail to a room or load situation is possible.
  • the carrier plate has perforations or holes which preferably define a free cross section of about 10% to 30% of the perforated or holed total area. In this case, both the entire visible surface or only a part of the same can be perforated. Furthermore, with regard to the acoustics, it may be useful or helpful to provide sound-absorbing elements on or above the carrier plate. In this way, increased requirements in terms of sound insulation can be realized. in this connection is constructive to ensure that a heat transfer from the top of the carrier plate to the ambient air is possible.
  • a particularly preferred embodiment of the invention provides that the at least one fan is a fan with low pressure increase, which is characterized in that it promotes a high volume flow at very low noise. Also, the power consumption is very low.
  • a cross-flow fan can be used.
  • Another advantage resulting from the aforementioned feature is the very low possible height, which has the heating and cooling sail according to the invention. The height of the fan should be in the range between 20 and 80 mm, resulting in a total height of the cooling sail in quasi same size.
  • the at least one fan is equipped with a speed control. This makes it possible to vary the cooling or heating power of the heating and cooling sail, which is expedient in terms of individual adjustability by the user and thus the comfort.
  • At least one cooling register is arranged on the carrier plate in addition to the channels for the heat carrier fluid, an increase in the cooling capacity is made possible and the cooling sail according to the invention can also be used in rooms with high cooling loads.
  • an inventive heating and cooling sail 1 is shown, which is composed of a support plate 2 with a length L and a width and a fan 3 arranged on the support plate 2. Since a vertical section is shown, the width of the support plate 2 is not recognizable. Typically, heating and cooling sails vary in width from 0.6 m to 1.2 m. Other widths are of course conceivable.
  • the length L of the support plate 2 is in the FIG. 1 merely indicated because the heating and cooling sail 1 is not shown in its full length L.
  • the length of heating and cooling sails is also individual and can be between 1 m to 4 m.
  • the support plate 2 is provided with meandering channels 4, in which cooling liquid, such as water, is circulated.
  • the support plate 2 and the channels 4 are thermally conductively connected to each other.
  • the fan 3 is a free-blowing fan 3, which has no housing and sucks in the room air. Accordingly, it is not connected to a ventilation system, so that the heating and cooling sail 1 according to the invention generates an active recirculation mode.
  • the fan 3 is arranged with a footprint 5 on the support plate 2 and with this over not in the FIG. 1 shown fasteners connected.
  • the attachment of the support plate 2 to a ceiling not shown in the figure is carried out as usual in the art by suspension and is in the FIG. 1 also not shown.
  • the fan 3 at a right end of the support plate 2, that is arranged on a short side, wherein the support plate 2 along this short side has a backsplash 6.
  • the fan 3 has an air outlet surface 7, flows out of the previously aspirated room air again.
  • a guide element 9 is arranged, which extends transversely to the air outlet surface 7 and an angle ⁇ of about 80 ° with the air outlet surface 7 includes. Accordingly, an angle ⁇ between the support plate 2 and the guide element 9 is 20 °.
  • a distance a between a fan 3 facing edge 10 of the guide element 9 and the air outlet surface 7 of the fan 3 is 20 mm.
  • the guide element 9 is at its side facing away from the fan 3 edge 10 ', for example, via a weld firmly connected to the support plate 2 and thus not in view of the aforementioned angle ⁇ and ⁇ adjustable.
  • the arrangement of the guide element 9 causes a leaving the air outlet surface 7 of the fan 3 volume flow is divided into two partial volume flows, which are indicated in the figure by two arrows 11, 12, wherein a first, upper partial volume flow (arrow 11) flows above the support plate 2 and a second, lower part volume flow (arrow 12) flows below the support plate 2.
  • a first, upper partial volume flow (arrow 11) flows above the support plate 2
  • a second, lower part volume flow (arrow 12) flows below the support plate 2.
  • both sides of the support plate 2 are actively ventilated, whereby a heat transfer for the purpose of cooling or heating is optimized.
  • the upper partial volume flow (arrow 11) is guided along the channels 4 containing cool fluid, whereby the heat of the upper part volume flow (arrow 11) is delivered to the coolant.
  • the support plate 2 is perforated in a region of a projection P of the guide element 9.
  • the carrier plate can be provided with a total perforation.
