FI101826B - Laitteisto tuloilman jakamiseksi ilmastoitaviin huonetiloihin - Google Patents

Description

101826

Laitteisto tuloilman jakamiseksi ilmastoitaviin huonetiloihin

Keksinnön kohteena on laitteisto tuloilman jakami-5 seksi erityisesti suuriin ja/tai keskikorkeisiin ilmastoitaviin huonetiloihin, joka laitteisto käsittää useita pitkänomaisia, olennaisesti samansuuntaiseksi ja olennaisesti vaakasuoraan asentoon asennettuja ilmanjakolaitteita.

Suurissa ja/tai korkeissa rakennuksissa on tunnettua 10 käyttää voimakkaita ilmasuihkuja tuloilman tuomiseen huone-« tilaan ja/tai ilmavirtausten ohjailuun huonetilassa. Tällaisia ilmanjakojärjestelmiä on esitetty esimerkiksi julkaisuissa FI 66484, FI 773852, DE 2919793, FI 962774 ja EP 085428.

15 Edellä mainittujen järjestelmien etuina voidaan mainita pieni ilmastointikanavien tarve, joka johtaa alhaisiin investointikustannuksiin. Voimakas ilmasuihku ulottuu vapaassa tilassa jo sellaisenaan pitkälle, joten ilmaa ei tarvitse kuljettaa kanavissa ilmastoitavan kohteen lähelle.

20 Erityisen edullinen on järjestelmä, jossa ilmasuihkuja käytetään esimerkiksi suuren tehdassalin toiselle laidalle tuodun pääilmavirran kuljettamiseen koko salin alueelle ja jakamiseen oleskeluvyöhykkeelle. Voimakas ilmasuihku vetää ns. induktiotlmiön avulla ympäröivää ilmaa mukaansa huo-25 mattavasti suuremman määrän kuin itse suihkun ilmavirta on sen lähtiessä suuttimesta. Sijoittamalla vaakasuoraan puhaltavia suuttimia peräkkäin sopivin etäisyyksin katon alapuolelle voidaan suurikin tuloilmavirta kuljettaa verrattain pienellä ilmavirralla kymmenien, jopa satojen met-30 rien päähän ja jakaa oleskelualueelle pystysuoraan puhalletuilla ilmasuihkuilla. Päätuloilmavirran ja suihkujen ilmavirran suhde voi olla esimerkiksi 5:1. Ilman kuljetuskana-viston kustannukset pienenevät vastaavasti.

Ilmasuihkuihin perustuvat järjestelmät ovat lisäksi 35 ainoa mahdollisuus hoitaa ilmanvaihto tyydyttävästi tilois- 101826 2 sa, joihin ei voida sijoittaa suuria kanavia esimerkiksi nosturiratojen takia, tai yksittäisissä työpisteissä, joiden lähelle ei voi työprosessin tai muun syyn takia tuoda kanavia.

5 Erityisenä etuna/käyttösovelluksena voidaan todeta lämpötilaerojen tasaus korkeissa rakennuksissa. Lämmin ilma nousee ylöspäin, jolloin rakennuksiin syntyy ns. lämpötila-kerrostuma, joka voi helposti olla 5-7 °C, jopa suurempikin riippuen lämmönlähteistä, ts. ilman lämpötila tilan ylä-10 osassa on 5-7 °C korkeampi kuin lattiatasolla, 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 15 kulutuksen pienenemistä noin 5 %:lla, havaitaan helposti, että lämpötilaerojen tasauksella voidaan saavuttaa suuria energiansäästöj ä.

Nykyisillä suutinjärjestelmillä on kuitenkin vakavia heikkouksia. Jotta ilma saataisiin indusoitua, ts. vedettyä 20 mukaan, joudutaan asentamaan suuri määrä suuttimia, joissa ilman nopeus on suuri. Tästä on seurauksena ensinnäkin korkeat kanavisto- ja asennuskustannukset erityisesti siksi, että jokainen suutin joudutaan suuntaamaan yleensä jälkikäteen, kun ihmisten sijainti ilmastoitavalla alueella 25 on selvinnyt, jottei ilmasuihku synnytä oleskelualueelle haitallista vetoa. Toiseksi suuri suihkun nopeus johtaa väistämättä suureen painehäviöön suuttimessa ja edelleen suureen sähkötehon kulutukseen suutinjärjestelmään ilmaa syöttävässä puhaltimessa, kalliiseen puhaltimeen ja sähkö-30 moottoriin, sähköjohdotukseen, liitäntämaksuun jne. Suuri suutinnopeus johtaa myös väistämättä korkeaan äänitasoon, joka koetaan häiritseväksi erityisesti tiloissa, joissa taustamelu on vähäinen, ts. muissa kuin teollisuustiloissa.

Vakava heikkous on lisäksi se, että suuri osa kulu-35 tetusta tehosta käytetään lämpötilaerojen tasauksen sijasta 101826 3 tarkoituksettomaan ilman kierrättämiseen ilmastoitavassa tilassa. Tämä johtuu siitä, että kun verrattain suuresta (halkaisija esim. 50-150 mm) suuttimesta puhalletaan suurella nopeudella ilmaa, nopeus suihkussa on suuri vielä 5 monen metrin päässä alkupisteestä. Tällöin suihku indusoi mukaansa ilmaa katonrajan lisäksi myös tilan keski- ja alaosista, joissa ilma on viileämpää, ja lämpötilaerojen tasaukseen osallistuu vain osa kokonaisilmavirrasta.

