FI101421B

FI101421B - Method and apparatus for distributing air in room spaces

Info

Publication number: FI101421B
Application number: FI962774A
Authority: FI
Inventors: Ingmar Erik Rolin; Seppo Juhani Leskinen; Into Ylermi Hakala; Markku Olavi Saloranta; Dan Anders Sarin; Jukka Kalevi Pohja
Original assignee: Abb Installaatiot Oy
Priority date: 1996-07-05
Filing date: 1996-07-05
Publication date: 1998-06-15
Also published as: FI101421B1; FI962774A0; WO1998001712A1; FI962774A; AU3445197A

Description

101421101421

Menetelmä ja aovitelma ilman jakamiseksi huonetiloihinMethod and design for distributing air to rooms

Keksinnön kohteena on menetelmä ilman jakamiseksi erityisesti suuriin ja/tai korkeisiin huonetiloihin, jossa 5 menetelmässä huonetilan käyttötarkoituksen mukaisesti käsitelty ilma tuodaan huonetilaan ja jaetaan huonetilassa ilmanjakolaitteen avulla. Keksinnön kohteena on edelleen sovitelma ilman jakamiseksi huonetiloihin.The invention relates to a method for distributing air, in particular to large and / or high rooms, in which the air treated in accordance with the intended use of the room is introduced into the room and distributed in the room by means of an air distributor. The invention further relates to an arrangement for distributing air to rooms.

Suurissa ja/tai korkeissa rakennuksissa on tunnettua 10 käyttää voimakkaita ilmasuihkuja tuloilman tuomiseen huonetilaan ja/tai ilmavirtausten ohjailuun huonetilassa. Tällaisia ilmanjakojärjestelmiä on esitetty esimerkiksi julkaisuissa FI 66484, FI 773852, DE 2919793 ja EP 085428.In large and / or tall buildings, it is known to use strong air jets to bring the supply air into the room and / or to control the air flows in the room. Such air distribution systems are described, for example, in FI 66484, FI 773852, DE 2919793 and EP 085428.

Edellä mainittujen järjestelmän etuina voidaan mai-15 nita pieni ilmastointikanavien tarve, joka johtaa alhaisiin investointikustannuksiin. Voimakas ilmasuihku ulottuu vapaassa tilassa jo sellaisenaan pitkälle, joten ilmaa ei tarvitse kuljettaa kanavissa ilmastoitavan kohteen lähelle. Erityisen edullinen on järjestelmä, jossa ilmasuihkuja 20 käytetään esim. suuren tehdassalin toiselle laidalle tuodun pääilmavirran kuljettamiseen koko salin alueelle ja jakamiseen oleskeluvyöhykkeelle. Voimakas ilmasuihku vetää ns. induktioilmiön avulla ympäröivää ilmaa mukaansa huomattavasti suuremman määrän kuin itse suihkun ilmavirta on sen : 25 lähtiessä suuttimesta. Sijoittamalla vaakasuoraan puhalta via suuttimia peräkkäin sopivin etäisyyksin katon alapuolelle voidaan suurikin tuloilmavirta kuljettaa verrattain pienellä ilmavirralla kymmenien, jopa satojen metrien päähän ja jakaa oleskelualueelle pystysuoraan puhalletuilla 30 ilmasuihkuilla. Päätuloilmavirran ja suihkujen ilmavirran suhde voi olla esim. 5:1. Ilman kuljetuskanaviston kustannukset pienenevät vastaavasti.The advantages of the above-mentioned system are the low need for air conditioning ducts, which leads to low investment costs. The powerful air jet extends far as it is in the free space, so there is no need to transport air in the ducts close to the object to be ventilated. Particularly preferred is a system in which air jets 20 are used, e.g., to transport the main air stream brought to the other side of a large factory hall to the entire area of the hall and to distribute it to the living area. A powerful air jet pulls the so-called. by means of the induction phenomenon, a considerably larger amount of ambient air is present than the air flow of the jet itself: 25 leaving the nozzle. By placing the horizontal blowing nozzles in succession at suitable distances below the roof, even a large supply air flow can be transported with a relatively small air flow of tens, even hundreds of meters and distributed to the living area by vertically blown air jets. The ratio of the main supply air flow to the air flow of the showers can be e.g. 5: 1. The cost of the air transport system will be reduced accordingly.

Ilmasuihkuihin perustuvat järjestelmät ovat lisäksi ainoa mahdollisuus hoitaa ilmanvaihto tyydyttävästi ti-35 loissa, joihin ei voida sijoittaa suuria kanavia esim.In addition, systems based on air jets are the only way to handle ventilation satisfactorily in ti-35 rooms where large ducts cannot be placed, e.g.

2 101421 nosturiratojen takia, tai yksittäisissä työpisteissä, joiden lähelle ei voi työprosessin tai muun syyn takia tuoda kanavia.2 101421 due to crane tracks, or at individual work stations to which ducts cannot be brought close due to the work process or other reasons.

Erityisenä etuna/käyttösovellutuksena voidaan todeta 5 lämpötilaerojen tasaus korkeissa rakennuksissa. Lämmin ilma nousee ylöspäin, jolloin korkeisiin rakennuksiin syntyy ns. lämpötilakerrostuma, joka helposti voi olla 5-7 °C, jopa suurempikin riippuen lämmönlähteistä, ts. ilman lämpötila tilan yläosassa on 5-7 °C korkeampi kuin lattiatasolla, 10 jolla ihmiset kuitenkin oleskelevat. Katon rajaan sijoitetut alaspäin suunnatut suihkut vetävät lämmintä ilmaa mukanaan alas oleskelutasolle, ja tasoittavat näin lämpötilaerot. Koska 1 °C:een lämpötilan alennus vastaa yleensä lämmitysenergian kulutuksen pienenemistä noin 5 %:lla, 15 havaitaan helposti, että lämpötilaerojen tasauksella voidaan saavuttaa suuria energiansäästöjä.A special advantage / application is the equalization of temperature differences in tall buildings. The warm air rises upwards, creating a so-called the temperature deposition, which can easily be 5-7 ° C, even higher depending on the heat sources, i.e. the air temperature at the top of the room is 5-7 ° C higher than at the floor level 10 where people still stay. Downward-facing showers placed on the ceiling edge draw warm air down to the living area, thus compensating for temperature differences. Since a reduction in temperature to 1 ° C generally corresponds to a reduction in heating energy consumption of about 5%, it is easy to see that large energy savings can be achieved by compensating for temperature differences.

