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Verfahren und Anordnung zur Klimatisierung eines Raumes durch Zuführung oder Entzug von Wärme grösstenteils im Strahlungsaustausch Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Klimatisierung eines zum Aufenthalt von Personen dienenden Raumes sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei der Strahlungsklimatisierung nach dem Hauptpatent kann die Lufttemperatur innerhalb des strahlungsklimatisierten Raumes unter Umständen wesentlich unter der Strahlungstemperatur gehalten werden. Um die Behaglichkeit in solchen Räumen mit verhältnismässig tiefen Lufttemperaturen aufrechtzuerhalten, muss man jede stärkere Luftbewegung vermeiden, da sie sofort zu unangenehm empfundenen Zugerscheinungen führt.
Nach der vorliegenden Erfindung kann nun ein quasi stationärer Gleichgewichtszustand der Raumluft und ihrer Temperaturverteilung insbesondere in der Nähe von Fenstern und Aussenwänden mit stark abweichender Temperatur dadurch aufrechterhalten werden, dass zusätzlich zur Strahlungsklimatisierung eine Luftklimatisierung vorgenommen wird, wobei die klimatisierte Zuluft praktisch gleichmässig über den Raum verteilt, z. B. mittels einer Lochdecke, zugeführt wird, und dass die Abluft aus dem Raum über einen senkrechten Kamin abgeleitet wird, der unmittelbar vor den Raumbegrenzungen mit von der Raumluft stark abweichender Temperatur angebracht ist.
Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kamin unmittelbar vor dem Fenster 7 oder vor einer Aussenwand mit von der Raumluft stark abweichender Temperatur angebracht ist, dass ferner der Kamin durch eine zusammenhängende, raumseits angebrachte strahlungsdurchlässige Schicht, bzw. zusammenhängende, mindestens teilweise metallisierte Trägerschicht vom Raum abgetrennt ist, und dass schliesslich der Kamin die Raumluft nur durch einen horizontalen, an seinem unteren Ende befindlichen Spalt aufnimmt und zu dem an seinem oberen Ende befindlichen Abluftkanal leitet.
Da in diesem Falle die vor dem Fenster bzw. der Wand angebrachte Schicht beidseits von der Raumluft bespült wird, weicht ihre Temperatur nicht mehr annähernd so stark von der Raumlufttemperatur ab wie diejenige des Fensters bzw. der Aussenwand. Das bedeutet, dass das Fenster bzw. die Aussenwand durch den Kamin vom Raum besonders gut thermisch isoliert ist.
Wenn nötig, kann man die Angleichung der Temperaturen von Schicht und Raumluft noch dadurch verbessern, dass man die Schicht auf der dem Fenster bzw. der Aussenwand zugewendeten Seite mit einer Metallschicht versieht und für die Schicht selbst ein Material wählt, das die Temperaturstrahlung von 300 K absorbiert. Die Schicht steht dann bevorzugt mit der Raumstrahlung in thermischer Wechselwirkung, was sich naturgemäss umso stärker auswirkt, je mehr die Temperatur der Raumluft von der Strahlungstemperatur des Raumes abweicht. Besondere Vorteile ergeben sich daraus im Winter.
Während der kalten Jahreszeit kann man die Raumlufttempe- ratur verhältnismässig niedrig halten, wenn man die Strahlungstemperatur innerhalb des Raumes hoch hält und die Schicht wie beschrieben ausbildet, denn die Schicht erwärmt sich durch die ihr von den übrigen Raumbegrenzungen zugestrahlte Energie. Damit wird ein Kaltluftabfall innerhalb des Raumes an der Schicht verhindert.
Bei Fensterkaminen ergibt sich darüber hinaus noch die Möglichkeit, im Winter einen Teil der Ener-
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gie des einfallenden Himmelslichtes in der Metallschicht oder in einer gefärbten Trägerschicht zu absorbieren.
Über die thermische Abschirmung hinaus bringt der Fenster- bzw. Wandkamin noch folgende sehr schätzenswerte Vorteile: 1. Er bewirkt, dass die Temperatur der Aussenluft wesentlich stärker durch die Temperatur der ein- geblasenen Zugluft bestimmt ist und nur noch 50% der bisher aufgewendeten Leistung zur Heizung bzw. Kühlung benötigt werden.
Dies hängt damit zusammen, dass im Winter die am Fenster bzw. an der Aussenwand erkaltete Luft vom aufsteigenden Abluftstrom mitgerissen wird und somit nicht in den Raum eindringt und dass im Sommer die zwischen Fenster und Store aufsteigende heisse Luft durch den Kamin daran gehindert wird, sich unter die Decke zu schieben und mit der dort eingebrachten gekühlten Zuluft zu vermischen. Indem so die am Fenster bzw. an der Aussenwand erkaltete bzw. erwärmte Luft vom Raum ferngehalten wird und die Zuluft gewissermassen aus erster Hand an die im Raum befindlichen Personen gelangt, werden fast 500/a der Heiz- bzw. Kühlleistung eingespart, obwohl die Abluft im Abluftkanal mit und ohne Fensterkamin nahezu die gleiche Temperatur hat.