Yksinkertaisin tapa pienentää suuresta suihkun läh- 10 tönopeudesta aiheutuvia haittoja on pienentää suihkun nope-» utta. 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.

FI-patenttihakemuksessa 962774 on esitetty menetelmä, jolla suurempi osa induktioilmasta saadaan hallin katon 20 läheisyydestä ja toisaalta ilman nopeutta suihkussa voidaan alentaa ja siten pienentää tehonkulutusta ja alentaa ääni-tasoa. Menetelmä perustuu usean suihkun yhdistämiseen siten, että keskellä olevaa kantosuihkua ympäröi useita pienempiä, oleellisesti vapaasti muodostuvia suihkuja.

25 Edellä mainitut suutinjärjestelmät ovat käyttökel poisia kun rakennuksen korkeus on verrattain suuri, yleensä yli 6 metriä. Jos korkeus on tätä pienempi, on pienennettävä suuttimen halkaisijaa ja/tai suihkun lähtönopeutta, jottei oleskelualueelle syntyisi häiritsevää vetoa liian . 30 suuren ilman nopeuden takia. Molemmat toimenpiteet johtavat suutinmäärän kasvuun. Lisäksi molemmat huonontavat induktiota, joten ilmavirtaa on kasvatettava, mikä edelleen lisää suutinmäärää. Seurauksena on niin voimakas kanava- ja asennuskustannusten kasvu, etteivät suutinjärjestelmät 35 yleensä ole alle 6 metriä korkeissa rakennuksissa kilpailukykyisiä monista hyvistä ominaisuuksista huolimatta.

4 < π ^ O O £. I U I O L 0

Vakavin heikkous on kuitenkin se, että suutinjärjes-telmät toimivat huonosti silloin, kun rakennus tarvitsee jäähdytystä. Kesällä olisi edullista antaa lämmön nousta ylös ja muodostaa kerrostuma, josta ilma voitaisiin poistaa 5 ylilämpöisenä. Suutinjärjestelmä puhaltaa ylilämpöisen ilman alas ja kasvattaa näin oleskelutason lämpökuormaa. Jo 4 °C:een lämpötilakerrostuma pienentäisi rakennuksen tarvitsemaa jäähdytystehoa yleensä 20-40 % sisäisistä kuormista riippuen.

10 Jäähdytystä vaativia tiloja varten on viime aikoina kehitetty ns. aktiivinen syrjäytys. Ilman jako on levitetty suurelle pinnalle. Ilma virtaa huoneeseen pienistä suuttimista suurella nopeudella ja saa liikkeelle suuren ilmamassan. Kun ilmasuihku pienestä suuttimesta on pieni, ei ääni-15 haittoja suuresta nopeudesta huolimatta synny. Ilman nopeus pienessä suihkussa laskee nopeasti, joten vetoa ei helposti esiinny. Kun suuri ilmamassa on liikkeellä, eivät häiriöt vaikuta virtaukseen kuin aivan paikallisesti, joten ilmanvaihto koko tilassa on tasainen. Tulo- ja huoneilman suuren 20 sekoitussuhteen ansiosta lämpötilaerot tasoittuvat, joten kylmääkin tuloilmaa voidaan tuoda oleskelualueelle virtauksen "putoamatta". Lattiavetoa ei esiinny vielä 15 asteenkaan lämpötilaerolla.

Ilmavirtaa voidaan säätää laajoissa rajoissa. Aktii-25 vinen syrjäytys soveltuu siten erittäin hyvin jäähdytykseen. Tätä ilmajakotapaa on selostettu FI-patenttijulkaisuissa 79608, 73513, 72800 ja 71417.

Jos kuitenkin tuloilma on huoneilmaa huomattavasti lämpimämpää, saa voimakkaankin sekoituksen jälkeinen pieni 30 lämpötilaero ilman nousemaan pois oleskelualueelta. Aktiivinen syrjäytys soveltuu siten huonosti lämmitykseen. Tätä haittaa on yritetty poistaa monin tavoin. Esimerkiksi FI-patenttijulkaisussa 90466 on esitetty laitteisto, jossa tuloilma johdetaan lämmitys- ja jäähdytystilanteissa eri 35 virtausteiden kautta suuttimille, joista se puhalletaan eri 5 101826 suuntiin siten, että kesällä muodostuu erilainen virtaus-kenttä kuin talvella. Näin säilyvät hyvät ominaisuudet j äähdytystilanteessa kuten suuri jäähdytysteho, vedoton ilmanjako, lämpötilakerrostuman muodostuminen jne. Lait-5 teisto toimii myös lämmitystilanteessa kohtuullisen yliläm-pöisellä ilmalla.