Nykyisillä suutinjärjestelmillä on kuitenkin vakavia heikkouksia. Jotta ilma saataisiin indusoitua, ts. vedettyä mukaan, joudutaan asentamaan suuri määrä suuttimia, joissa 20 ilman nopeus on suuri. Tästä on seurauksena ensinnäkin korkeat asennuskustannukset erityisesti siksi, että jokainen suutin joudutaan suuntaamaan yleensä jälkikäteen, kun ihmisten sijainti ilmastoitavalla alueella on selvinnyt, jottei ilmasuihku synnyt oleskelualueelle haitallista ve-: 25 toa. Toiseksi suuri suihkun nopeus johtaa väistämättä suu reen painehäviöön suuttimessa ja edelleen suureen sähkötehon kulutukseen suutinjärjestelmään ilmaa syöttävässä pu-haltimessa, kalliiseen puhaltimeen ja sähkömoottoriin, sähköjohdotukseen, liitäntämaksuun jne. Suuri suutinnopeus 30 johtaa myös väistämättä korkeaan äänitasoon, joka koetaan häiritseväksi erityisesti tiloissa, joissa taustamelu on vähäinen, ts. muissa kuin teollisuustiloissa.However, current nozzle systems have serious weaknesses. In order for the air to be induced, i.e. drawn in, a large number of nozzles with a high air velocity must be installed. This results, firstly, in high installation costs, in particular because each nozzle usually has to be oriented afterwards, once the location of the people in the area to be ventilated has been determined, so that the air jet does not cause harmful draft to the living area. Second, a high jet velocity inevitably results in a large pressure drop in the nozzle and further high electrical power consumption in the nozzle system air supply fan, expensive fan and electric motor, wiring, connection charge, etc. A high nozzle velocity low, i.e. in non-industrial premises.

Kaikkein vakavin heikkous on kuitenkin se, että suuri osa kulutetusta tehosta käytetään lämpötilaerojen 35 tasauksen sijasta tarkoituksettomaan ilman kierrättämiseen 3 101421 ilmastoitavassa tilassa. Tämä johtuu siitä, että kun verrattain suuresta (halkaisija esim. 50-150 mm) suuttimesta puhalletaan suurella nopeudella ilmaa, nopeus suihkussa on suuri vielä monen metrin päässä alkupisteestä. Tällöin 5 suihku indusoi mukaansa ilmaa katonrajan lisäksi myös tilan keski- ja alaosista, joissa ilma on viileämpää, ja lämpötilaerojen tasaukseen osallistuu vain osa kokonaisilmavir-rasta.However, the most serious weakness is that much of the power consumed is used instead of compensating for temperature differences 35 for inadvertent air recirculation in 3,101,421 air-conditioned spaces. This is because when air is blown at a high speed from a relatively large nozzle (e.g. 50-150 mm in diameter), the speed in the shower is still high many meters away from the starting point. In this case, in addition to the roof boundary, the shower 5 also induces air from the middle and lower parts of the room, where the air is cooler, and only a part of the total air flow participates in compensating for temperature differences.

Yksinkertaisin tapa pienentää suuresta suihkun läh-10 tönopeudesta aiheutuvia haittoja on pienentää suihkun nopeutta. Tällöin on kuitenkin kasvatettava ilmavirtaa, jotta saataisiin aikaan sama induktiovaikutus ts. ympäröivän ilman sekoittuminen suihkuun ja sama suihkun pituus. Tällöin kanavointikustannukset kasvavat ja kanavien sijoitus 15 vaikeutuu, suutinten lukumäärä kasvaa ja/tai ne suurenevat jne., toisin sanoen menetetään olennainen osa järjestelmän eduista.The simplest way to reduce the disadvantages of a high jet output speed is to reduce the jet speed. In this case, however, the air flow must be increased in order to achieve the same induction effect, i.e. the mixing of the ambient air with the shower and the same length of the shower. In this case, the channelization costs increase and the placement of the channels 15 becomes more difficult, the number of nozzles increases and / or they increase, etc., i.e. a substantial part of the advantages of the system is lost.

Tämän keksinnön mukaisella menetelmällä ja sovitel-malla pystytään alentamaan ilman nopeutta suihkussa kas-20 vattamatta ilmavirtaa, jolloin sähkötehon kulutus laskee, äänitaso alenee, puhallin, moottori ja niiden apulaitteet halpenevat jne. Lisäksi suunnattavien suuttimien määrä vähenee, ts. asennuskustannukset alenevat. Voidaan menetellä myös niin, että painetaso säilytetään tunnetun tekniikan : 25 mukaisella tasolla, jolloin ilmavirtaa voidaan pienentää, jolloin kaikki laitteet halpenevat, ts. kanavat, ilmanvaih-tokoneet, moottorit jne. Lisäksi sekä lämmön että sähkön kulutus laskee ja äänitaso alenee.With the method and arrangement according to the present invention, it is possible to reduce the air velocity in the jet without increasing the air flow, whereby the electric power consumption decreases, the noise level decreases, the fan, motor and their accessories become cheaper, etc. In addition, the number of directional nozzles is reduced. It is also possible to maintain the pressure level at a level according to the prior art: whereby the air flow can be reduced, whereby all devices become cheaper, i.e. ducts, ventilators, motors, etc. In addition, both heat and electricity consumption decreases and the sound level decreases.