  • both the support plate 2 and the guide element 9 has a width which corresponds at least to the width of the three adjacent fans 3.
  • FIG. 2 Illustrated heating and cooling sail 1 'points to the heating and cooling 1 sails FIG. 1 the difference that above the support plate 2, a sound-absorbing element 13 is arranged in the form of an acoustic mat, so that higher requirements for sound insulation can be achieved.
  • the acoustic mat is located at a distance a 'to the support plate 2 and may for example be attached to a ceiling, not shown.
  • acoustic elements can be arranged directly on the support plate 2, wherein these are advantageously arranged only in the area outside the channels 4.
  • the guide element 9 ' according to the FIG. 2 is not firmly connected to the support plate 2 and adjustable in terms of the angle ⁇ . As a result, the orientation of the partial volume flows (arrows 11, 12) can be influenced and thus ultimately the air conditioning of the room R.
  • FIG. 3 an alternative heating and cooling sail 1 "is shown, wherein a cooling register 14 is arranged on the carrier plate 2 in addition to the channels 4.
  • a cooling register 14 is arranged on the carrier plate 2 in addition to the channels 4.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Heiz- und Kühlsegel (1) umfassend mindestens eine Trägerplatte (2) und damit wärmeleitend verbundene Kanäle (4), die mit einem Fluid durchströmbar sind, sowie mindestens einen Ventilator (3) mit einer Luftaustrittsfläche (7). Um ein solches Heiz- und Kühlsegel so weiterzuentwickeln, dass es sich hinsichtlich seiner Wirtschaftlichkeit und seiner akustischen Eigenschaften auszeichnet und dass es sowohl im Heiz- als auch im Kühlfall gleichermaßen vom Einsatz des Ventilators profitiert, ist gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass in einem Bereich (8) vor der Luftaustrittsfläche (7) ein Leitelement (9, 9') angeordnet ist, das einen aus dem Ventilator (3) strömenden Volumenstrom in mindestens zwei Teilvolumenströme unterteilt, von denen ein Teilvolumenstrom oberhalb der Trägerplatte (2) und ein Teilvolumenstrom unterhalb der Trägerplatte (2) strömt.

Description

    Einleitung
  • Die Erfindung betrifft ein Heiz- und Kühlsegel, umfassend mindestens eine Trägerplatte und damit wärmeleitend verbundene Kanäle, die mit einem Fluid durchströmbar sind, sowie mindestens einen Ventilator mit einer Luftaustrittsfläche.
    • Stand der Technik
  • Kühlsegel sind bereits seit geraumer Zeit aus dem Stand der Technik bekannt und werden dazu genutzt, Raumwärme abzuführen. Dies erfolgt über die mit der Trägerplatte wärmeleitend verbundenen Rohre, die typischerweise mit Wasser als Wärmeträgermedium durchströmt werden, wobei die warme aufsteigende Raumluft ihre Wärme an das kühle Wasser abgibt.
  • Oftmals werden Kühlsegel mit Lüftungsanlagen kombiniert, da im Kühlfall eine Begrenzung der Raumfeuchte zur Vermeidung von Kondensation notwendig ist. Darüber hinaus wird über die Lüftungsanlagen auch das Anströmen der Kühlsegel beeinflusst. Dabei können die Lüftungsanlagen beispielsweise Quellauslässe am Boden, an der Wand oder an der Decke umfassen.
  • Allerdings ist die Verwendung eines Heiz- und Kühlsegels auch in Räumen ohne Lüftungsanlagen möglich, insbesondere wenn Kühlsegel nachträglich in Räumen installiert werden sollen, die nicht über eine Lüftungsanlage verfügen und die Nachrüstung einer solchen aus Kostengründen nicht in Frage kommt. Die notwendige Frischluftzufuhr muss dann durch klassische Fensterlüftung erfolgen.
  • Bei Heiz- und Kühlsegeln ohne angeschlossene Lüftungsanlage handelt es sich um ein System, das rein passiv arbeitet. Im Kühlfall steigt warme Raumluft nach oben und gelangt an das Segel, wo die Wärme an das in den Kanälen geführte kühle Fluid abgegeben wird. Hier staut sich jedoch die kühle Luft oftmals oberhalb des Segels, so dass der Kühleffekt vermindert wird. Im Heizfall staut sich die Wärme unter dem Segel, so dass die Wirksamkeit passiver Segel eingeschränkt ist.