Laitteistolla on kuitenkin eräitä heikkouksia. Ensinnäkään lämpötilakerrostumaa ei talvella saada häviämään, mikä johtaa huomattavaan energiankulutuksen kasvuun suutin-10 puhallusjärjestelmään verrattuna. Laitteiston hinta on myös korkea, mikä johtuu siitä, että vaihtopelti ja sen toimilaite samoin kuin väliseinä ovat verrattain kalliita. Lisäksi talvi- ja kesäajan virtaustiet joudutaan molemmat mitoittamaan täydelle ilmavirralle, mikä kasvattaa tuloput-15 ken halkaisijaa. Kustannukset tietysti kasvavat ja lisäksi suurihalkaisijäisen tuloputken sijoittaminen huonetilaan on usein vaikeata.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan laitteisto, jonka avulla aiemmin tunnetun tekniikan epäkohdat pystytään 20 eliminoimaan. Tähän on päästy keksinnön mukaisen laitteiston avulla, joka on tunnettu siitä, että laitteistossa on vuorotellen suutinpuhalluslaite tai -laitteita sekä syrjäyttävä ilmajakolaite tai syrjäyttäviä ilmanjakolaitteita.

Keksinnön perusajatus on yhdistää laitteistoksi 25 suutinpuhallus ja aktiivinen syrjäytys säilyttäen molempien hyvät puolet. Laitteisto koostuu useasta pitkänomaisesta olennaisesti samansuuntaisesta, olennaisesti vaakasuoraan asennetusta ilmanjakolaitteesta. Laitteistossa on vuorotellen suutinpuhalluslaitteita ja syrjäyttäviä ilmanjakolait-30 teitä kuten edellä on todettu. Sekä syrjäyttäville ilmanja-kolaitteille että suutinpuhalluslaitteille on oma erillinen jakokanavisto, joka voidaan sulkea kokonaan tai osittain ja jonka kautta kulkevaa ilmavirtaa voidaan tarvittaessa säätää. Jakokanavissa voi virrata eri tavoin käsiteltyä ilmaa.

35 101826 6

Keksinnön mukaisella laitteistolla pystytään huonetilaan tuomaan 15 °C alilämpöistä ja 15 °C ylilämpöistä ilmaa. Se soveltuu näin ollen jopa ilmalämmitysjärjestelmiin. Lämpötilakerrostuma pystytään säilyttämään kesällä ja 5 poistamaan talvelle, mikä johtaa pienempään termisen energian kulutukseen kuin missään tunnetussa laitteistossa. Termisellä energialla tarkoitetaan tässä lämmitystä ja jäähdytystä. Ilmavirrat ovat säädettävissä laajoissa rajoissa, mikä pienentää sekä termisen energian että sähkö-10 energian kulutusta. Ilmanjako on vedoton ja sen äänitaso on erittäin alhainen, huomattavasti alempi kuin esimerkiksi edellä kuvatussa suutinpuhallusjärjestelmässä. Laitteiston painehäviö on alhainen. Laitteisto soveltuu mataliinkin tiloihin aina noin 3 metrin huonekorkeuteen asti. Lähes 15 koko laitteistoa voidaan käyttää sekä kesällä että talvella, minkä ansiosta investointikustannukset ovat pienemmät kuin esimerkiksi FI-julkaisun 90466 laitteistossa. Kustannuksia alentaa edelleen se, että laitteissa ei ole vaihto-peltiä. Laitteiston valmistus voidaan automatisoida ja 20 asennus sekä virtauskentän säätö on nopeaa, mikä alentaa edelleen kustannuksia. Laitteiston painehäviö ja sen johdosta sähkötehon kulutus ja äänitaso ovat merkittävästi alemmat kuin tunnetuissa suutinpuhalluslaitteissa.

Keksinnön mukaisessa laitteistossa suutinpuhallus 25 tapahtuu suuresta määrästä riviin järjestettyjä pieniä suuttimia, jotka poistavat tehokkaasti lämpötilakerrostuman talvella ja joista lähtevät suihkut yhtyvät lyhyellä, yleensä alle metrin etäisyydellä suuttimista. Tällöin muodostuu nauhamainen, periaatteessa koko huoneen levyinen ; 30 yhdistynyt suihku, jolla voidaan saavuttaa tarvittaessa jopa 15 metrin heittopituus. Pienistä suuttimista lähtevät suihkut indusoivat erittäin tehokkaasti mukaan ympäröivää ilmaa aivan salin yläosasta, mutta suihkujen yhdyttyä nauhamaiseksi pääsuihkuksi induktio pienenee oleellisesti ja 35 suihku ulottuu pitkälle.

7 101826

Sekä syrjäyttävät ilmanjakolaitteet että suutinpu-halluslaitteet toimivat tunnetusti hyvin laajalla ilmavirta-alueella, joten laitteiston kokonaisilmavirtaa samoin kuin kumpaankin ilmanjakolaiteryhmään meneviä osailmavirto-5 ja voidaan säätää laajoissa rajoissa ja näin sovittaa laitteiston ominaisuudet vastaamaan mahdollisimman optimaalisesti käyttötilannetta ja näin säästää sekä termistä energiaa että sähköenergiaa.

Molemmissa ilmanjakotyypeissä ilma virtaa huoneti-10 laan suuresta määrästä pieniä aukkoja, joissa syntyvän äänen tehotaso on alhainen. Lisäksi pienestä aukosta kulkeva ääni vaimenee tehokkaasti ns. päätevaimennuksen ansiosta, joten laitteisto myös vaimentaa tehokkaasti ilmastointi laitoksen puhaltimen ääntä.