2. Aus den erwähnten Gründen wird erst durch den Kamin ein dauernder Aufenthalt von Personen in unmittelbarer Nähe des Fensters bzw. einer schlecht isolierten Aussenwand erträglich, sofern bei Sonneneinstrahlung die Lichdurchlässigkeit der Metallschicht genügend klein gehalten ist.
3. Da durch den Fensterkamin im Winter zusammen mit der Abluft sowohl die am Fenster erkaltete Luft wie die durch undichte Fensterfugen eingedrungene Kaltluft abgesaugt wird, kann auf die Anbringung von Radiatoren unter den Fenstern verzichtet werden.
Mit dem Fensterkamin werden also sowohl Betriebs- als auch Anlagekosten eingespart und gleichzeitig Komfortbedingungen geschaffen, die eine Ausnutzung des Raumes bis in unmittelbare Fensternähe ermöglichen.
In der Zeichnung ist an einem Beispiel näher erläutert, wie durch Anwendung der Luftklimatisie- rungsvorrichtung die Luftbewegung innerhalb eines Raumes klein gehalten werden kann, um Zugerscheinungen zu vermeiden.
Die Figur stellt eine Luftklimatisierungseinrich- tung eines Raumes nach der Erfindung im Seitenschnitt schematisch dar.
Dabei wird die klimatisierte Zuluft über die Zuluftabzweigrohre 1 zunächst aus dem Zuluftkanal 2 in den Raum 3 zwischen der Raumdecke 4 und einer mit Blaslöchern 5 versehenen Zwischendecke 6 gefördert. Aus dem Zwischenraum 3 strömt dann die Luft gleichmässig über die ganze Deckenfläche verteilt in den Raum 7 ein.
Die gesamte Abluft wird erfindungsgemäss durch einen Kamin 8 vor dem Fenster 9 über die Absaug- stutzen 11 in den Ablaufkanal 10 gesaugt. Dabei wird der Kamin 8 gebildet durch das Doppelfenster 9 und einen Vorhang. Der Vorhang besteht aus einer zusammenhängenden, raumseits angebrachten mindestens teilweise strahlungsdurchlässigen Trägerschicht 12, die an der Seite gegen das Fenster 9 hin mit einer Metallschicht 15 versehen ist. Diese Metallschicht ist - wenn sich der Kamin vor dem Fenster befindet so dünn gehalten, dass sie das sichtbare Licht in für die Raumbeleuchtung genügendem Masse durchlässt. Befindet sich der Kamin nicht vor dem Fenster, sondern vor einer Wand, so kann die Metallschicht dicker ausgebildet sein.
Der Vorhang reicht nicht ganz bis zur Fensterbank 13, sondern es bleibt ein horizontaler Spalt 14, durch den die abzusaugende Luft in den Kamin 8 eintritt.
Da die Metallschicht die Wärmestrahlung gut reflektiert, wird so ein Strahlungsaustausch zwischen dem Fenster 9 und dem Raum 7 verhindert. Durch die vor dem Fenster aufsteigende Abluft wird weiterhin ein Eindringen der am Fenster abfallenden Kaltluft in dem Raum vermieden, so dass das Fenster z. B. im Winter nicht als grosse kalte Fläche auf das Klima des Raumes einwirken kann. Damit lassen sich aber unangenehme Zugerscheinungen unterdrücken.
Da durch den Vorhang das Fenster 9 an seiner oberen Seite luftdicht von dem Raum 7 abgeschlossen ist, ist auch im Sommer eine Vermischung der während dieser Jahreszeit durch das Fenster stärker erwärmten Luft mit der aus der Klimaanlage zugeführten, kühlen Zuluft unter der Zwischendecke 6 unterbunden. Gerade durch diese Vermischung wurde aber bei bisherigen Klimaanlagen ein grosser Teil der Kühlleistung verbraucht, ohne für die Behaglichkeit der im Raum befindlichen Personen voll wirksam zu werden.
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Method and arrangement for air conditioning a room by supplying or withdrawing heat for the most part by means of radiation exchange. The invention relates to a method for air conditioning a room used to accommodate people and an arrangement for carrying out the method.
With the radiation air conditioning according to the main patent, the air temperature within the radiation air conditioned room can under certain circumstances be kept significantly below the radiation temperature. In order to maintain the comfort in such rooms with relatively low air temperatures, any strong air movement must be avoided, as it immediately leads to unpleasant drafts.