  • Um den Kühlungseffekt bei einem reinen passiven System zu unterstützen, ist es möglich, einen Ventilator auf dem Kühlsegel vorzusehen. Hierdurch erhält man ein aktives Umluftsystem. Je nach Anordnung des Ventilators profitiert davon entweder der Heiz- oder der Kühlfall.
  • Aus dem Dokument EP 0 377 756 A1 ist eine Kühlvorrichtung zum lokalen Kühlen eines Arbeitsplatzes bekannt. Die bekannte Vorrichtung verfügt über ein Gehäuse mit einer Frontwand und einer Rückwand, wobei ein Innenraum des Gehäuses mit Zuluft aus einer Klimaanlage gespeist wird. Im Innenraum des Gehäuses sind Peltier-Elemente zum Kühlen der Zuluft angeordnet.
  • Das Dokument WO 2011/091886 A1 beschreibt ein Deckensegel mit Luftauslass, wobei die Zuluft ausgehend von ihrer Einleitung in den Luftauslass bis hin zum Austritt desselben um etwa 180° umgelenkt wird. Ein Überströmen der Trägerplatte erfolgt mittels Düsen.
    • Aufgabe
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Heiz- und Kühlsegel der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, dass es sich hinsichtlich seiner Wirtschaftlichkeit und seiner akustischen Eigenschaften auszeichnet und dass es sowohl im Heiz- als auch im Kühlfall gleichermaßen vom Einsatz des Ventilators profitiert.
    • Lösung
  • Ausgehend von dem zu Anfang beschriebenen Heiz- und Kühlsegel wird die vorstehende Aufgabe dadurch gelöst, dass in einem Bereich vor der Luftaustrittsfläche ein Leitelement angeordnet ist, das einen aus dem Ventilator strömenden Volumenstrom in mindestens zwei Teilvolumenströme unterteilt, von denen ein Teilvolumenstrom oberhalb der Trägerplatte und ein Teilvolumenstrom unterhalb der Trägerplatte strömt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung liegt demnach eine Aufteilung des die Luftaustrittsfläche des Ventilators verlassenen Gesamtvolumenstroms vor, was im Kühlfall den Effekt hat, dass die sich stauende kühle Luft oberhalb der Trägerplatte aktiv in den Raum bewegt wird, wodurch der Kühleffekt deutlich gesteigert werden kann. Gleichzeitig wird der Teilvolumenstrom, der unterhalb der Trägerplatte verläuft, direkt in den Raum geführt, wodurch aufgrund der Luftbewegung der Eindruck einer Frischluftzufuhr entsteht. Darüber hinaus ist allein die Tatsache vorteilhaft, dass beide Seiten der Trägerplatte aktiv überströmt werden, da hierdurch per se eine erhöhte Wärmeübertragung stattfindet und die Leistung des Heiz- und Kühlsegels somit gesteigert wird.
  • Dass das Leitelement in einem Bereich "vor" der Luftaustrittsfläche angeordnet ist, ist so zu verstehen, dass das Leitelement außerhalb des Ventilators positioniert ist. Anders ausgedrückt befindet sich das Leitelement in Strömungsrichtung betrachtet hinter der Luftaustrittsfläche, so dass die den Ventilator verlassende Luft zunächst die Luftaustrittsfläche passiert, bevor sie an das Leitelement gelangt.
  • Im Heizfall, also für den Fall, dass die Raumtemperatur geringer ist als die des "Kühlmediums" in den Kanälen, bewirkt die Aufteilung des den Ventilator verlassenen Gesamtvolumenstroms, dass die sich unterhalb der Trägerplatte stauende warme Luft aktiv wieder in den Raum gebracht wird, was den Heizeffekt verstärkt und die Eindringtiefe der Warmluft in Richtung auf den Boden des Raums erhöht. Die Bildung von einer Temperaturschicht wird auch ohne die Anordnung von Düsen verhindert und es entsteht eine gleichmäßig durchmischte Raumluft.