Keksinnön mukainen menetelmä ja sovitelma perustuvat 30 oivallukseen jakaa suuttimille tuleva ilmavirta kahteen * osaan, joista toinen puhalletaan huonetilaan suurikokoisi sta suuttimista pienennetyllä nopeudella kuten edellä on selostettu. Toinen osa ilmavirrasta puhalletaan sen sijaan useasta suuttimesta, joiden koko on olennaisesti pienempi 35 ja jotka on sijoitettu suurikokoisen suuttimen ympärille 4 101421 sopivalle etäisyydelle siitä. Keksinnön mukainen menetelmä on tunnettu siitä, että ilma ohjataan virtaamaan ilmanjako-laitteesta voimakkaana suihkuna, jonka ympärillä on useita olennaisesti vapaasti muodostuvia pienempiä suihkuja. Kek-5 sinnön mukainen sovitelma on puolestaan tunnettu siitä, että ilmanjakolaite käsittää suutinrakenteen, joka on muodostettu voimakkaan suihkun synnyttävästä suutinvälineestä ja sen ympärille sovitetuista useista olennaisesti vapaasti muodostuvan pienemmän suihkun synnyttävistä suuttimista.The method and arrangement according to the invention are based on the realization of dividing the air flow coming to the nozzles into two * parts, one of which is blown into the room from large nozzles at a reduced speed as described above. Instead, a second portion of the air flow is blown from a plurality of nozzles of substantially smaller size 35 located around the large nozzle 4 at a suitable distance therefrom. The method according to the invention is characterized in that the air is directed to flow from the air distribution device in the form of a powerful jet surrounded by a plurality of smaller jets which form substantially freely. The arrangement according to the invention of Kek-5 is characterized in that the air distribution device comprises a nozzle structure formed by a nozzle means generating a strong jet and a plurality of nozzles generating a substantially freely formed smaller jet arranged around it.

10 Keksinnön olennaisena etuna aiemmin tunnettuun tek niikkaan verrattuna on se, että ilman nopeutta suuttimissa voidaan alentaa jopa 30 % kasvattamatta ilmavirtaa. Tällöin painehäviö ja tehonkulutus pienenevät 50 %, äänitaso alenee jne. Em. seikat on osoitettu sekä laskennallisesti että 15 kokeellisesti. Toinen mahdollisuus on säilyttää painetaso ja pienentää ilmavirtaa.An essential advantage of the invention over the prior art is that the air velocity in the nozzles can be reduced by up to 30% without increasing the air flow. In this case, the pressure drop and power consumption are reduced by 50%, the sound level is reduced, etc. Em. facts have been demonstrated both computationally and experimentally. Another possibility is to maintain the pressure level and reduce the air flow.

Keksintöä ryhdytään selvittämään seuraavassa tarkemmin oheisessa piirustuksessa esitettyjen edullisten sovellutusesimerkkien avulla, jolloin 20 kuvio 1 esittää tietyllä etäisyydellä suihkusta olevan ilman nopeuden riippuvuutta suihkun lähtöaukon halkaisijasta, kuvio 2 esittää periaatteellisesti miten ilmasuihku ottaa mukaansa ympäröivää ilmaa, : 25 kuviot 3a ja 3b esittävät periaatteellisina, eri suunnista nähtyinä kuvantoina keksinnön ensimmäistä sovellutusesimerkkiä, kuviot 4a ja 4b esittävät periaatteellisina, eri suunnista nähtyinä kuvantoina keksinnön toista sovellutus-30 esimerkkiä, kuvio 5 esittää periaatteellisena kuvantona keksinnön kolmatta sovellutusesimerkkiä, kuvio 6a esittää periaatteellisena kuvantona keksinnön neljättä sovellutusesimerkkiä, 35 kuvio 6b esittää periaatteellisena kuvantona kek sinnön viidettä sovellutusesimerkkiä, 5 101421 kuvio 7 esittää periaatteellisena kuvantona keksinnön kuudetta sovellutusesimerkkiä ja kuvio 8 esittää periaatteellisena kuvantona keksinnön seitsemättä sovellutusesimerkkiä.The invention will be explained in more detail by means of the preferred application examples shown in the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows the dependence of the velocity of air at a certain distance from the jet outlet diameter, Fig. 2 shows in principle how Figures 4a and 4b show in principle, views from different directions a second embodiment of the invention, Fig. 5 shows in principle a third embodiment of the invention, Fig. 6a shows in principle a fourth embodiment of the invention, Fig. 6 shows in principle a view of a fourth embodiment of the invention, Figs. fifth embodiment, Fig. 101421 Fig. 7 is a schematic view of a sixth embodiment of the invention and Fig. 8 shows a schematic view of a seventh embodiment of the invention.

5 Keksinnön avulla aikaansaatava olennainen ja yllät tävä parannus aiemmin tunnettuun tekniikkaan verrattuna perustuu siihen, että ilman nopeus suihkussa tietyllä etäisyydellä suihkusta on verrannollinen suihkun lähtöaukon halkaisijaan. Eräs pyöreän ilmasuihkun laskentatapa on 10 esitetty kuviossa 1. Sen merkinnät ovat a = turbulenssiaste x = etäisyys suihkun lähtöpisteestä d = suihkun lähtöaukon halkaisija WQ = maksiminopeus suihkun lähtöaukossa 15 Wx = maksiminopeus etäisyydellä x lähtöaukosta.The substantial and surprising improvement obtained by the invention compared to the prior art is based on the fact that the velocity of the air in the jet at a certain distance from the jet is proportional to the diameter of the jet outlet. One method of calculating a circular air jet is shown in Figure 1. Its notation is a = degree of turbulence x = distance from the jet outlet d = diameter of the jet outlet WQ = maximum velocity at the jet outlet 15 Wx = maximum speed at a distance x from the outlet.

Tarkastellaan esimerkkinä, millä etäisyydellä nopeus suihkussa on laskenut 2 m/s:iin, jos nopeus lähtöaukossa on 10 m/s, turbulenssiaste 0,08 (pyörä suora putki) ja suutti-men halkaisija 100 mm. Tällöin W- o —ί = -=- = 0,2.Consider, as an example, the distance at which the speed in the jet has decreased to 2 m / s if the speed at the outlet is 10 m / s, the degree of turbulence 0.08 (wheel straight tube) and the nozzle diameter 100 mm. Then W- o —ί = - = - = 0.2.

Wa 10 U# 20 Kuviosta 1 saadaan ax s o 2Wa 10 U # 20 Figure s gives ax s o 2

Sijoittamalla a = 0,08 ja d = 0,1 saadaan x: = 2,75 m.Placing a = 0.08 and d = 0.1 gives x: = 2.75 m.

