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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Temperieren von Luft in einem
Raum oder dergleichen.
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Verfahren
zum Temperieren von Luft in einem Raum sind bekannt. Mittels so
genannter Ventilatorkonvektoren lässt sich Raumluft ansaugen, über einen
Wärmetauscher
führen
und in den Raum zurückleiten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders effektive Raumlufttemperierung
bei hoher Behaglichkeit in einer Aufenthaltszone des Raumes herbeizuführen.
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Diese
Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, dass
bei mindestens einem freistehenden und/oder eingebauten Wandelement
Luft einer Luftzuführung
des Wandelements durch mindestens einen Wärmetauscher des Wandelements
zu mindestens einem Luftaustritt des Wandelements geführt und
von dort in den Raum eingebracht wird und wobei in Abhängigkeit
des Volumenstromes der Luftzuführung
die Strömungsform von
mindestens einem Anteil der in den Raum vorzugsweise nach oben gerichtet
eintretenden Luftströmung
verändert
wird, derart, dass in einer vor dem Wandelement liegenden Aufenthaltszone
des Raumes stets eine Quelllüftung
vorliegt. Es kommt demzufolge ein Wandelement zum Einsatz, das freistehend
aufgestellt sein kann, um beispielsweise als Raumtrenner zu dienen
oder auch eingebaut sein kann, wobei ein derartiges Wandelement
in beliebige Raumbegrenzungsflächen eingebaut
sein kann. Es eignen sich demzufolge Raumwände oder auch Fensterbereiche
und/oder Fassadenzonen, beispielsweise Fassadenkammern von modernen
Vorsetzfassaden. Von der Luftzuführung
des Wandelements gelieferte Luft durchsetzt den Wärmetauscher des
Wandelements und gelangt zum Luftaustritt des Wandelements. Von
dort aus wird es in den Raum eingebracht. Die Stärke des Volumenstroms der Luftzuführung ist
vorwählbar.
Liegt für
eine kleine Leistung nur ein kleiner Volumenstrom vor, so tritt
dieser aus dem mindestens einem Luftaustritt in der Strömungsform „Quelllüftung" aus und gelangt – im Bodenbereich
des Raumes – zur
Aufenthaltszone. Es wird vorstehend davon ausgegangen, dass mittels des
Wärmetauschers
eine Kühlung
von Luft erfolgt, das heißt
die aus dem Luftaustritt austretende Luft ist kühler als die umgebende Raumluft.
Die Erfindung ist selbstverständlich
nicht auf den Kühlfall
beschränkt, sondern
kann – unter
Berücksichtigung
sich ändernder
Strömungsbilder – auch für den Heizfall
Verwendung finden. Dies gilt nicht nur für das erfindungsgemäße Verfahren,
sondern auch für
ein erfindungsgemäßes Wandelement.
Da eine Quelllüftung
in der Aufenthaltszone als ausgesprochen angenehm empfunden wird,
liegt eine hohe Behaglichkeit vor. Soll die Leistung erhöht werden,
so wird der Volumenstrom der Luftzuführung gesteigert, mit der Folge, dass
die aus dem Luftaustritt austretende, vom Wärmetauscher gekühlte Luft
nicht mehr als Quellluftströmung,
sondern als Mischluftströmung
austritt. Da die Mischluftströmung
nicht impulsarm ist wie die Quellluftströmung, sondern einen entsprechend
der Leistung vorliegenden Impuls aufweist, ergibt sich eine entsprechend
hohe induktive Strömung,
das heißt
Raumluft wird in die aus dem Wandelement austretende Luft eingemischt,
wodurch die Mischluftströmung
Energie abbaut und zur Quellluftströmung wird. Die aus dem Wandelement
austretende Luft hat gegenüber
der Raumluft eine hohe Temperaturdifferenz und fällt daher im Bereich des Wandelements nach
unten, sie vermischt sich – wie
bereits erwähnt – mit der
warmen Raumluft und reduziert dabei die Luftgeschwindigkeit und
auch ihre Untertemperatur. Wie erwähnt, wird sie vorzugsweise
im Bodenbereich des Raumes zur Quelllüftung mit nur geringem Temperaturgradienten
und verteilt sich gleichmäßig in der Aufenthaltszone.
