FI79608C - Foerfarande och luftfoerdelningsorgan foer infoerande av inkommande luft i ett rumsutrymme. - Google Patents

Description

1 79608

Menetelmä ja ilmanjakoelin tuloilman johtamiseksi huonetilaan 5 Tämän keksinnön kohteena on menetelmä tuloilman johtamiseksi huonetilaan, jonka menetelmän mukaisesti ilmaa tuodaan huonetilan alaosaan suoraan oleskelualueelle vähintään yhdellä pitkänomaisella ilmanjakoelimellä, jossa on joukko ulosvirtausaukkoja ilmaa varten.

10 Huonetilojen ilmavirtauksia pyritään ohjaamaan ilman vaihdolla, ts. tuomalla huonetilaan puhdasta ulkoilmaa erityisten säleikköjen, venttiilien tai sentapaisten ilmanja-koelimien kautta ja poistamalla huonetilassa syntyvien epäpuhtauksien pilaama, lämmennyt tai liian kostea ilma huone-15 tilasta erityisten poistoilmalaitteiden avulla.

N.s. sekoittavassa ilmanvaihdossa ilmaa tuodaan huonetilaan ilmanjakoelimien kautta yhtenä tai useampana suihkuna, joka purkautuu halutussa suunnassa pitkälle huonetilaan, yleensä huonetilan yläosaan. Suihkut vetävät induk-20 tion vaikutuksesta huoneilmaa mukaansa ja sekoittuvat siihen niin, että lopputuloksena koko huonetilan täyttää melko homogeeninen huoneilman ja ulkoilman seos, jonka lämpötila, epäpuhtauspitoisuus, kosteus jne. ovat koko huonetilassa lähes Soimat.

25 Sekoittavalla ilmanvaihdolla on eräitä heikkouksia.

Suurella nopeudella ilmanjakoelimestä virtaava ilmasuihku :·. saattaa ulottua liian kauas tai törmätessään johonkin vir tausesteeseen, esim. valaisimeen, muuttaa suuntaa ja aiheuttaa vetoa ihmisten oleskelualueella. Lisäksi huoneti-30 lan yläosaan tuotu ulkoilma tuo huonetilan yläosaan itses-tään kohonneet epäpuhtaudet ja ylilämmön takaisin oleskelualueelle sinne virtaavan ulkoilman mukana. Itse asiassa ulkoilmaa ei tarvitsisi tuoda koko huonetilaan vaan ainoastaan oleskeluvyöhykkeelle.

35 Näiden heikkouksien poistamiseksi on kehitetty ns.

syrjäyttävä ilmanvaihto, jossa ulkoilma tuodaan ilmanjako- 2 79608 elimillä huonetilan alaosaan suoraan oleskelualueelle. Ilma tuodaan siis sinne mihin pitääkin, eivätkä huonetilan yläosaan nouseva ylilämpö ja epäpuhtaudet palaa huonetilaan.

5 Syrjäyttävällä ilmanvaihdolla on kuitenkin huomatta via epäkohtia. Jotta tuloilma ei aiheuttaisi vetoa ilman tullessa ilmanjakoelimestä suoraan oleskelualueelle, joudutaan ilman nopeus pitämään hyvin pienenä. Tämä on tarpeen myös siksi, ettei ilmasuihku alkaisi ottaa huonetilan ylä-10 osasta induktion vaikutuksesta ilmaa, jolloin se toisi epäpuhtaudet ja ylilämmön oleskelualueelle. Syrjäytysperi-aatteella toimivissa tuloilmaelimissä käytetään sen takia hyvin pieniä ilmanopeuksia, yleensä 0,5-1,5 m/s.