25 Jos 100 mm:n halkaisijainen suutin korvataan kah deksalla 35 mm:n halkaisijäisellä suuttimella, saadaan x2 = 0,86 m, 6 101421 vastaavasti suuttimen halkaisijan ollessa 20 mm x3 = 0,55 m, jne.25 If the 100 mm diameter nozzle is replaced by eight 35 mm diameter nozzles, x2 = 0.86 m is obtained, 6 101421, respectively, with a nozzle diameter of 20 mm x3 = 0.55 m, etc.

5 Kahdeksan 0 35 mm:n suuttimen yhteenlaskettu pinta- ala on sama kuin yhden 0 100 mm:n suuttimen, ja jos suu-tinnopeus on sama, myös ilmavirta ja ilmasuihkujen yhteenlaskettu impulssi on sama. Kahdeksalla 0 35 mm:n suutti-mella voidaan siten korvata yksi 0 100 mm:n suutin.5 The total area of the eight 0 35 mm nozzles is the same as that of one 0 100 mm nozzle, and if the nozzle speed is the same, the air flow and the total impulse of the air jets are also the same. Thus, one 0 100 mm nozzle can be replaced by eight 0 35 mm nozzles.

10 Kuitenkin 0 35 mm:n halkaisijaisesta suuttimesta lähtevä suihku hidastuu nopeuteen 2 m/s etäisyydellä, joka on alle kolmasosa siitä etäisyydestä, millä 100 mm:n halkaisijaisesta suuttimesta lähtevä suihku hidastuu samaan nopeuteen.10 However, the jet from a nozzle with a diameter of 0 to 35 mm decelerates to a speed of 2 m / s, which is less than one third of the distance at which the jet from a nozzle with a diameter of 100 mm decelerates to the same speed.

15 Suihkun hidastuminen perustuu siihen, että suihku luovuttaa liike-energiaa ympäröivään ilmaan, joka siten lähtee virtaamaan suihkun mukana. Kun loppunopeus on sama, ovat molemmat suihkut luovuttaneet yhtä paljon, ts. mukaan indusoitu ilmavirta on molemmissa tapauksissa sama.15 The deceleration of the shower is based on the fact that the shower releases kinetic energy into the surrounding air, which thus begins to flow with the shower. When the final velocity is the same, both jets have delivered the same amount, i.e., the induced airflow is the same in both cases.

20 Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että 8 kpl 0 35 mm:n suutinta indusoi mukaan 0,86 m:n matkalla yhtä paljon ympäröivää ilmaa kuin 0 100 mm:n suihku 2,75 m:n matkalla. Toisin sanoen 0 35 mm:n suuttimet indusoivat mukaan paljon tehokkaammin lämmintä ilmaa salin yläosasta kuin yksi 0 100 • 25 mm:n suutin. Koska suihkut hidastuvat nopeasti, ne eivät ota mukaan ilmaa enää salin keskiosasta.20 In practice, this means that 8 nozzles of 0 35 mm induce as much ambient air at a distance of 0.86 m as a jet of 0 100 mm at a distance of 2.75 m. In other words, 0 35 mm nozzles induce warm air from the top of the hall much more efficiently than a single 0 100 • 25 mm nozzle. Because the showers slow down quickly, they no longer take in air from the center of the hall.

Kun ilmasuihku ottaa mukaansa ympäröivää ilmaa, se samalla laajenee periaatteessa kuvion 2 mukaisesti. Esimerkiksi suoralle putkelle kulma 2e on noin 30°. Tästä seuraa, 30 että sopivalle etäisyydelle toisistaan sijoitetut suihkut * yhtyvät tietyllä etäisyydellä ja muodostavat yhden suuremman suihkun.When the air jet enters the ambient air, it at the same time expands in principle, as shown in FIG. For example, for a straight pipe, the angle 2e is about 30 °. It follows that the jets * placed at a suitable distance from each other merge at a certain distance and form one larger jet.

Sijoittamalla esimerkkinä käytettyjä 0 35 mm:n suu-ttimia sopivalle etäisyydelle toisistaan 0 100 mm:n suut-35 timen ympärille voidaan saada aikaan tilanne, jossa 0 35 7 101421 mm:n suuttimista lähtevät suihkut yhtyvät 0,86 m:n päässä lähtöpisteestä. Tällöin 0 100 mm:n suuttimesta lähtevän suihkun ympärille muodostuu rengasmainen vaippa, jossa ilman maksiminopeus on 2 m/s. Keskellä olevan suuremman 5 suihkun nopeus etäisyydellä 0,84 m voidaan määritellä kuvan 1 mukaisesti: ax , 0/06 · 0,84 = 0 672 d 0,1 * ··«By placing the exemplary 0 35 mm nozzles at a suitable distance from each other around the 0 100 mm nozzles, a situation can be created in which the jets leaving the 0 35 7 101421 mm nozzles converge 0.86 m from the starting point. In this case, an annular jacket with a maximum air velocity of 2 m / s is formed around the jet leaving the 0 100 mm nozzle. The speed of the larger 5 jets in the middle at a distance of 0.84 m can be determined according to Figure 1: ax, 0/06 · 0.84 = 0 672 d 0.1 * ·· «

Wx = 6 m/s.Wx = 6 m / s.

On huomattava, että myös keskellä oleva suuri suihku ja sen ympärillä oleva, yhtyneistä pienistä suihkuista 10 muodostunut rengasmainen suihku ennen pitkää yhtyvät. Jäljempänä selostettuja menettelytapoja käyttäen myös nämä voidaan saada yhtymään 0,84 m:n etäisyydellä. Tuloksena on tällöin yhdistynyt suihku, joka muodostuu keskellä olevasta kantosuihkusta, jossa maksiminopeus on 6 m/s, ja sen ympä-15 rillä olevasta vaipasta jossa maksiminopeus on 2 m/s. Erityisen merkittävää on, että yhdistyneen suihkun ilmavirta ja myös impulssi suihkun lähtöpisteessä on kaksinkertainen verrattuna yhteen 0 100 mm:n suuttimesta lähtevään suih-: kuun. Yhdistynyt suihku pystyy siten ulottumaan lattia- 20 tasolle asti, vaikka lähtönopeutta on pienennetty.It should be noted that the large shower in the middle and the annular shower formed by the combined small showers 10 around it also converge before long. Using the procedures described below, these can also be brought together at a distance of 0.84 m. The result is a combined jet consisting of a central carrier jet with a maximum speed of 6 m / s and a jacket around it with a maximum speed of 2 m / s. It is particularly significant that the air flow of the combined jet and also the impulse at the jet starting point is double compared to one jet leaving a nozzle of 0 100 mm. The combined shower is thus able to reach up to the floor level, even if the outlet speed is reduced.