Auch bei noch höherer
Leistung, also noch größerem Volumenstrom
der Luftzuführung,
ergibt sich die bereits erwähnte
Veränderung der
Strömungsform,
indem zunächst
eine Mischluftströmung
vorliegt, die in eine Quellluftströmung übergeht, wobei bei großen Leistungen
von besonderer Bedeutung ist, dass die aus dem Wandelement austretende
impulsstarke Luft insbesondere senkrecht nach oben oder schräg nach oben
ausgeblasen wird, sodass sie oberhalb des Wandelements eine Mischzone
mit der Raumluft bildet, wobei sich die Mischzone bis in die Aufenthaltszone
des Raumes erstrecken kann. Die Vermischung der gekühlten, vom
Wandelement stammenden Luft in der Mischzone mit der warmen Raumluft
reduziert die Luftgeschwindigkeit und die Untertemperatur. Die Eindringtiefe
beträgt
vorzugsweise 1 bis 2 m. Die Luft strömt dann in einer breiten Schicht
nach unten in die Aufenthaltszone und verteilt sich dort als Quelllüftung gleichmäßig im Raum.
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Wie
erwähnt,
ist bei der Veränderung
der Strömungsform
ein Übergang
einer Quellluftströmung
in eine Mischluftströmung
und umgekehrt vorgesehen. Bei niedriger Leistung liegt die Quellluftströmung vor,
die dann – in
ihrer Strömungsform – bei höherer Leistung übergeht
in eine Mischluftströmung.
Diese Mischluftströmung
wird jedoch nicht in der Aufenthaltszone des Raumes bewirkt, sondern außerhalb
dieser, sodass sich die Mischluftströmung in ihrer Energie der art
abbauen kann, dass in die Aufenthaltszone nur noch beruhigte und
in der Untertemperatur stark abgebaute Luft in Form von Quellluft
gelangt.
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Ferner
ist es vorteilhaft, dass mindestens aus einem Anteil mindestens
einer vorzugsweise im Wesentlichen senkrechten Frontwand des Wandelements
ein erster Luftstrom etwa horizontal und/oder durch Leitmaßnahmen
in gewünschter
Richtung austritt. Dieser aus der Frontwandfläche des Wandelements austretende
erste Luftstrom weist vorzugsweise in Abhängigkeit des Volumenstromes
keine oder nur eine geringe Strömungsformänderung
auf, das heißt,
er tritt stets als Quellluftströmung
oder nur räumlich
stark begrenzt als Mischluftströmung
in den Raum ein und gelangt zur Aufenthaltszone stets als Quellluftstrom.
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Ferner
ist es vorteilhaft, wenn zumindest aus einem Anteil mindestens einer
Stirnseitenwand des Wandelements ein zweiter Luftstrom etwa horizontal und/oder
durch Leitmaßnahmen
in gewünschter Richtung
austritt. Vorzugsweise kann dieser Luftaustritt an beiden Stirnseitenwänden des
Wandelements erfolgen. Dieser zweite Luftstrom ist ebenfalls impulsarm,
und zwar unabhängig
von dem Volumenstrom der Luftzuführung,
das heißt,
auch bei hoher Leistung tritt er als Quelllüftung in den Raum und gelangt
so zur Aufenthaltszone. Gegebenenfalls kann in einer räumlich sehr
kleinen Zone eine Mischluftströmung
ausgebildet werden, die dann jedoch in der Aufenthaltszone zur Quellluftströmung wird.
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Zumindest
aus einem Anteil eines Kopfteils, insbesondere einer Stirnkopfwand,
tritt ein dritter Luftstrom etwa vertikal nach oben und/oder schräg nach oben
und/oder durch Leitmaßnahmen
in ge wünschter
Richtung aus, wobei es sich bei diesem dritten Luftstrom um denjenigen
handelt, der der Veränderung
der Strömungsform
in Abhängigkeit
vom Volumenstrom der Luftzuführung
unterliegt. Um die Induktionswirkung bei hoher Leistung noch zu
verstärken,
können
spezielle Luftleitelemente vorgesehen sein, um die austretende Luft
derart zu verwirbeln, dass die Mischung mit der Raumluft in der Mischzone
noch verstärkt
wird. Diese Mischzone befindet sich gegebenenfalls über der
Aufenthaltszone von Personen, sodass sie nicht als störend empfunden
wird.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die Luftzuführung von mindestens einem
Ventilator, insbesondere Querstromventilator, geförderte Luft
und/oder von einer Luftzentrale stammende Luft zuführt. Demzufolge kann
das Wandelement als dezentrale und/oder zentrale lufttechnische
Einrichtung ausgebildet sein. Sofern die Luftzuführung nur Raumluft des Raumes
ansaugt, dem Wärmetauscher
zuführt
und dann über den
mindestens einen Luftaustritt in den Raum zurückführt, liegt eine reine Umlufteinrichtung
vor. Sofern der Ventilator nur Frischluft zuführt und/oder nur Primärluft von
der Luftzentrale verwendet wird, liegt eine Frischlufteinrichtung
vor. Natürlich
gibt es auch die Mischform von beiden, das heißt, es werden sowohl Primärluft (Frischluft)
als auch Sekundärluft (Raumluft)
von der Luftzuführung
geliefert. Es ist auch zusätzlich
oder alternativ möglich,
dass mit der zugeführten
Luft oder einem Anteil davon Raumluft induziert wird und dass ein
Gemisch aus zugeführter Luft
und induzierter Raumluft dem Wärmetauscher zugeführt wird.