Pienen nopeuden vuoksi menetetään kuitenkin tärkeitä 15 ilmanjakoelimen ominaisuuksia. Ensinnäkin ilmanjakoeIrmeliä ei pystytä hallitsemaan ilmavirtauksia huonetilassa, koska suuria ilmamassoja ei saada liikkeelle ilmasuihkun : alhaisen liike-energian takia. Toiseksi syrjäyttävällä il manvaihdolla ei voida vaikuttaa huonetilan lämpöolosuhtei-20 siin johtuen syrjäyttävän ilmanjaon alhaisesta sekoitussuh-: teestä, ts. sekundääri-ilmavirran ja ilmasuihkun ilmavirran pienestä suhteesta. Jos tuloilma on jonkin verran huoneil-maa lämpimämpää, joutuu tuloilma termisten voimien vaikutuksesta virtaamaan ylöspäin huonetilan yläosaan ja jos 25 tuloilma on selvästi huoneilmaa kylmempää, virtaus putoaa lattiatasoon ja aiheuttaa vetoa. Syrjäytysperiaatteella ei siten voida lämmittää eikä huomattavasti jäähdyttää huoneilmaa.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetel-: ; 30 mä, joka välttää edellä mainitut epäkohdat ja tekee mahdol liseksi tuoda sekä yli- että alilämpöistä tuloilmaa suoraan oleskelualueelle vedottomasti ja näin vaikuttaa huonetilan lämpöolosuhteisiin. Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on tunnusomaista se, 35 - että ilmaa puhalletaan vähintään 1,5 m/s olevalla nopeu della lukuisista pienikokoisista ulosvirtausaukoista, niin että ulosvirtausaukoista tulevien ilmasuihkujen nopeus alenee vähintään noin 1/10:aan matkalla, joka on enintään noin 50 kertaa ulosvirtausaukon halkaisija aukon ollessa pyöreä, 3 79608 - että huonetilan sekundääri-ilman sekoittuminen ilma-suihkuihin huonetilan ei-toivotulta suunnalta estetään mainitulla matkalla ainakin ilmanjakoelimen toisen pään kohdalla.

5 Keksinnön mukainen menetelmä perustuu siihen ajatuk seen, että syrjäyttävässä ilmanvaihdossa käytetään suurta ilman tulonopeutta, mutta järjestetään ilman sisääntulo-olosuhteet sellaisiksi, että ilmasuihkun nopeuden aleneminen tapahtuu lyhyellä matkalla, jolla matkalla sekundäärΙ-ΙΟ ilman pääsy ei-toivotuilta suunnilta ilmasuihkuun on olennaisesti estetty. Tällaisella ilmanvaihtomenetelmällä saadaan suuret ilmamassat hitaaseen virtausliikkeeseen halutussa huonetilan osassa ja hallitaan huonevirtauksia riippumatta termisistä tai muista häiriövirtauksista se-15 koittamatta kuitenkaan koko huonetilan ilmaa ja tuomatta huonetilan yläosan sisältämiä epäpuhtauksia ja ylilämpöä oleskelualueelle ja aiheuttamatta oleskelualueelle vetoa. Menetelmän ansiosta voidaan tuoda sekä yli- että aliläm-pöistä ilmaa suoraan oleskelualueelle vedottomasti.

20 Keksintöä selitetään lähemmin seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa : kuviot 1 ja 2 esittävät kaavamaisesti keksinnön mu kaisen ilmanjakoelimen erästä edullista toteutusmuotoa si-vulta ja vastaavasti poikkileikkauksena, 25 kuviot 3-5 esittävät ilmanjakoelimen vaihtoehtoisia toteutusmuotoja sivulta nähtynä, ja kuvio 6 esittää keksinnön mukaisen ilmanvaihtomene-telmän toimintaperiaatetta.

Piirustusten kuvioissa 1 ja 2 on esitetty ilmanja-30 koelimen eräs edullinen toteutusmuoto. Ilmanjakoelimen muodostaa pystyasennossa oleva ilmakanava 1, jonka pituus on selvästi suurempi kuin halkaisija tai, poikkileikkauksen ollessa suorakaiteen muotoinen, suurempi sivumitta. Kanavan seinämään on tehty suuri määrä suuttimia 2 tai muunlai-35 siä reikiä, rakoja tai sentapaisia ulosvirtausaukkoja ilmaa varten. Suuttimia ei ole tehty koko kanavan vaippapin-taan vaan vain sen ympäryksen määrätylle osalle eli sekoi-tusosaan 1a. Kanavan pituussuuntainen, kaistalemainen se- 4 79608 kundääriosa 1b sensijaan on rei'ittämätön.

Ilmakanava on tässä toteutusmuodossa asennettu huonetilan 3 seinän 4 viereen jonkin matkan verran irti lattiasta 5. Kanavan alapää on suljettu ja sekoitusosan 1a 5 yläpäähän on asennettu rengasmainen estelevy 6. Sekoitus-osa avautuu huonetilan oleskelualuetta 7 kohti.