15 Laitteisto toimii talvella siten, että molempiin ilmanjakolaitteisiin syötetään tuloilmaa, jonka lämpötila on korkeampi kuin huonelämpötila. Kuten tunnettua, yliläm-pöinen ilma pyrkii nousemaan syrjäyttävästä ilmanjakolait-teesta ylös katonrajaan ja muodostamaan voimakkaan lämpöti-20 lakerrostuman. Suihkupuhalluslaitteesta tuleva nauhamainen suihku pakottaa kuitenkin pääosan ylöspäin virtaavasta ilmasta oleskeluvyöhykkeelle ja tilan yläosaan päässyt osa indusoidaan mukaan suihkuun sen alkupäässä. Näin saadaan syrjäyttävä ilmanj ako toimimaan myös lämmitystilanteessa ja 25 lämpötilakerrostuma poistetuksi talvella. Laitteisto toimii myös hyvin matalissa tiloissa kun oivalletaan, ettei ilma-suihkua tarvitse suunnata suoraan alas, vaan se vie syrjäyttävästä tuloilmalaitteesta ylös pyrkivän ilman tehokkaammin alas, jos syrjäyttävä ilmanjakolaite ja suihkupuhallus-; 30 laite ovat vaakasuunnassa sopivalla etäisyydellä toisistaan ja suihkut suunnataan vinottain alaspäin, sitä enemmän vaakasuoraan mitä matalampi tila on ja/tai mitä voimakkaampi suihku tarvitaan ylöspäin nousevan lämpimän ilman viemiseksi oleskelutasolle.

35 101826 8

Kesällä suihkupuhalluslaitteisto suljetaan kokonaan tai osittain ja laitteisto toimii vain syrjäytysperiaat-teella, Jolloin tilaan muodostuu lämpötilakerrostuma. Suihkupuhalluslaitteisto voidaan pitää käynnissä sellaisissa 5 tilan osissa, joissa lämmönlähteiden puuttumisen, häiriö-virtausten, liikkuvien koneiden tms. syyn takia ei muodostu lämpötilakerrostumaa. Kuten edellä on todettu, suihkupuhal-luslaitteiston ilmavirta on pieni, yleensä alle 20 % koko-naisilmavirrasta. Näin ollen käytöstä pois jää huomattavas- 10 ti pienempi osa kokonaislaitteistosta kuin esimerkiksi FI-» julkaisun 90466 ratkaisussa.

Molemmissa ilmanjakolaitteissa pystytään periaatteessa suorissa kanavissa olevien pienten suuttimien valmistus automatisoimaan, joten valmistuskustannukset jäävät 15 kohtuullisiksi. Myöskin asennuskustannukset ovat kohtuulliset, koska ilmavirta/ilmanjakoyksikkö on suuri. Kaiken kaikkiaan kustannukset/tuloilma-m3 ovat täysin kilpailukykyiset markkinoilla olevien ilmanjakolaitteiden kanssa.

Sen sijaan suorituskyky on ainutlaatuinen. Mittaus-20 ten mukaan laitteistolla pystytään tuomaan ilmastoitavaan tilaan jäähdytystehoa yli 150 W/m2 ja lämmitystehoa yli 100 W/m2 vedottomasti, säilyttämään tai poistamaan lämpötila-kerrostuma ja säätämään itsenäisesti sekä suihkupuhallusil-mavirtaa että syrjäyttävää ilmavirtaa kokonaisilmavirran 25 lisäksi. Mikään tunnettu järjestelmä ei pysty lähellekään tätä.

Keksintöä ryhdytään selvittämään seuraavassa tarkemmin oheisessa piirustuksessa kuvattujen esimerkkiratkaisu-jen avulla, jolloin 30 kuvio 1 esittää kaaviollisena sivukuvantona esimerk kiä tunnetusta ratkaisusta, kuvio 2 esittää kaaviollisena päätykuvantona kuvion 1 mukaista ratkaisua, kuviot 3A ja 3B esittävät kaaviokuvina esimerkkiä 35 tunnetun ratkaisun mukaisen laitteiston synnyttämästä vir-tauskentästä, 101826 9 kuvio 4 esittää kaaviollisena päätykuvantona keksinnön mukaisen laitteiston ensimmäistä sovellutusmuotoa, kuvio 5 esittää kaaviollisena sivukuvantona keksinnön mukaisen laitteiston ensimmäistä sovellutusmuotoa, 5 kuvio 6 esittää kaaviollisena ylhäältä nähtynä ku- vantona keksinnön mukaisen laitteiston ensimmäistä sovellutusmuotoa, kuvio 7 esittää kaaviokuvana keksinnön mukaisen laitteiston toista sovellutusmuotoa, 10 kuvio 8 esittää kaaviokuvana keksinnön mukaisen laitteiston kolmatta sovellutusmuotoa, kuvio 9 esittää kaaviokuvana keksinnön mukaisen laitteiston neljättä sovellutusmuotoa, kuvio 10 esittää kaaviokuvana keksinnön mukaisen 15 laitteiston viidettä sovellutusmuotoa ja kuvio 11 esittää kaaviokuvana keksinnön mukaisen laitteiston kuudetta sovellutusmuotoa.