Suihkun ulottuvuutta parantaa lisäksi se, että pienten suihkujen yhdyttyä rengasvaipaksi suuren suihkun ympärille se ei enää saa induktioilmaa ympäröivästä tilasta, vaan suuren suihkun liike-energia kuluu nopeuserojen ta-‘ 25 saukseen yhdistyneen suihkun sisällä ja virtauksen yllä pitoon vaipassa. Nopeus keskellä olevassa kantosuihkussa laskee lisäksi hitaammin kuin vapaassa tilassa, koska energian siirto kantosuihkusta vaippaan perustuu virtausten nopeuseroon eikä suihkun absoluuttiseen nopeuteen, eli täs 8 101421 sä tapauksessa nopeuden 6 m/s sijasta nopeuseroon 6-2 = 4 m/s. Tällaisen yhdistelmän toiminta vastaa jossain määrin ilman kuljetukseen käytettyjen peräkkäisten suihkujen toimintaa .The dimension of the jet is further enhanced by the fact that when the small jets combine into a ring jacket around the large jet, it no longer receives induction air from the surrounding space, but the kinetic energy of the large jet is used to compensate for velocity differences within the jet and to maintain flow in the jacket. In addition, the velocity in the middle carrier jet decreases more slowly than in the free space, because the energy transfer from the carrier jet to the jacket is based on the flow velocity difference and not the absolute jet velocity, i.e. 6-2 = 4 m / s instead of 6 m / s. The operation of such a combination corresponds to some extent to the operation of the successive jets used for transport.

5 Kuten edellä on todettu, keksinnön mukainen yhdis telmä indusoi huomattavasti paremmin ilmaa salin yläosasta kuin kaksi erillistä suurta suutinta. Käsityksen parannuksen suuruusluokasta voi saada tarkastelemalla impulssin muutosta maksiminopeuden perusteella em. 0,84 m:n etäisyy-10 dellä suuttimista olettaen edelleen, että ilmavirrat ja lähtönopeudet ovat molemmissa tapauksissa samat.As stated above, the combination according to the invention induces air from the upper part of the hall considerably better than two separate large nozzles. An understanding of the magnitude of the improvement can be obtained by looking at the change in impulse based on the maximum velocity at the above-mentioned 0.84 m distance from the nozzles, further assuming that the airflows and outlet velocities are the same in both cases.

Impulssin muutos 100 mm:n suuttimesta lähtevässä suihkussa AIX = m Δ V = m (10-6) = 4 m 15 ja 35 mm:n suuttimista lähtevissä suihkuissa yhteensä ΔΙ2 = m (10-2) = 8 m.Pulse change in the jet leaving the 100 mm nozzle AIX = m Δ V = m (10-6) = 4 m 15 and in the jets leaving the 35 mm nozzles a total of ΔΙ2 = m (10-2) = 8 m.

Impulssin muutos: 20 kaksi 0 100 mm:n suutinta ΔΙ = 2 · (4m) * 8 m yhdistelmä 0 100/0 35 ΔΙ = ΔΙ]+ΔΙ2 = 4m + 8m = 12m.Impulse change: 20 two 0 100 mm nozzles ΔΙ = 2 · (4m) * 8 m combination 0 100/0 35 ΔΙ = ΔΙ] + ΔΙ2 = 4m + 8m = 12m.

Keksinnön mukainen yhdistelmä indusoisi siis katonrajasta mukaansa 50 % suuremman ilmavirran kuin tunnetut, ·* 25 erillisiin suuttimiin perustuvat järjestelmät. Saman se- koitustehon saavuttamiseksi huonetilassa voitaisiin tämän mukaan suutinpaineen lisäksi myös ilmavirtaa huomattavasti pienentää.The combination according to the invention would thus induce a 50% higher air flow from the roof limit than known systems based on separate nozzles. In order to achieve the same mixing efficiency in the room, in addition to the nozzle pressure, the air flow could also be considerably reduced.

Tarkastelu on kuitenkin huomattavasti yksinkertais-30 tettu, koska se on tehty maksiminopeuden perusteella. Kuten ’ kuviosta 2 havaitaan, suihkun koko kasvaa ja nopeus siinä vaihtelee voimakkaasti jo kohtalaisen lähellä suihkun lähtöpistettä. Yhdistelmäsuihkun osalta tilannetta mutkistaa vielä se, että lähellä toisiaan olevat suihkut vaikuttavat 35 toisiinsa jäljempänä selostettavalla tavalla. Tarkemmat 9 101421 laskelmat ovat erittäin monimutkaisia, eikä niiden esittäminen tässä yhteydessä ole tarkoituksenmukaista, koska periaate on selvä.However, the analysis has been considerably simplified as it is based on maximum speed. As can be seen from Fig. 2, the size of the jet increases and its velocity varies greatly already moderately close to the starting point of the jet. In the case of a combination shower, the situation is further complicated by the fact that the jets in close proximity to each other act 35 as described below. More detailed 9 101421 calculations are very complex and it is not appropriate to present them in this context because the principle is clear.

Varioimalla suuttimien halkaisijoita, lukumääriä, 5 ilman lähtönopeuksia, suuttimien etäisyyksiä toisistaan jne. on mahdollista rakentaa eri käyttötarkoituksiin suuri määrä erilaisia yhdistelmiä, joiden induktio-ominaisuudet, yhdistelmäsuihkun laajuus, suihkun ulottuvuus jne. vaihte-levat. Mahdollisuudet valita kuhunkin käyttötarkoitukseen 10 parhaiten sopiva yhdistelmä ovat ratkaisevasti paremmat kuin tunnetuissa järjestelmissä kuitenkin niin, ettei valmistettavien suutintyyppien määrä merkittävästi kasva.By varying the nozzle diameters, numbers, 5 air outlet speeds, nozzle distances from each other, etc., it is possible to construct a large number of different combinations for different applications with varying induction properties, combination jet range, jet extent, etc. However, the possibilities for selecting the most suitable combination for each application 10 are decisively better than in known systems, so that the number of nozzle types to be manufactured does not increase significantly.