  • Bei dem Ventilator handelt es sich vorteilhafterweise um einen frei blasenden Ventilator ohne Gehäuse, so dass die Bauhöhe des erfindungsgemäßen Heiz- und Kühlsegels klein bleibt. Da der Ventilator nicht an eine Primärluftversorgung angeschlossen ist, handelt es sich um ein reines Umluftsystem, das jedoch aktiv betrieben wird. Durch die Anordnung des Leitelements und die dadurch hervorgerufene Unterteilung des den Ventilator verlassenen Volumenstroms entsteht ein Heiz- und Kühlsegel mit variablen Einsatzmöglichkeiten, das sich ferner durch geringen Stromverbrauch und gute schalltechnische Eigenschaften auszeichnet, da Ventilatoren mit geringer Druckerhöhung eingesetzt werden können.
  • Es versteht sich von selbst, dass in Abhängigkeit von der Breite des Heiz- und Kühlsegels mehrere Ventilatoren nebeneinander angeordnet werden können, um die vormals beschriebenen positiven Strömungsverhältnisse über die gesamte Breite des Segels zu erhalten.
  • Andersherum ist es auch denkbar, dass lediglich ein Ventilator vorgesehen wird, der eine oder mehrere Trägerplatten anströmt. Hierzu wird der Ventilator mit Kanälen ausgestattet, die ausgehend von dem Ventilator zu dem oder den jeweiligen Leitelementen der einzelnen Trägerplatten führen. Somit wird die Luftaustrittsfläche des Ventilators durch die einzelnen Luftaustrittsflächen der vor dem Leitelement endenden Kanäle gebildet. (Anregung von Herrn Makulla)
  • Das Leitelement kann als einfaches Blech ausgebildet sein oder beispielsweise als sogenanntes Schöpfblech, wobei es mit der Trägerplatte verbunden sein kann. Eine Verbindung von Leitelement und Trägerplatte kann durch Kleben, Schweißen, Löten, Schrauben oder sonstige Weise erfolgen. Alternativ kann das Leitelement auch mit Hilfe anderer Mittel positioniert sein und kann einen Abstand zu der Trägerplatte aufweisen. Die Breite des Leitelements sollte mindestens oder genau der Breite des Luftaustrittsquerschnitts des Ventilators bzw. aller Ventilatoren entsprechen. Das Leitelement kann auch aus Kunststoff oder anderen Materialien gefertigt sein.
  • Mit der Anordnung des Leitelements kann in Bezug auf die Aufteilung des die Luftaustrittsfläche verlassenden Gesamtvolumenstroms insofern Einfluss genommen werden, als dass die Aufteilung durch die Höhe beeinflusst wird, bis zu der das Leitelement in Bezug auf die Höhe der Luftaustrittsfläche ragt. Führt das Leitelement genau bis zur Hälfte der Höhe der Luftaustrittsfläche, so liegt - gleiche Widerstände in beiden Strömungswegen unterstellt - eine genaue Teilung des Gesamtvolumenstroms in zwei gleiche Teilvolumenströme vor. Andernfalls sind die Teilvolumenströme unterschiedlich groß, wobei die Widerstände in den jeweiligen Strömungswegen ebenfalls einen Einfluss auf die Aufteilung besitzen.
  • In Bezug auf die erfindungsgemäße Luftführung ist es ferner vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen einem der Luftaustrittsfläche zugewandten Rand des Leitelements und der Luftaustrittsfläche so klein wie möglich gewählt ist. Dementsprechend ist es denkbar, dass das Leitelement direkt an die Luftaustrittsfläche angrenzt und somit ein Abstand von 0 mm vorliegt. In diesem Fall liegt eine sofortige Trennung des Gesamtvolumenstroms vor und der unter die Trägerplatte strömende Teilvolumenstrom wird optimal geführt. Ist der Abstand zu groß gewählt, besteht die Gefahr, dass der zur Strömung unterhalb der Trägerplatte vorgesehene Teilvolumenstrom nicht in ausreichendem Maß geführt wird und nur teilweise unter die Trägerplatte gelangt. Um den positiven Effekt der Luftführung nicht zu gefährden, sollte der Abstand kleiner oder gleich 200 mm betragen, vorteilhafterweise kleiner 100 mm, besser jedoch kleiner 50 mm, weiter vorteilhafterweise kleiner 20 mm.