Kuvioissa 1 - 3B kuvattu tunnetun tekniikan mukainen laitteisto esittää syrjäyttävää ilmanjakolaitetta. Kuviossa 20 1 pelti 7 on kesäkäyttöä vastaavassa asennossa, jolloin tuloilma virtaa kanavan 4 kautta pienikokoisille (3 - 8 mm) suuttimille 8, joista se purkautuu ilmastoitavaan tilaan pieninä suihkuina, joissa on verrattain suuri virtausnopeus, joten ne indusoivat suuren määrän ympäröivää 25 ilmaa mukaansa, jolloin virtausnopeus hidastuu hyvin lyhyellä matkalla alle vetorajan 0,2 m/s (300 - 600 mm). Koska tuloilman lämpötila on alempi kuin huoneilman lämpötila, virtaus kääntyy alaspäin ja muodostuu kuvion 3A mukainen virtauskenttä, joka on erittäin stabiili ja vedoton.

30 Talvella pelti 7 on kuvioon 1 katkoviivoilla merki- : tyssä asennossa, ja tuloilma virtaa kanavan 5 ja suutinten 9 kautta, jolloin ilmastoitavaan tilaan muodostuu kuvion 3B mukainen virtauskenttä. Ilma ei kuitenkaan voi olla kovin ylilämpöistä, korkeintaan 4 - 5 °C, sillä muuten se nousee 35 ylös oleskeluvyöhykkeeltä. Jäähdytystilanteessa erittäin 101026 10 hyödyllinen erinomainen induktio hidastaa tuloilman virtausnopeuden myös lämmitystilanteessa, jolloin huoneilmaa lämpimämpi tuloilma nousee ylöspäin pois oleskeluvyöhyk-keeltä. Em. 4-5 °C:een lämpötilaero huoneilmaan verrattu-5 na kattaa hyvin vaativankin ilmanvaihdon tarvitseman säätö-alueen, mutta on täysin riittämätön ilmalämmitykseen. Se ei myöskään poista lämpötilakerrostumaa, ja sillä on muutkin edellä esitetyt varjopuolet.

Kuvioissa 4 - 6 on esitetty keksinnön mukaisen lait-10 teiston ensimmäinen sovellutusesimerkki, jossa ilma virtaa sulkupellin 8, suodattimen 9, lämmöntalteenottolaitteen 10 ja lämmityspatterin 11 kautta tavanomaiseen tapaan puhaltimelle 12, joka puhaltaa sen pellin 13 kautta syrjäyttävän ilmanjaon 1 jakokanavaan 7 ja talvella pellin 14 kautta 15 suihkupuhalluslaitteiden 2 jakokanavaan 6.

Huoneilmaa lämpimämpi tuloilma virtaa syrjäyttävästä tuloilmalaitteesta 1 kuviossa 4 nuolilla esitetyllä tavalla ja lähtee virtaamaan ylöspäin. Osa nouseekin katon 4 alapuolelle asti. Suutin- eli suihkupuhalluslaitteiden 2 suut-20 timista 3 suurella nopeudella lähtevät ilmasuihkut vetävät katonrajaan kertyneen lämpimän ilman induktion avulla mukaansa oleskeluvyöhykkeelle asti. Suihkut myös kääntävät suurimman osan jakolaitteesta 1 lähtevästä tuloilmasta virtaamaan alaspäin, joten kaikki tuloilma saadaan oleske-25 lualueelle ja lämpötilakerrostuma poistettua.

Suuttimet 3 ovat pienikokoisia, halkaisijaltaan esimerkiksi 8-25 mm ja ne on asennettu kuvion 5 mukaisesti riviin pitkänomaiseen jakolaitteeseen 2. Kuten tunnettua, pienikokoisen suihkun induktio tapahtuu hyvin lyhyellä 30 matkalla eli suihkut ottavat mukaansa katonrajasta kaikkein lämpimintä ilmaa erittäin tehokkaasti, paljon tehokkaammin kuin tunnetun tekniikan mukaiset suihkupuhalluslaitteet, joissa suutinten halkaisija on yleensä 35 - 150 mm.

Pienikokoisen suihkun nopeus alenee lyhyellä matkal-35 la. Ilmasuihkut kuitenkin tunnetusti laajenevat etäisyyden 101826 11 suuttimesta kasvaessa, jolloin lähellä toisiaan olevat suihkut yhtyvät tietyllä etäisyydellä suuttimista. Jos suutinten 3 halkaisijat ja keskinäinen etäisyys valitaan sopivasti, saadaan suihkut yhtymään ennenkuin nopeus niissä 5 on laskenut liikaa. Tällöin muodostuu koko suutinpuhallus-laitteen levyinen nauhamainen yhdistynyt suihku, jonka induktio on olennaisesti pienempi kuin yksittäisen pyöreän suihkun induktio, ja tällöin suihku ulottuu pitkälle. Yhdistynyt suihku käyttäytyy periaatteessa kuten rakosuutti-10 mesta lähtevä suihku, jolla tunnetusti saavutetaan suurin mahdollinen heittopituus.

Keksinnön mukaisen laitteiston induktio on katon läheisyydessä olennaisesti tehokkaampi ja heittopituus suurempi kuin tunnetuilla suutinpuhalluslaitteilla. Molem-15 mat ovat tunnetusti suoraan verrannollisia ilman nopeuteen. Kääntäen voidaan tietty induktio ja heittopituus saavuttaa keksinnön mukaisella laitteistolla pienemmällä suutinnopeu-della kuin aiemmin tunnetuilla laitteilla. Tällöin painehä-viö ja siihen suoraan verrannollinen tehonkulutus on pie-20 nempi ja äänitaso alempi kuin aiemmin tunnetuissa laitteissa. Esimerkiksi edellä mainittu seikka mahdollistaa suutin-puhallusjärjestelmän käytön tiloissa, joissa on verrattain tiukka äänitasovaatimus, esimerkiksi kokoontumistiloissa, konttoreissa jne, mikä ei aiemmin tunnetun tekniikan avulla 25 ole ollut mahdollista.