Ilmakanavan yläpää liitetään esittämättä jätettyyn tuloilmakanavistoon, jonka kautta johdetaan tuloilmaa ilmakanavaan siten, että ilma virtaa suuttimista suurella 10 nopeudella, esim. 2,5-10 m/s olevalla nopeudella. Suuttimista purkautuvat ilmasuihkut A vetävät kaikkialta ympäriltä induktion vaikutuksesta sekundääri-ilmaa B huonetilasta, joka sekoittuu suuttimista purkautuviin ilmasuih-kuihin. Koska suuttimia on paljon ja niiden halkaisija on 15 pieni, tapahtuu sekoittuminen ja ilmasuihkujen nopeuden aleneminen lyhyellä matkalla. Jos suuttimen halkaisija d on esim. 5 mm ja etäisyys, jolla nopeus on alentunut 1/20 saan suutinnopeudesta, on esim. 50 kertaa suuttimen halkaisija, tapahtuu 250 mm matkalla nopeuden aleneminen 20 arvosta 8 m/s arvoon 0,4 m/s.

Joskin esitetyt luvut ovat vain esimerkinomaisia ja .1 riippuvat edellä mainittujen tekijöiden lisäksi myös suut- timien keskinäisestä etäisyydestä, suutinpituudesta, sekoitusosan ja sekundääriosan pinta-alasuhteesta jne., ne ku-25 vaavat kuitenkin ilmasuihkujen käyttäytymiseen ja sekundää-ri-ilman sekoittumiseen liittyviä tärkeimpiä suureita ja osoittavat, että keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan tuoda ilmaa suoraan huonetilan oleskelualueelle vedotto-: : masti.

30 Suurinopeuksiset ilmasuihkut ottavat mukaansa suuren määrän sekundääri-ilmaa, joten liikkeelle saadaan suuria ilmavirtoja, yleensä vähintään 10 kertaa tuloilmavirta, joita ilmavirtoja suihkut myös suuntaavat halutulla taval-la. Tällöin jää termisten ym. häiriövirtausten vaikutus 35 vähäiseksi.

Ilmakanavan suuttimet ottavat sekundääri-ilmaa ilma-suihkussa vallitsevan alipaineen vaikutuksesta joka puolel- 5 79608 ta eli koko sekoitusosan alueella vallitsee alipaine. Kanavan keskiosalla alipaine imee sekundääri-ilmaa olennaisesti kuvion 2 mukaisesti. Kanavan päissä suuttimet kuitenkin imevät sekundääri-ilmaa myös kanavan akselin suunnassa se-5 koitusosan alueella vallitsevan alipaineen vaikutuksesta. Jos näin pääsee tapahtumaan, ilmavirtaus kanavasta kuroutuisi ja ilman nopeus jäisi liian suureksi. Lisäksi sekun-däärivirtaus toisi epäpuhtauksia huonetilan yläosasta.

Haitallisten pystysuuntaisten sekundääri-ilmavirtaus-10 ten estäminen on varmistettu estelevyllä 6, jonka koko on valittu siten, että ilmasuihkujen nopeus estelevyn ulkopuolella on alentunut vähintään 1/10:aan suutinnopeu-desta. Sekundääri-ilman aksiaalista virtausta aiheuttava alipaine on tällöin alentunut n. 1/100:aan, joten se ei 15 pysty enää saamaan aikaan huomattavaa kanavan akselin suuntaista virtausta. Tehokkaan sekoittumisen ansiosta estele-vy voi olla melko pieni. Edellä esitetyssä tapauksessa on 200 mm suuruinen ulkonema X kanavan pinnasta riittävä. Kanavan alapää sijaitsee niin lähellä huonetilan lattiaa, 20 että tämä estää haitallisten pystysuuntaisten sekundääri-ilmavirtausten syntymisen kanavan alapäässä.

Kuviossa 3 esitetyssä ilmanjakoelimen toteutusmuodossa on sekundääri-ilman pääsy alhaalta ja ylhäältä se-koitusosaan estetty estelevyillä 6.

25 Sekundäärivirtauksen estelevyjä 6 voidaan käyttää hyväksi ilmavirtojen ohjailuun erityisesti silloin, kun tuloilman lämpötila poikkeaa huomattavasti huonelämpötilasta. Kuviossa 4 on esitetty toteutusmuoto silloin, kun tulo-ilman lämpötila on alempi kuin huoneilman lämpötila. Ylä-30 puolinen estelevy estää sekundääri-ilman pääsyn sekoitus-osan 1a alueelle, joten ilmasuihkut lähtevät vaakasuoraan suuntaan. Saavuttaessaan estelevyn ulkoreunan on tuloilman • lämpötila sekoittumisen ansiosta noussut lähelle huoneti lan lämpötilaa, joten termiset voimat pystyvät taivuttamaan 35 ilmasuihkuja vain lievästi alaspäin. Kanavan alapäässä ilmasuihkut saavat sekundääri-ilmaa myös alhaalta, mikä pyr- 6 79608 kii taivuttamaan virtausta ylöspäin termisten voimien vai-kutussuuntaa vastaan. Mikäli etäisyys lattiasta on sopiva, syntyy lattiatason yläpuolelle päävirtaukselle vastakkaissuuntainen ilmavirtaus, joka estää päävirtauksen putoami-5 sen lattiatasoon ja lattiavedon syntymisen. Tällä järjestelyllä pystytään tuomaan suoraan oleskelualueelle tuloil-maa, jonka lämpötila on yli 10°C alempi kuin huonetilan lämpötila.