  • Gemäß einer Variante der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Ventilator mit einem unteren Rand der Luftaustrittsfläche unterhalb der Trägerplatte verläuft, so dass das Leitelement von der Trägerplatte gebildet wird. Demzufolge kann auf ein separates Leitelement verzichtet werden, da der aus der Luftaustrittsfläche des Ventilators bzw. der Ventilatoren Gesamtvolumenstrom aufgrund der gegenüber der Trägerplatte in der Höhe versetzten Lage der Luftaustrittsfläche in zwei Teilvolumenströme unterteilt wird, von denen einer oberhalb der Trägerplatte und der andere unterhalb der Trägerplatte strömt. Zwar kann auf ein separates Leitelement verzichtet werden, jedoch ist auf einer dem Raum zugewandten Seite hin ein Versatz im Kühlsegel optisch erkennbar, der auf die nach unten vorstehende Position des Ventilators zurückzuführen ist. Bei hohen Raumdecken kann eine derartige Ausführungsform jedoch praktisch sein, da ein Versatz in hoher Höhe weniger wahrgenommen wird.
  • Vorteilhafterweise ist der Ventilator bzw. die Ventilatoren mit einer Aufstellfläche auf der Trägerplatte angeordnet, so dass sich die Luftaustrittsfläche des Ventilators bzw. der Ventilatoren insgesamt oberhalb der Trägerplatte befindet. Typischerweise ist die Trägerplatte an sich ausreichend stabil sowie auch ausreichend stabil mit der Raumdecke verbunden, insbesondere abgehängt, so dass der Ventilator auf der Trägerplatte zu liegen kommen kann, ohne separat an der Raumdecke befestigt werden zu müssen. Um jedoch eine Schallemission seitens des im Betrieb befindlichen Ventilators zu vermeiden, kann es vorteilhaft sein, den Ventilator an der Trägerplatte zu befestigen.
  • Um ein Strömen des unterhalb des Leitelements aus dem Luftaustrittsquerschnitt austretenden Teilvolumenstroms auf die Unterseite der Trägerplatte zu gewährleisten, muss die Trägerplatte zumindest teilweise, vorzugsweise in einem Bereich einer Projektion des Leitelements, perforiert sein bzw. eine Öffnung besitzen. Auf diese Weise gelangt der unterhalb des Leitelements geführte Teilvolumenstrom über die Perforationen bzw. die Öffnung auf die Unterseite der Trägerplatte und strömt entlang derselben.
  • Ein Winkel, den das Leitelement mit der Trägerplatte einschließt, sollte vorteilhafterweise einen Betrag zwischen 3° und 25° besitzen. Somit wird die Ausrichtung des aus dem Ventilator strömenden Volumenstroms positiv beeinflusst. Die vorgenannte Schrägstellung des Leitelements bewirkt, dass insbesondere der untere Teilvolumenstrom entlang der Trägerplatte strömt.
  • Diesbezüglich kann es sinnvoll sein, wenn das Leitelement im Hinblick auf den Winkel, den es mit der Luftaustrittsfläche des Ventilators einschließt, einstellbar ist. Mit der individuellen Einstellung des Winkels kann der gesamte Volumenstrom beliebig in verschiedene Teilvolumenströme unterteilt werden, wodurch sich unterschiedliche Kühleffekte bzw. Heizeffekte ergeben. Die Einstellung kann durch ein feststellbares oder motorisch betriebenes Haltelement erfolgen, so dass eine individuelle Anpassung des Segels an eine Raum- oder Lastsituation möglich ist.
  • Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Trägerplatte Perforationen oder Löcher besitzt, die vorzugsweise einen freien Querschnitt von etwa 10 % bis 30 %der perforierten bzw. gelochten Gesamtfläche definieren. Dabei kann sowohl die gesamte Sichtfläche oder nur ein Teil derselben gelocht sein. Ferner kann es im Hinblick auf die Akustik sinnvoll oder hilfreich sein, schallschluckende Elemente auf oder oberhalb der Trägerplatte vorzusehen. Auf diese Weise lassen sich erhöhte Anforderungen bezüglich des Schallschutzes verwirklichen. Hierbei ist konstruktiv sicherzustellen, dass ein Wärmeübergang von der Oberseite der Trägerplatte zur Umgebungsluft möglich ist.
  • Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem mindestens einen Ventilator um einen Ventilator mit geringer Druckerhöhung handelt, der sich dadurch auszeichnet, dass er bei sehr geringer Geräuschentwicklung einen hohen Volumenstrom fördert. Auch ist der Stromverbrauch sehr niedrig. Beispielsweise kann ein Querstromventilator verwendet werden. Ein weiterer Vorteil, der sich aus dem vorgenannten Merkmal ergibt, ist die sehr niedrige mögliche Bauhöhe, die das erfindungsgemäße Heiz- und Kühlsegel aufweist. Die Bauhöhe des Ventilators sollte im Bereich zwischen 20 und 80 mm liegen, woraus sich eine gesamte Bauhöhe des Kühlsegels in quasi gleicher Größe ergibt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der mindestens eine Ventilator mit einer Drehzahlregelung ausgestattet. Hierdurch lässt sich die Kühl- bzw. Heizleistung des Heiz- und Kühlsegels variieren, was im Hinblick auf die individuelle Einstellbarkeit durch den Nutzer und damit die Behaglichkeit zweckmäßig ist.
  • Wird auf der Trägerplatte zusätzlich zu den Kanälen für das Wärmeträgerfluid mindestens ein Kühlregister angeordnet, so wird eine Erhöhung der Kühlleistung ermöglicht und das erfindungsgemäße Kühlsegel kann auch in Räumen mit hohen Kühllasten eingesetzt werden.
  • Schließlich sei angemerkt, dass die verschiedenen Merkmale der Unteransprüche je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein können.
    • Ausführungsbeispiel:
  • Die vorstehend beschriebene Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Figuren 1 bis 3 gezeigt sind.
  • Es zeigt:
    • Figur 1:
    einen Vertikalschnitt durch ein erfindungsgemäßes Heiz- und Kühlsegel und
    Figuren 2 und 3:
    jeweils einen Vertikalschnitt durch alternativ ausgebildete erfindungsgemäße Heiz- und Kühlsegel.
  • In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Heiz- und Kühlsegel 1 gezeigt, das sich aus einer Trägerplatte 2 mit einer Länge L und einer Breite sowie einem auf der Trägerplatte 2 angeordneten Ventilator 3 zusammensetzt. Da ein Vertikalschnitt dargestellt ist, ist die Breite der Trägerplatte 2 nicht erkennbar. Typischerweise variieren Heiz- und Kühlsegel bezüglich ihrer Breite zwischen 0,6 m bis 1,2 m. Andere Breiten sind jedoch selbstverständlich denkbar. Auch die Länge L der Trägerplatte 2 ist in der Figur 1 lediglich angedeutet, da das Heiz- und Kühlsegel 1 nicht in seiner vollständigen Länge L abgebildet ist. Die Länge von Heiz- und Kühlsegeln ist ebenfalls individuell und kann zwischen 1 m bis 4 m betragen. Wie aus dem Stand der Technik bekannt, ist die Trägerplatte 2 mit mäanderförmig verlaufenden Kanälen 4 versehen, in denen Kühlflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, in einem Kreislauf geführt wird. Die Trägerplatte 2 und die Kanäle 4 sind wärmeleitend miteinander verbunden.
  • Bei dem Ventilator 3 handelt es sich um einen frei blasenden Ventilator 3, der kein Gehäuse besitzt und der Raumluft ansaugt. Dementsprechend ist er nicht mit einer lüftungstechnischen Anlage verbunden, so dass das erfindungsgemäße Heiz- und Kühlsegel 1 einen aktiven Umluftbetrieb erzeugt. Der Ventilator 3 ist mit einer Aufstellfläche 5 auf der Trägerplatte 2 angeordnet und mit dieser über nicht in der Figur 1 dargestellte Befestigungsmittel verbunden. Die Befestigung der Trägerplatte 2 an einer nicht in der Figur gezeigten Raumdecke erfolgt wie im Stand der Technik üblich durch Abhängung und ist in der Figur 1 ebenfalls nicht dargestellt. Gemäß der Figur 1 ist der Ventilator 3 an einem rechten Ende der Trägerplatte 2, also an einer kurzen Seite, angeordnet, wobei die Trägerplatte 2 entlang dieser kurzen Seite eine Aufkantung 6 besitzt.