Kuten kuviosta 4 nähdään, ilma ei virtaa suuttimista 3 suoraan alas, vaan vinosti alaspäin. Tämä antaa mahdollisuuden soveltaa laitteistoa eri korkuisiin tiloihin. Muuttamalla suutinten puhalluskulmia, ilman nopeutta 30 suuttimissa sekä ilmanjakolaitteiden 1, 2 keskinäistä etäisyyttä vaaka- ja erityisesti pystysuunnassa voidaan samoista komponenteista koostuva laitteisto muuntaa yksinkertaisella tavalla korkeudeltaan hyvin erilaisiin tiloihin ja/tai erilaisille ilmavirroille/lattia-m2.

35 Laitteisto soveltuu jopa 3 m:n korkuisiin huoneisiin, 12 ΊΠΊΠΟ/Τ iU ίΟΖϋ joskin sen edut ovat tällöin rajalliset. Suuttimet 3 puhaltavat tällöin lähes vaakasuoraan ja jakolaitteiden 1, 2 korkeusero on pieni. Toisessa ääripäässä yli 20 m korkeissa rakennuksissa korkeusero on suuri ja suuttimet 3 5 puhaltavat lähes tai aivan pystysuoraan alas.

Ilmanjakolaitteiden 1, 2 runko voi olla tavallista kierresaumattua ilmastointikanavaa, jota tunnetun tekniikan mukaisesti voidaan valmistaa hyvin pienin kustannuksin tavallisessa kierresaumauskoneessa. Pienikokoiset suuttimet 10 jakolaitteisiin 1, 2 voidaan vetää puristintyökalulla joko valmiiseen putkeen tai mieluimmin raaka-aineen käytettyyn levynauhaan liittämällä puristintyökalulla tapahtuva suutinten veto kierresaumauskoneeseen menevän levynauhan esi-käsittelyvaiheeksi, jolloin suuttimet saadaan aikaan kana-15 vavalmistusprosessissa käytännöllisesti katsoen ilman kustannuksia.

On tietysti mahdollista valmistaa sarjatyönä irrallisia suuttimia tai suutinryhmiä, jotka esimerkiksi pako-tustyökalulla kiinnitetään rei'itetystä levynauhasta teh-20 tyyn tai valmiina rei'itettyyn kanavaan. Työvaiheet on mahdollista automatisoida.

Edellä mainitut valmistusmenetelmien kuvaukset ovat vain esimerkkejä, joiden tarkoituksena on osoittaa valmistuskustannusten alhaisuutta. Kaikki sinänsä tunnetut val-25 mistusmenetelmät kuuluvat tietysti keksinnön piiriin.

Asennuskustannusten alhaisuus johtuu pääasiassa siitä, että asennettaviin yksiköihin sisältyy suuri määrä suuttimia. Tavanomaisella 6 metrin yksikköpituudella on esimerkiksi syrjäyttävän ilmanjaon tuloilmayksikön ilmavir-30 ta 0,5 m3/s. Yhdellä suuntaustoimenpiteellä saadaan myös suunnattua useita suuttimia myöhemmin esitetyllä tavalla.

On osoittautunut, ettei suutinten suuntaus tässä laitteistossa ole yhtä tärkeä kuin tavanomaisessa suutinpu-hallusjärjestelmässä. Se voidaan sitä paitsi tässä järjes-35 telmässä korvata ilmavirtasäädöllä tai muuttamalla ilmaja- 101826 13 kolaitteiden korkeuseroa, mikä vaatii lähinnä suutinpuhal-luslaitteille 2 helposti säädettävät ripustuslaitteet, jotka ovat sinänsä tunnettuja.

Sensijaan ilmavirtojen säätö itsenäisesti kumpaankin 5 jakokanavaan 1, 2 on varsinkin ilmalämmityksessä erittäin tärkeä. Sekä sähkö- että lämpöenergian kulutusta voidaan aiemmin tunnettuun tekniikan tasoon verrattuna pienentää olennaisesti, jos tuloilman lämpötila lämmöntarpeen laskiessa pidetään vakoina ja lämpötilan sijasta säädetäänkin 10 tuloilmavirtaa. Termisen energian kulutus laskee lähinnä * lämmöntalteenottolaitteen 11 hyötysuhteen nousun ansiosta, mutta puhaltimen sähkönkulutus laskee huomattavasti enemmän.