On edullista tehdä estelevy siirrettäväksi ilmakana-10 van suhteen, jolloin ilmanjakoelimellä voidaan tuoda huonetilaan vaihtoehtoisesti joko yli- tai alilämpöistä ilmaa. Estelevy siirretään kanavan yläosaan silloin, kun tu-loilma on alilämpöistä ja kanavan alaosaan silloin, kun tu-loilma on ylilämpöistä.

15 Kuviossa 5 esitetyssä toteutusmuodossa on ilmakanava 1 asennettu vaaka-asentoon ja estelevy 7 kiinnitetty kanavan yläreunaan kanavan suuntaiseksi. Tällainen rakenne soveltuu erityisesti alilämpöisen tuloilman sisääntuontiin suurissa hallitiloissa.

20 Yhtä tärkeää kuin sekundääri-ilman tulon estäminen kokonaisvirtaustilanteen kannalta haitallisilta suunnilta on sen varmistaminen, että kaikki suuttimet saavat sekun-dääri-ilmaa joka suunnalta. Tätä havainnollistaa kuvio 6, joka esittää suurennettuna osaa sekoitusosasta 1a. Siinä 25 on kaaviollisesti esitetty sekundääri-ilman päävirtaus suuttimien välissä nuolilla B, suuttimista purkautuvan il-masuihkun virtaus nuolilla A ja ilmasuihkun mukanaan vetämän sekundääri-ilman virtaus nuolilla C. Kuviosta voidaan ·*: havaita, että kanavan pituussuuntaisen mitan a tulee olla 30 riittävän suuri suuttimen halkaisijaan d verrattuna, jotta myöskin sekoitusosan keskellä olevat ilmasuihkut A saavat riittävästi sekundääri-ilmaa C ja sekoittuminen on tehokasta, ts. virtausnopeus laskee nopeasti, lämpötilaerot tasoittuvat jne.

35 Jos mitta a on liian pieni, sekoitusosan sivuilta tuleva sekundääri-ilma taivuttaa virtausta voimakkaasti kuviossa 2 esitettyyn tapaan ja sekoitusosan keskelle 7 79608 jää lämpötilaeroja/ jotka aiheuttavat termisiä virtauksia. yleensä riittää, jos suhde a/n x d on suurempi kuin 1,5/ jossa n on suuttimien lukumäärä yhdessä rivissä kanavan leveyssuunnassa. Suhde muuttuu jonkin verran mitan 5 a tai d muuttuessa. Suuttimien välistä tapahtuvan virtauksen B kannalta on edullista, että suuttimet ovat suorissa riveissä, jotka voivat olla myös vinossa leveyssuuntaan nähden, kuten kuvioissa on esitetty. Jos näin ei ole, se-kundäärivirtauksen B pääsy sekoitusosan keskelle heikkenee. 10 Suuttimien välinen etäisyys b ei ole yhtä merkittä vä. Periaatteessa voi mitta b olla 0, jolloin suuttimet on korvattu yhtenäisellä raolla. Tällöin kuitenkin sekundääri-virtaus C pääsee suuttimen ilmasuihkun mukaan vain kahdelta suunnalta, jolloin sekoittuminen heikkenee ja ilmasuih-15 kun nopeus pienenee hitaammin, toisin sanoen ns. heittopi-tuus kasvaa. Edullisinta on, jos suuttimien aukot ovat pyöreitä ja niiden etäisyys toisistaan kanavan leveyssuunnassa b on suurempi kuin 3d. Tällöin sekoittuminen on tehokasta, mukaan saadaan suuri määrä sekundääri-ilmaa ja lämpötilo-20 jen tasoittuminen ja virtausnopeuksien hidastuminen tapahtuvat lyhyellä matkalla.