  • Der Ventilator 3 weist eine Luftaustrittsfläche 7 auf, aus der zuvor angesaugte Raumluft wieder ausströmt. In einem Bereich 8 vor der Luftaustrittsfläche 7 des Ventilators 3 ist ein Leitelement 9 angeordnet, das quer zu der Luftaustrittsfläche 7 verläuft und einen Winkel α von etwa 80° mit der Luftaustrittsfläche 7 einschließt. Dementsprechend beträgt ein Winkel β zwischen der Trägerplatte 2 und dem Leitelement 9 20°. Ein Abstand a zwischen einem dem Ventilator 3 zugewandten Rand 10 des Leitelements 9 und der Luftaustrittsfläche 7 des Ventilators 3 beträgt 20 mm. Das Leitelement 9 ist an seinem dem Ventilator 3 abgewandten Rand 10' beispielsweise über eine Schweißnaht fest mit der Trägerplatte 2 verbunden und somit nicht im Hinblick auf die vorgenannten Winkel α und β einstellbar.
  • Die Anordnung des Leitelements 9 bewirkt, dass ein die Luftaustrittsfläche 7 des Ventilators 3 verlassener Volumenstrom in zwei Teilvolumenströme unterteilt wird, die in der Figur mittels zwei Pfeilen 11, 12 angedeutet sind, wobei ein erster, oberer Teilvolumenstrom (Pfeil 11) oberhalb der Trägerplatte 2 strömt und ein zweiter, unterer Teilvolumenstrom (Pfeil 12) unterhalb der Trägerplatte 2 strömt. Hierdurch werden beide Seiten der Trägerplatte 2 aktiv belüftet, wodurch eine Wärmeübertragung zwecks Kühlen oder Heizen optimiert wird. Beispielsweise wird im Kühlfall der obere Teilvolumenstrom (Pfeil 11) entlang der kühles Fluid enthaltenden Kanäle 4 geführt, wodurch die Wärme des oberen Teilvolumenstroms (Pfeil 11) an das Kühlmittel abgegeben wird. Gleichzeitig wird sich unterhalb der Trägerplatte 2 stauende warme Raumluft mittels des unteren Teilvolumenstroms (Pfeil 12) wieder in den Raum R eingebracht. Die Teilvolumenströme (Pfeile 11, 12) sind im vorliegenden Fall nicht gleich groß, da das Leitelement 9 bis zu einer Höhe H der Luftaustrittsfläche 7 reicht, die größer ist als die halbe Höhe der Luftaustrittsfläche 7. Dementsprechend ist der untere Teilvolumenstrom (Pfeil 12) etwas größer als der obere Teilvolumenstrom (Pfeil 11).
  • Um zu gewährleisten, dass der zweite, untere Teilvolumenstrom (Pfeil 12) unterhalb die Trägerplatte 2 gelangen kann, ist die Trägerplatte 2 in einem Bereich einer Projektion P des Leitelements 9 perforiert. Alternativ kann auch die Trägerplatte insgesamt mit einer Perforation versehen sein.
  • Da es sich bei der Figur 1 um einen Vertikalschnitt handelt, ist lediglich ein Ventilator 3 erkennbar. Tatsächlich befinden sich jedoch drei Ventilatoren 3 nebeneinander, d. h. in Richtung senkrecht zu der Zeichenebene hintereinander. Dementsprechend weist sowohl die Trägerplatte 2 als auch das Leitelement 9 eine Breite auf, die mindestens der Breite der drei nebeneinander befindlichen Ventilatoren 3 entspricht.
  • Das in der Figur 2 abgebildete Heiz- und Kühlsegel 1' weist zu dem Heiz- und Kühlsegel 1 aus Figur 1 den Unterschied auf, dass oberhalb der Trägerplatte 2 eine schallschluckendes Element 13 in Form einer Akustikmatte angeordnet ist, so dass höhere Anforderungen an den Schallschutz erreichbar sind. Die Akustikmatte befindet sich in einem Abstand a' zu der Trägerplatte 2 und kann beispielsweise an einer nicht dargestellten Raumdecke befestigt sein. Alternativ können auch Akustik-Elemente unmittelbar auf der Trägerplatte 2 angeordnet werden, wobei diese vorteilhafterweise nur im Bereich außerhalb der Kanäle 4 angeordnet werden.