Säätö voi tapahtua kuvion 6 mukaisesti säätöpelleil-15 lä 13, 14. Tällä säädöllä on kuitenkin se heikkous, että sähkönkulutus laskee vain suunnilleen suoraan verrannollisena ilmavirtaan. Ilmavirran pienetessä pienenisi myös syr-jäytysilmalaitteiden 1 painehäviö verrannollisena ilmavirran toiseen potenssiin, joten tältä, eli yli 80 % osuudelta 20 tehonkulutusta voitaisiin pienentää verrannollisena ilmavirran eli lämmönkulutuksen kolmanteen potenssiin. Kun lämmönkulutuksen huippuarvo esiintyy vain alle 20 tunnin ajan, lämmityskauden pituus on 5000 - 6000 tuntia, ja keskimääräinen kulutus on alle 50 % huippuarvosta, voitaisiin 25 puhaltimen sähkönkulutus pienentää alle 30 %:iin varustamalla puhallin 12 pyörimisnopeussäädöllä ja käyttämällä peltejä 13, 14 vain jakolaitteiden 1, 2 painetasojen suhteen pitämiseen oikeana.

Tämä ei kuitenkaan käy, sillä suutinpuhalluslait-30 teiden 2 ilmavirtaa ei voida sanottavasti pienentää, koska suihkun on ulotuttava oleskelualueelle. Jakolaitteiden 1 pienentyneen ilmavirran kääntämiseen riittää hieman heikompi suihku, mutta muutos on melko pieni. Puhaltimen on siten ylläpidettävä lähes vakiopainetasoa, josta ylimääräinen 35 osuus "tapetaan" pellillä 14 pois.

101826 14

Jos jakokanavaan 7 kuitenkin sijoitetaan pieni apu-puhallin 17 kuvion 7 mukaisesti, voidaan puhaltimen 12 paine pudottaa syrjäytyslaitteiden 1 vaatimalle tasolle ja kehittää suutinpuhalluslaitteiden 2 vaatima lisäpaine pu-5 haltimella 17. Laitteiston vuotuinen tehonkulutus laskee alle kolmasosaan esimerkiksi tavanomaiseen suutinpuhallus-järjestelmään verrattuna.

Vielä pienempään tehonkulutukseen ja alhaisempiin kustannuksiin päästään siten, että laitteiston suutinpuhal-10 lusosaa 2, 6, 17 ei liitetäkään ilmankäsittelylaitteistoon 8-12, vaan se toimii itsenäisenä osakokonaisuutena, joka voi ottaa tarvitsemansa ilman ilmastoitavasta tilasta. Ilmankäsittelylaitteisto 8-12 pienenee suutinpuhallus-laitteiston 1, 6, 17 ilmavirtaa vastaavasti, ja tältä ilma-15 virtaosuudelta jää pois laitteiden 8-11 aiheuttama paine-häviö .

Kuvioissa on esitetty, että koko ilmavirta otetaan lämmöntalteenottolaitteen 10 kautta, ts. ulkoa. On tietysti selvä, että sellainen sinänsä tunnettu ratkaisu, jossa 20 lämmöntalteenottolaitteen kautta otetaan vain ilman laadun ylläpitämiseen tarvittava ilmavirta ja lämmityksen vaatima lisäilmavirta otetaan kiertoilmavirtana ilmastoitavasta tilasta esimerkiksi lämmöntalteenoton 10 ja lämmityspatte-rin 11 väliin, kuuluu keksinnön piiriin, samoin kuin kaikki 25 sinänsä tunnetut ilmankäsittelylaite- ja järjestelmäratkai-sut.

Ulkoilman lämpötilan noustessa ja lämmitystarpeen muuttuessa jäähdytystarpeeksi suutinpuhalluslaitteet 2 otetaan pois käytöstä sulkemalla pelti 14 kuviossa 6 tai 30 pysäyttämällä puhallin 17 kuviossa 7. Tiloissa, joihin muodostuu voimakas lämpötilakerrostuma, voi oleskelualueen lämpötila tällöin laskea haitallisesti, mutta yleensä siitä selvitään ottamalla lämmöntalteenotto 10 uudelleen käyttöön. On muistettava, että oikein suunnitellussa laitokses-35 sa myös poistoilman lämpötila nousee lämpötilakerrostuman takia.

101826 15

Tiloissa, joissa lämpötilakerrostumaa kesällä ei muodostu tai muodostuu vain osalle ilmastoitavaa tilaa, voidaan suutinpuhalluslaitteisto jättää käyntiin. Tällainen sovellutus on esitetty kuviossa 8, jossa suutinpuhallus-5 laitteet 2 on pellin 15 avulla suljettu pois vain katkoviivoilla rajatulta alueelta B. Tyypillinen esimerkki tilasta, jossa lämpötilakerrostuma muodostuu vain talvella, on radiaattorilämmityksellä varustettu tila, jossa ei ole muita lämmönlähteitä.

10 Jos suutinpuhalluslaitteet 2 eivät ole käytössä jäähdytyskaudella, on edullista kuvion 9 mukaisesti sijoittaa jäähdy tyspatteri 16 syrjäyttävän ilman jaon jakokanavaan 7. Vastaavasti voidaan osa lämmitystehosta syöttää kuvion 9 mukaisesti pelkästään suutinpuhalluslaitteiden jakokana-15 vaan 6 sijoitetulla patterilla 18. Tämä on tarpeen erityisesti silloin, kun jakokanava 6 ei ole liitetty ilmastointilaitteistoon 8 - 12, vaan on erillinen ja varustettu omalla puhaltimella. Patteri 16 voidaan tietysti sijoittaa tavanomaiseen tapaan lämmityspatterin 11 ja puhaltimen 12 20 väliin.