Jotta sekundääri-ilmaa pääsisi koko sekoitusosalle riittävästi halutuilta suunnilta, on ilmakanavassa olevan rei'ittämättömän sekundääriosan oltava riittävän suuri, :. 25 edullisesti vähintään 1/6 ilmakanavan siitä vaippapinnasta, joka sijaitsee suuttimien kohdalla.

Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan voivat keksinnön mukainen menetelmä ja ilmanja-30 koelin vaihdella patenttivaatimusten puitteissa. Niinpä voi ilmakanava olla varustettu kahdella ilmakanavaan laakeroidulla estelevyllä 7, jotka käännetään tuloilman ja huonetilan välisen lämpötilaeron perusteella vuorotellen kanavan suuntaiseksi asentoon, jossa ne eivät estä sekundääri-il-35 man pystysuuntaista virtausta. Suuttimien sisähalkaisija on edullisesti enintään 10 mm.

Claims (7)

1. Menetelmä tuloilman johtamiseksi huonetilaan, jonka menetelmän mukaisesti ilmaa tuodaan huonetilan 5 (3) alaosaan suoraan oleskelualueelle (7) vähintään yhdellä pitkänomaisella ilmanjakoelimellä (1), jossa on joukko ulosvirtäusaukkoja (2) ilmaa varten, tunnettu siitä, - että ilmaa puhalletaan vähintään 1,5 m/s ole-10 valla nopeudella lukuisista pienikokoisista ulosvir- tausaukoista (2), niin että ulosvirtausaukoista tulevien ilmasuihkujen (A) nopeus alenee vähintään noin 1/1 Osaan matkalla (X), joka on enintään noin 50 kertaa ulosvirtausaukon halkaisija aukon ollessa pyöreä, 15 ja - että huonetilan sekundääri-ilman (B) sekoittuminen ilmasuihkuihin huonetilan ei-toivotulta suunnalta estetään mainitulla matkalla (X) ainakin ilman-jakoelimen toisen pään kohdalla.

2. Ilmanjakoelin tuloilman johtamiseksi huoneti laan, joka käsittää putkimaisen ilmakanavan (1), jonka seinämässä on joukko ilman ulosvirtäusaukkoja (2), tunnettu siitä, - että ulosvirtausaukot (2) on mitoitettu au-25 koissa esiintyvää vähintään 1,5 m/s olevaa ilmanno- peutta varten niin pieniksi, että ulosvirtausaukoista tulevien ilmasuihkujen (A) nopeus alenee vähintään noin 1/10:aan matkalla (X), joka on enintään noin : · 50 kertaa ulosvirtausaukon halkaisija aukon ollessa 30 pyöreä, - että ilmakanavan (1) pituus on huomattavasti suurempi kuin kanavan leveys, - että ulosvirtäusaukkojen (2) etäisyys (a) toi- ;; sistaan ilmakanavan pituussuunnassa on vähintään 35 1,5 x n x d, jossa n on aukkojen lukumäärä yhdessä il makanavan pituussuuntaisessa rivissä ja d on aukon 9 79608 halkaisija aukon ollessa pyöreä, ja - että ilmakanava (1) on varustettu vähintään yhdellä virtauksenestelevyllä (6), joka estää huonetilan sekundääri-ilmaa (B) sekoittumasta ilmasuih-5 kuihin (A) huonetilan ei-toivotulta suunnalta ilma-suihkujen mainitulla nopeudenalenemismatkalla (X).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen ilmanjako-elin, tunnettu siitä, että ilmakanava (1) on mitoitettu tuloilman (A) vähintään 2,5 m/s olevaa 10 ulosvirtausnopeutta varten.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen ilman-jakoelin, tunnettu siitä, että ilmanpoisto-aukot (2) ovat suuttimia, joiden sisähalkaisija on enintään 10 mm.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 2-4 mukainen il- manjakoelin, tunnettu siitä, että ilmakanavan (1) vaippapinta muodostaa pituussuuntaisen, rei'ittä-mättömän kaistaleen (1b), joka rajoittuu ulosvirtaus-aukoilla (2) varustettuun pinta-alueeseen (1a) ja 20 ulottuu pituussuunnassa tämän alueen päästä päähän.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen ilmanjako-elin, tunnettu siitä, että rei'ittämätön pin-takaistale (1b) on vähintään 1/6 ilmakanavan (1) vaippapinnasta.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 2-6 mukainen il- manjakoelin, tunnettu siitä, että estelevy (6) on siirrettävissä ilmakanavan (1) pituussuunnas-- sa ulosvirtausäukoilla (2) varustetun pinta-alueen (1a) eri kohtiin. t ίο 7 9608