  • Das Leitelement 9' gemäß der Figur 2 ist nicht fest mit der Trägerplatte 2 verbunden und hinsichtlich des Winkels β einstellbar. Hierdurch kann die Ausrichtung der Teilvolumenströme (Pfeile 11, 12) beeinflusst werden und somit letztlich auch die Klimatisierung des Raumes R.
  • In der Figur 3 ist ein alternatives Heiz- und Kühlsegel 1" gezeigt, wobei zusätzlich zu den Kanälen 4 ein Kühlregister 14 auf der Trägerplatte 2 angeordnet ist. Hierdurch kann die Temperierung des oberen Teilvolumenstroms (Pfeil 11) intensiver erfolgen.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1, 1', 1"
    Heiz- und Kühlsegel
    2
    Trägerplatte
    3
    Ventilator
    4
    Kanal
    5
    Aufstellfläche
    6
    Aufkantung
    7
    Luftaustrittsfläche
    8
    Bereich vor Luftaustrittsfläche
    9, 9'
    Leitelement
    10, 10'
    Rand
    11
    Pfeil
    12
    Pfeil
    13
    schallschluckendes Element
    14
    Kühlregister
    R
    Raum
    L
    Länge
    P
    Projektion
    H
    Höhe
    a, a'
    Abstand
    α, β
    Winkel

Claims (13)

  1. Heiz- und Kühlsegel (1, 1', 1") umfassend mindestens eine Trägerplatte (2) und damit wärmeleitend verbundene Kanäle (4), die mit einem Fluid durchströmbar sind, sowie mindestens einen Ventilator (3) mit einer Luftaustrittsfläche (7), dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich (8) vor der Luftaustrittsfläche (7) ein Leitelement (9, 9') angeordnet ist, das einen aus dem Ventilator (3) strömenden Volumenstrom in mindestens zwei Teilvolumenströme unterteilt, von denen ein Teilvolumenstrom oberhalb der Trägerplatte (2) und ein Teilvolumenstrom unterhalb der Trägerplatte (2) strömt.
  2. Heiz- und Kühlsegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (a) zwischen einem der Luftaustrittsfläche (7) zugewandten Rand (10) des Leitelements (9, 9') und der Luftaustrittsfläche (7) kleiner oder gleich 200 mm, vorteilhafterweise kleiner 100 mm, weiter vorzugsweise kleiner 20 mm, beträgt.
  3. Heiz- und Kühlsegel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator mit einem unteren Rand der Luftaustrittsfläche unterhalb der Trägerplatte verläuft, so dass das Leitelement von der Trägerplatte gebildet wird.
  4. Heiz- und Kühlsegel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator (3) mit einer Aufstellfläche (5) auf der Trägerplatte (2) angeordnet ist.
  5. Heiz- und Kühlsegel nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (2) zumindest teilweise, vorzugsweise in einem Bereich einer Projektion (P) des Leitelements (9, 9'), perforiert ist bzw. eine Öffnung besitzt.
  6. Heiz- und Kühlsegel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftaustrittsfläche (7) senkrecht zu der Trägerplatte (2) verläuft.
  7. Heiz- und Kühlsegel nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (9, 9') mit der Trägerplatte (2) einen Winkel (β) einschließt, der einen Betrag zwischen 3° und 25° besitzt.
  8. Heiz- und Kühlsegel nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (9') im Hinblick auf den Winkel (α), den es mit der Luftaustrittsfläche (7) des Ventilators (3) einschließt, einstellbar ist.
  9. Heiz- und Kühlsegel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (2) Perforationen oder Löcher besitzt, die vorzugsweise einen freien Querschnitt von etwa 13 % bis 19 %, weiter vorzugsweise von 16 %, der perforierten bzw. gelochten Gesamtfläche definieren.
  10. Heiz- und Kühlsegel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein schallschluckendes Element (13) auf oder oberhalb der Trägerplatte (2) angeordnet ist.
  11. Heiz- und Kühlsegel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Ventilator (3) als Ventilator (3) mit geringer Druckerhöhung, vorzugsweise als Querstromventilator, ausgebildet ist.
  12. Heiz- und Kühlsegel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Ventilator (3) mit einer Drehzahlregelung ausgestattet ist.
  13. Heiz- und Kühlsegel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Trägerplatte (2) mindestens ein Kühlregister (14) angeordnet ist.
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