According to the present invention, a quasi-steady state of equilibrium of the room air and its temperature distribution, in particular in the vicinity of windows and outer walls with strongly deviating temperatures, can now be maintained in that air conditioning is carried out in addition to the radiation conditioning, with the conditioned supply air being distributed practically evenly over the room , e.g. B. by means of a perforated ceiling, and that the exhaust air is diverted from the room via a vertical chimney, which is attached directly in front of the room boundaries with a temperature that differs significantly from the room air.
The arrangement for carrying out the method is characterized in that the chimney is attached directly in front of the window 7 or in front of an outer wall with a temperature that differs significantly from the room air, and that the chimney is also provided with a coherent, radiation-permeable layer attached to the room, or cohesive, at least partially metallized carrier layer is separated from the room, and that finally the chimney takes in the room air only through a horizontal gap located at its lower end and directs it to the exhaust air duct located at its upper end.
Since in this case the layer attached in front of the window or the wall is washed on both sides by the room air, its temperature no longer deviates nearly as much from the room air temperature as that of the window or the outer wall. This means that the window or the outer wall is particularly well thermally insulated from the room by the chimney.
If necessary, the equalization of the temperatures of the layer and room air can be improved by providing the layer on the side facing the window or the outer wall with a metal layer and choosing a material for the layer itself that has a thermal radiation of 300 K. absorbed. The layer is then preferably in thermal interaction with the room radiation, which naturally has a stronger effect the more the temperature of the room air deviates from the radiation temperature of the room. This results in particular advantages in winter.
During the cold season, the room air temperature can be kept relatively low if the radiation temperature within the room is kept high and the layer is formed as described, because the layer is heated by the energy radiated to it from the other room boundaries. This prevents cold air from falling within the room at the layer.
With window chimneys there is also the possibility to use part of the energy in winter.
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energy of the incident sky light in the metal layer or in a colored carrier layer.
In addition to the thermal shielding, the window or wall chimney has the following very appreciable advantages: 1. It causes the temperature of the outside air to be determined much more by the temperature of the blown draft and only 50% of the previously used power Heating or cooling are required.
This has to do with the fact that in winter the air that has cooled down on the window or on the outside wall is carried away by the rising exhaust air flow and thus does not penetrate the room and that in summer the hot air rising between the window and the store is prevented by the chimney to be pushed under the ceiling and mixed with the cooled supply air brought in there. By keeping the air cooled or heated at the window or on the outer wall away from the room and the supply air reaches the people in the room at first hand, almost 500 / a of the heating or cooling capacity is saved, although the exhaust air has almost the same temperature in the exhaust air duct with and without a window chimney.
2. For the reasons mentioned, a permanent stay of people in the immediate vicinity of the window or a poorly insulated outer wall is only tolerable through the chimney, provided that the light permeability of the metal layer is kept sufficiently low when exposed to sunlight.
3. Since both the cold air at the window and the cold air that has penetrated through leaky window joints are sucked out through the window chimney in winter together with the exhaust air, there is no need to install radiators under the windows.
With the window chimney, both operating and installation costs are saved and at the same time comfort conditions are created that enable the space to be used right up to the window.
In the drawing, an example is used to explain in more detail how the air movement within a room can be kept small by using the air conditioning device in order to avoid drafts.
The figure shows an air conditioning device of a room according to the invention in a side section schematically.
The conditioned supply air is initially conveyed via the supply air branch pipes 1 from the supply air duct 2 into the room 3 between the room ceiling 4 and an intermediate ceiling 6 provided with blow holes 5. From the space 3, the air then flows into the room 7, evenly distributed over the entire ceiling surface.
According to the invention, the entire exhaust air is sucked through a chimney 8 in front of the window 9 via the suction nozzle 11 into the drainage channel 10. The chimney 8 is formed by the double window 9 and a curtain. The curtain consists of a coherent, at least partially radiation-permeable carrier layer 12 attached to the room side, which is provided with a metal layer 15 on the side facing the window 9. This metal layer - if the fireplace is in front of the window - is kept so thin that it lets the visible light through enough for room lighting. If the fireplace is not in front of the window but in front of a wall, the metal layer can be made thicker.
The curtain does not extend all the way to the window sill 13, but a horizontal gap 14 remains through which the air to be sucked off enters the chimney 8.
Since the metal layer reflects the thermal radiation well, an exchange of radiation between the window 9 and the room 7 is prevented. Due to the exhaust air rising in front of the window, penetration of the cold air falling at the window into the room is avoided, so that the window z. B. in winter cannot act as a large cold surface on the climate of the room. But this can suppress unpleasant drafts.
Since the upper side of the window 9 is hermetically sealed from the room 7 by the curtain, mixing of the air, which is more strongly heated through the window during this time of year, with the cool supply air supplied from the air conditioning system is prevented under the false ceiling 6. Precisely because of this mixing, however, a large part of the cooling capacity was consumed in previous air conditioning systems without being fully effective for the comfort of the people in the room.