Erään lisävariointmahdollisuuden tarjoaa se, että suuttimet voidaan sijoittaa eri tasoille, esimerkiksi eri 15 korkeuksille. Jos esimerkiksi pienet suuttimet sijoitetaan suuren suuttimen yläpuolelle sopivalle etäisyydelle ja valitaan suuri määrä pieniä suuttimia, voidaan saada aikaan tilanne, jossa pienet suihkut yhtyvät suuren suuttimen lähtöaukon yläpuolella. Tällöin suuri suutin ei indusoi 20 mukaansa suoraan lainkaan ympäröivää ilmaa, vaan toimii pelkästään kantosuihkuna.An additional variation is provided by the fact that the nozzles can be placed on different levels, for example at different heights. For example, if the small nozzles are placed at a suitable distance above the large nozzle and a large number of small nozzles are selected, a situation can be created in which the small jets converge above the outlet of the large nozzle. In this case, the large nozzle does not directly induce any ambient air at all, but only acts as a carrier jet.

Järjestelmä tarjoaa mahdollisuuden ominaisuuksien säätämiseen myös käytön aikana. Esimerkiksi lämpötilaker-rostuma, joka talvella on haitallinen, olisi kesällä jopa 25 toivottava, jotta oleskeluvyöhyke pysyisi viileänä. Tämä voidaan toteuttaa esimerkiksi siten, että pienet suuttimet suljetaan pois kesäksi, jolloin ne lakkaavat indusoimasta lämpimintä ilmaa kesällä ja ohjaamalla ainakin osa niiden ilmavirrasta suureen suuttimeen, jolloin sen suihku edel-30 leen ulottuu oleskelutasolle ja samalla induktio siirtyy » enemmän huonetilan keski- ja alaosiin.The system offers the possibility to adjust the properties also during use. For example, temperature rust, which is harmful in the winter, would be as desirable as 25 in the summer to keep the living area cool. This can be accomplished, for example, by shutting off small nozzles for the summer, ceasing to induce warmer air in the summer and directing at least a portion of their airflow to the large nozzle, further extending its jet to the living area and moving the induction to the middle and bottom of the room.

Säätö voidaan tehdä myös portaattomaksi esimerkiksi ohjaamalla sinänsä tunnetuilla tavoilla pieniin ja suureen suuttimeen meneviä ilmavirtoja tai niiden suhdetta esimer-35 kiksi syöttökanaviin sijoitettujen säätöpeltien tai itse 10 101421 ilmanjakolaitteeseen sijoitetun jakopellin avulla. Tällainen jakopelti voi olla myös omavoimainen ja saada ohjauksensa sinänsä tunnetuilla tavoilla ilmavirran, lämpötilaeron tms. muutoksista. Ominaisuuksiin voidaan vaikuttaa 5 monella sinänsä tunnetulla tavalla, esim. säätämällä pieniin ja suureen suuttimeen menevän ilman lämpötilat erilaisiksi .The control can also be made stepless, for example by controlling the air flows to the small and large nozzles or their ratio in ways known per se, for example by means of control dampers arranged in the supply ducts or a distribution damper placed in the air distribution device itself. Such a damper can also be self-powered and can be controlled in a manner known per se from changes in air flow, temperature difference, etc. The properties can be influenced in many ways known per se, e.g. by adjusting the temperatures of the air entering the small and large nozzles differently.

Keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa myös siten, että keskellä oleva suuri ilmasuihku kehitetään kahdella 10 tai useammalla, lähelle toisiaan sijoitetulla pienemmällä suuttimella. Tällöin saadaan myös sen induktiota parannettua. Tälle asettaa luonnollisesti rajoituksen se, että suihkun on ulotuttava oleskelualueelle asti.The basic idea of the invention can also be implemented in such a way that the large air jet in the middle is generated by two or more smaller nozzles placed close to each other. In this case, its induction can also be improved. This is, of course, limited by the fact that the shower must extend as far as the living area.

Vaikka suihkut vaikuttavatkin toisiinsa, yhdistetyn 15 suihkun suuntaa hallitsee keskellä oleva suuri suihku, jonka impulssi on suuri. Yhdistetyn suihkun suuntaamiseksi riittää, jos suurta suutinta suunnataan. Asennuksen jälkeen tehtävän suuntaustyön määrä pienenee näin ollen esimerkkitapauksessa puoleen, samoin kuin kustannukset.Although the jets interact, the direction of the combined jet 15 is dominated by a large jet in the middle with a large impulse. To direct the combined jet, it is sufficient to direct the large nozzle. The amount of alignment work performed after installation is thus halved in the example case, as is the cost.

20 Keksinnön perusajatusta on seuraavassa havainnol listettu muutamalla esimerkillä kuitenkaan rajoittamatta keksinnön soveltamisalaa näihin esimerkkeihin.The basic idea of the invention is illustrated below by a few examples, without, however, limiting the scope of the invention to these examples.