Edellä on todettu, ettei suuttimien 3 ilmasuihkun suuntaus yleensä ole välttämätön. Se voidaan korvata korke-ussäädöllä tai esimerkiksi varustamalla suutinpuhalluslaitteet 2 kertasäätöpelleillä. Myös voidaan käyttää sinänsä 25 tunnettuja suunnattavia suuttimia, tai käyttää yhtä tai kuvion 10 mukaisesti kahta suutinpuhalluslaitetta 2, joissa on vain yksi suutinrivi. Suuntaus tapahtuu yksinkertaisesti jakolaitetta 2 kiertämällä.

Keksintöä on kuvattu edellä sen edullisimmassa tote-30 utusmuodossa, jossa ilmanjakolaitteet 1, 2 muodostavat ** samalla ilmankuljetuskanavan. Perusidea on tietysti mahdol lista toteuttaa myös kuvion 11 mukaisesti liittämällä erillisiin ilmakuljetuskanaviin 7 riviin asennettuja erillisiä syrjäytystuloilmalaitteita 20. Vastaavasti voidaan suutin-35 puhalluslaite korvata erillisellä ilmankuljetuskanavalla ja 101826 16 esimerkiksi DE-julkaisusta 32 42 215 AI tunnetuilla suutin-puhalluslaitteilla.

Edellä esitettyjä sovellutusesimerkkejä ei ole mitenkään tarkoitettu rajoittamaan keksintöä, vaan keksintöä 5 voidaan muunnella patenttivaatimusten puitteissa täysin vapaasti. Näin ollen on selvää, että keksinnön mukaisen laitteiston tai sen yksityiskohtien välttämättä tarvitse olla juuri sellaisia kuin kuvioissa on esitetty, vaan muun-laisetkin ratkaisut ovat mahdollisia. Keksintöä on kuvattu 10 esimerkeissä esimerkiksi vain tietyntyyppiseen ilmastointi- laitteistoon 8-12 liitettyinä. On kuitenkin selvää, että keksintöä voidaan soveltaa kaikkien sinänsä tunnettujen laite- ja järjestelmäratkaisujen yhteydessä, esimerkiksi FI-julkaisun 92867 mukaisen integroidun järjestelmän yh-15 teydessä.

Claims (13)

101826 π

1. Laitteisto tuloilman jakamiseksi erityisesti suuriin ja/tai keskikorkeisiin ilmastoitaviin huonetiloi- 5 hin, joka laitteisto käsittää useita pitkänomaisia, olennaisesti samansuuntaiseksi ja olennaisesti vaakasuoraan asentoon asennettuja ilmanjakolaitteita, tunnettu siitä, että laitteistossa on vuorotellen suutinpuhalluslai-te tai -laitteita (2) sekä syrjäyttävä ilmajakolaite tai 10 syrjäyttäviä ilmanjakolaitteita (1).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että suutinpuhalluslaitteet (2) on sijoitettu korkeussuunnassa syrjäyttävän ilmanjaon laitteiden (1) yläpuolelle.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ilma on sovitettu syötettäväksi syrjäyttävän ilmanjaon laitteille (1) yhden jakokanavan (7) tai jakokanavaryhmän kautta ja suutinpuhalluslaitteille (2) toisen jakokanavan (6) tai jakokanavaryhmän kautta.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-3 mukai nen laitteisto, tunnettu siitä, että suutinpuhal-luslaitteen (2) ulosvirtausaukot (3) on sovitettu muodostamaan yhden tai useampia pitkittäissuuntaisia rivejä.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-4 mukai- 25 nen laitteisto, tunnettu siitä, että suutinpuhal- luslaitteen (2) ulosvirtausaukot (3) ovat pienikokoisia suuttimia tai suutinryhmiä.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että suutinpuhal- 30 luslaitteen (2) ulosvirtausaukot (3) on suunnattu niin, että niistä lähtevä virtaus suuntautuu syrjäyttävän ilman-jakolaitteen (1) läheisyyteen.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-6 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että suutinpuhal- 35 luslaitteiden (2) jakokanavassa (6) on sulkulaite tai sul- 101826 kulaitteita (14,15), jotka on sovitettu sulkemaan suutinpu-halluslaitteet (2) osittain tai kokonaan pois käytöstä.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että suutinpuhal- 5 luslaitteiden (2) jakokanavan (6) alkuun on sovitettu pai-neenkorotuspuhallin (17).

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että suutinpuhalluslaitteiston (2) ja syrjäyttävän ilmanjaon (1) jakokanavat (6,7) tai -kanava- 10 ryhmät ovat toisistaan erillisiä osia.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että suutinpuhalluslaitteiston (2) jakokanavan (6) alkupäähän on sovitettu lämmityspatteri (18).

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-10 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että syrjäyttävän ilmanjaon (1) jakokanavan (7) alkupäähän on sovitettu j äähdytyspatteri (16).

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-11 mu-20 kainen laitteisto, tunnettu siitä, että syrjäyttävä ilmanjakolaitteisto (1) on muodostettu ilmankuljetuskana-vasta (7), johon on yhdistetty useita riviin asennettuja erillisiä ilmanjakolaitteita (20).

13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-12 25 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että suutinpu- halluslaitteisto (2) on muodostettu ilmankuljetuskanavasta (6), johon on yhdistetty useita riviin asennettuja erillisiä ilmanjakolaitteita. 101826