Kuvioissa 3a ja 3b on esitetty keksinnön ensimmäinen sovellutusmuoto, jossa ilma tuodaan kuljetuskanavan 1 kau-: 25 tta suurelle suuttimelle 2, josta purkautuvaa suuri ilma- suihku on merkitty kirjaimella A, sekä jakokanavien 3 kautta pienille suuttimille 4, joista lähtevistä pienistä suihkuista yksi on merkitty kirjaimella B. Kuten sivuku-vannosta 3b nähdään, pienten suihkujen lähtötaso on kor-30 keammalla kuin suuren suihkun lähtötaso. Kuten kuviosta 3a nähdään, suuttimet 4 eivät sijaitse ympyrän kehällä. Jos kaikki suuttimet puhaltavat suoraan alas, yhdistynyt suihku ei ole pyöreä vaan pitkänomainen. Se voidaan korjata lähes pyöreäksi suuntaamalla uloimpana jakoputkien 3 päissä ole-35 vat suuttimet 4 alaspäin hieman vinosti suuren suuttimen 2 11 101421 suuntaan, ja vastaavasti kuljetuskanavassa 1 olevat suuttimet 4 vinosti poispäin suuresta suuttimesta 2.Figures 3a and 3b show a first embodiment of the invention, in which air is introduced from the transport duct 1 to a large nozzle 2, from which the large air jet to be discharged is marked A, and through distribution ducts 3 to small nozzles 4, one of the outgoing small jets being marked with the letter B. As can be seen from the side swing 3b, the starting level of the small jets is higher than the starting level of the large jet. As can be seen from Figure 3a, the nozzles 4 are not located on the circumference of the circle. If all nozzles blow straight down, the combined shower is not round but elongated. It can be corrected to almost roundness by directing the nozzles 4 at the outermost ends of the manifolds 3 slightly obliquely downwards in the direction of the large nozzle 2 11 101421, and correspondingly the nozzles 4 in the conveying channel 1 obliquely away from the large nozzle 2.

Ympyrästä poikkeava yhtyneen suihkun muoto voi olla myös etu. Kuten edellä esitetystä on käynyt ilmi, keksinnön 5 mukaisessa järjestelmässä suihkun muotoa voidaan tietyissä rajoissa muuttaa valitsemalla pienten suutinten sijainti ja/tai suuntaus sopivasti. Tämä ei ole mahdollista tunnetuissa järjestelmissä, joissa suihku on aina pyöreä.A non-circular shape of the combined jet can also be an advantage. As can be seen from the above, in the system according to the invention, the shape of the jet can be changed within certain limits by appropriately selecting the position and / or orientation of the small nozzles. This is not possible in known systems where the shower is always round.

Suuntauksen hyväksikäytöstä on esimerkkinä kuvioiden 10 4a ja 4b ratkaisu, jolla on se etu, että jakokanavia ei tarvita. Toiminta perustuu siihen, että suuren suihkun A induktion vaikutuksesta pienet suihkut B kaartuvat sitä kohti. Kun suuttimien 4 etäisyys suuttimesta A sekä niiden puhalluskulmat valitaan sopivasti, on yhdistynyt suihku 15 symmetrinen ja lähes pyöreä. Välimuoto on tietysti ratkaisu, jossa kuljetusputkeen 1 liitetään yksi jakoputki kuvioissa 3a ja 3b esitetyllä tavalla suuttimen 2 kohdalle ja jakoputken päin vinosti puhaltavat suuttimet kuvioiden 4a ja 4b mukaisesti.An example of exploiting the trend is the solution of Figures 10 4a and 4b, which has the advantage that distribution channels are not required. The operation is based on the fact that due to the induction of the large jet A, the small jets B curve towards it. When the distance of the nozzles 4 from the nozzle A and their blowing angles are chosen appropriately, the combined shower 15 is symmetrical and almost circular. The intermediate form is, of course, a solution in which one manifold is connected to the transport pipe 1 at the nozzle 2 as shown in Figures 3a and 3b and the nozzles are blown obliquely towards the manifold according to Figures 4a and 4b.

20 Kuvien 3a, 3b ja 4a, 4b ratkaisuissa kaikilla suut- timilla on yhteinen ilman kuljetusputkisto 1. Voidaan tietysti tehdä niinkin, että sekä pienillä suuttimilla 4 että suurilla suuttimilla 2 on oma kuljetusputkistonsa. Ominaisuuksien säädettävyys paranee, mutta kanavointikustannukset 25 hieman nousevat.In the solutions of Figures 3a, 3b and 4a, 4b, all nozzles have a common air transport piping 1. It can of course also be made that both the small nozzles 4 and the large nozzles 2 have their own transport piping. Feature controllability is improved, but channelization costs 25 increase slightly.

Kuviossa 5 on esitetty ratkaisu, jossa suuri suutin 2 on korvattu neljällä lähelle toisiaan sijoitetulla pienemmällä suuttimella 2', 2”... . Muuten ratkaisu on kuvioiden 3a ja 3b mukainen.Figure 5 shows a solution in which the large nozzle 2 is replaced by four smaller nozzles 2 ', 2 ”... placed close to each other. Otherwise, the solution is in accordance with Figures 3a and 3b.

30 Kuviossa 6a on esitetty ratkaisu, jossa suurelle * suuttimelle 2 on tehty lyhyt jakoputki 5, johon pienten suutinten 4 lyhyet jakoputket 3 on kiinnitetty. Tällä saavutetaan hyvin kompakti rakenne, josta on etua valmistuksessa kuljetuksessa ja asennuksessa. Suuttimet 4 on tie-35 tysti mahdollista kiinnittää suoraankin jakoputkeen 5.Fig. 6a shows a solution in which a short manifold 5 is made for the large nozzle 2, to which the short manifolds 3 of the small nozzles 4 are attached. This achieves a very compact structure which has the advantage of manufacturing, transport and installation. It is completely possible to attach the nozzles 4 directly to the manifold 5 via the road 35.

12 10142112 101421

Kuviossa 6b on esitetty sovellutus, jolla suutinten 4 induktiota pystytään parantamaan. Siinä suuttimien 4 puhallussuunta on poikkeutettu pystytasosta niin, että virtaus pienten suihkujen yhdistyttyä on pyörivä. Kuten ns.Figure 6b shows an application with which the induction of the nozzles 4 can be improved. In it, the blowing direction of the nozzles 4 is deviated from the vertical plane so that the flow after the combination of small jets is rotating. As the so-called.

5 drallihajoittimista tiedetään, induktio tällaisessa vir-taustyypissä tapahtuu pystysuunnassa hyvin lyhyellä matkalla.It is known from 5 drill diffusers that induction in this type of current takes place vertically over a very short distance.

Toinen tapa saada aikaan tehokas induktio ja suihkun nopeuden aleneminen hyvin lyhyellä matkalla on valita suut-10 timien 4 koko hyvin pieneksi, jolloin suuttimia 4 on tie tenkin suuri määrä. Tästä on esimerkkinä kuvio 7, jossa on käytetty hyväksi patenttijulkaisussa FI 79608 kuvattua ilmanjakolaitetta. Tällainen ratkaisu voidaan integroida yhdeksikin ilmanjakolaitteeksi, josta esimerkkinä on kuvio 15 8.Another way to achieve an effective induction and a reduction in the jet velocity in a very short distance is to select the size of the nozzles 4 very small, so that there is a large number of nozzles 4. An example of this is Fig. 7, in which the air distribution device described in patent publication FI 79608 is utilized. Such a solution can also be integrated into one air distribution device, an example of which is shown in Figure 15 8.

Edellä esitettyjä sovellutusesimerkkejä ei ole mitenkään tarkoitettu rajoittamaan keksintöä, vaan keksintöä voidaan muunnella patenttivaatimusten puitteissa täysin vapaasti. Esitetyt ratkaisut ovat siis vain esimerkkejä 20 keksinnön sovellutusmahdollisuuksista. Yksityiskohdiltaan voivat keksinnön mukainen menetelmä ja laite vaihdella patenttivaatimusten puitteissa. Esimerkiksi suuttimet 2 ja 4 on kuvioissa 1-8 havainnollisuuden vuoksi esitetty kar-tiosuuttimina. Suuttimien vastus, turbulenssiaste, heitto-: 25 pituus jne. voivat muuttua, jos suuttimen muotoa muutetaan.The application examples presented above are in no way intended to limit the invention, but the invention can be modified completely freely within the scope of the claims. The presented solutions are thus only examples of 20 applications of the invention. The details of the method and device according to the invention may vary within the scope of the claims. For example, nozzles 2 and 4 are shown as conical nozzles in Figures 1-8 for clarity. Nozzle resistance, degree of turbulence, throw: length, etc. may change if the shape of the nozzle is changed.

Tätä sinänsä tunnettua tekniikkaa, joka kylläkin laajentaa keksinnön soveltamismahdollisuuksia, ei ole lähdetty selostamaan. Myöskään ei ole lähdetty selostamaan esimerkiksi sitä, miten suutinta 2 suunnataan, koska siihen käytetyt 30 ratkaisut ovat tunnettuja. Kaikki tällaiset tunnetut kons truktiot kuuluvat tietysti keksinnön piiriin. Sovellutusesimerkit ja niihin liittyvät piirrokset on esitetty pystysuoraan alaspäin puhaltavina ratkaisuina, koska tässä sovellutuksessa edut ovat suurimmat, mutta keksinnön peri-35 aatetta voidaan tietysti soveltaa myös ylös, vaakasuoraan tai vinosti puhaltaviin suuttimiin.This prior art technique, which does extend the scope of the invention, has not been described. It is also not possible to explain, for example, how the nozzle 2 is oriented, because the solutions used for it are known. All such known constructions are, of course, within the scope of the invention. Application examples and related drawings are presented as vertically downward blowing solutions, as the advantages are greatest in this application, but the principle of the invention can, of course, also be applied to up, horizontal or oblique blowing nozzles.

Claims

A method of air distribution especially to Large and / or high room spaces, in which method 5, treated according to the use of the room space, is introduced into the room space and distributed in the room space by means of an air distribution device, characterized in that the air is controlled to flow from the air supply - as a strong beam (A) with several substantially free emerging small beams (B) around it.

Method according to claim 1, characterized in that the starting point of the central strong beam (A) and the exit openings of the surrounding beams (B) are arranged in different pipes. 15

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the beams (A, B) are oriented in substantially the same direction.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that at least part of the smaller beams (B) are deflected so that they blow away slightly obliquely from the strong beam (A) or slightly oblique to the beam (A).

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the smaller beams (B) are aligned so that the flow they cause as they combine circulates in a spiral around the strong beam (A).

Method according to any of claims 1-5, characterized in that the air currents of the strong beam (A) and / or of the smaller beams (B) are controlled.

Method according to any of claims 1-5 / characterized in that the air distribution is controlled by switching off the flow of the smaller jets (B).

Method according to any of claims 1-7, characterized in that the central strong beam (A) is formed by two or more smaller confluent sub-beams.

Method according to any of claims 1-8, characterized in that at least part of the beams (A, B) are aligned in the desired manner according to the situation.

10. An air distribution device for, in particular, Large and / or high room spaces, comprising means for introducing air treated in the room space according to the use of the room space and an air distribution device for distributing the air in the room space, characterized in that the air distribution system comprises 2 ), which consists of a nozzle producing a strong jet (A) and a plurality of nozzles (4) arranged therein which produce a substantially freely emerging smaller jet (B).

Device according to claim 10, characterized in that the orifice in the nozzle structure (2) producing the strong jet (A) and the orifices in the nozzles (4) producing the smaller jet (B) are arranged in different pipes.

Device according to Claim 10 or 11, characterized in that the nozzle structure (2) producing the strong jet (A) and the nozzles (4) producing the smaller jet (B) are aligned in the same direction. '. 25

13. Apparatus according to claim 10 or 11, characterized in that at least part of the nozzles (4) which produce the smaller beam (B) are deflected so that they blow away slightly obliquely from the strong beam (A) or slightly oblique to it. the direction of the strong beam (A).

Device according to claim 10 or 11, characterized in that the nozzles (4) which produce the smaller beam (B) are so directed that, when the beams (B) from them are joined, a flow is circulating in a spiral around it. strong rays (A). 35 101421

Device according to any one of claims 10 to 14, characterized in that the nozzle structure (2) which produces the strong jet (A) and the nozzles (4) which produce the smaller jet (B) are designed as controllable means, by means of which air currents and / or their entanglement can be regulated.

Device according to any one of claims 10 to 15, characterized in that the nozzles (4) producing the smaller jets (B) are provided with closing means, by means of which the flow to the nozzles can be switched off.

Device according to any of claims 10-16, characterized in that the nozzle structure (2) producing the strong jet (A) consists of two or more smaller nozzles (2 ', 2' '...) which produce coils arranged to flow together.

Apparatus according to any of claims 10 to 17, characterized in that at least a part of the nozzles (2, 4) producing sprinklers (A, B) are designed as means which can be aligned according to the situation. • ·