Mithin ist die Luftzuführung
als Induktionseinrichtung ausgebildet.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass die Luftzuführung
Raumluft im unteren Bereich des Wandelements, insbesondere in der
Nähe des Bodens
des Raumes, ansaugt. Die Luftführung
innerhalb des Wandelements erfolgt somit von unten nach oben, wobei
ein wesentlicher Anteil der mittels des Wärmetauschers behandelten Luft
nach oben aus dem Kopfbereich des Wandelements austritt und ein
kleinerer Anteil nach vorne aus der Frontwandfläche sowie ein weiterer kleiner
Teil aus den beiden Stirnseitenwänden
ausströmt.
Der Austritt aus den Stirnseitenwänden kann durch Abdeckelemente
verringert oder unterbunden werden, sofern beispielsweise in einem
Großraumbüro, sich
in Gegenüberlage
zur Stirnseitenwand ein Arbeitsplatz, beispielsweise ein Sitzplatz,
befindet und Zugerscheinungen auftreten.
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Es
ist vorteilhaft, wenn in einem niedrigen Leistungsbereich der dritte
Luftstrom als Quelllüftung aus
dem Kopfbereich des Wandelements austritt. Hierauf wurde bereits
vorstehend eingegangen. Ferner wurde bereits ausgeführt, dass
in einem mittleren Leistungsbereich der dritte Luftstrom oberhalb
des Wandelements, vorzugsweise bis zur Decke des Raumes, eine Mischluftströmung ausbildet,
die durch Vermischung mit der Raumluft entsteht und als breite Schicht
vor dem Wandelement als Quellluftströmung in die Aufenthaltszone
gelangt. Diese breite Schicht bewegt sich demzufolge im Bodenbereich
in Richtung auf die Aufenthaltszone. Schließlich wurde bereits darauf
hingewiesen, dass in einem hohen Leistungsbereich der dritte Luftstrom
eine Mischluftströmung
oberhalb des Wandelements unterhalb der Decke des Raumes erzeugt,
wobei die Mischluftströmung
durch starke Vermischung mit der Raumluft entsteht und sich diese
Mischzone vorzugsweise bis über
die Aufenthaltszone des Raumes im Wesentlichen unterhalb der Decke
des Raumes erstreckt und die sich in ihrer Bewegungsenergie abbauende Mischluft
als Quelllüftung
nach unten in die Aufenthaltszone absinkt.
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Nach
einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass unabhängig vom Volumenstrom der Luftzuführung der
erste und/oder der zweite Luftstrom als Quelllüftung in den Raum eintritt.
Das bedeutet, dass die beiden weiteren Luftströme oder dass zumindest einer
davon – sofern
der andere nicht vorhanden ist oder abgedeckt wird – stets
als Quelllüftung
in den Raum eintritt, also nicht davon abhängig ist, welche Leistung mit
dem Wandelement gefahren wird. Wenn im Zuge dieser Anmeldung von
Leistungsänderung gesprochen
wird, so ist darunter vorzugsweise eine Volumenstromänderung
der Luftzuführung
gemeint. Vorzugsweise wird der Wärmetauscher
stets im Kühlbetrieb
derart gefahren, dass das verwendete Kühlwasser eine Temperatur von
etwa 16°C
aufweist, sodass die Leistung nur über den Volumenstrom der Luftzuführung eingestellt/geregelt
wird. Sofern die Luftzuführung
mindestens einen Ventilator aufweist, bestimmt die Drehzahl des
Ventilators die Leistung. Der Anwender kann beispielsweise über einen
Stufenschalter die Drehzahl des Ventilators vorwählen und ihm wird vorzugsweise
ferner die Möglichkeit
an die Hand gegeben, auch die Ausblastemperatur zu verändern, indem
er die Kühlwirkung
des Wärmetauschers
durch entsprechende Ventile beeinflussen kann, sodass eine individuelle
Einstellung durch den Nutzer möglich
ist, was eine hohe Akzeptanz gewährleistet.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein lufttechnisches Wandelement, das freistehend
und/oder als Einbauelement ausgebildet ist und als mindestens eine
lufttechnische Einrichtung eine Luftzuführung, mindestens einen Wärmetauscher
und mindestens einen Luftaustritt aufweist, sodass von der Luftzuführung kommende
Luft den Wärmetauscher
durchströmt
und dann aus dem Luftaustritt austritt, insbesondere zur Verwendung
in einem Verfahren, so wie es vorstehend er wähnt wurde, wobei der Luftaustritt im
oberen Bereich des Wandelements derart ausgebildet ist, dass zumindest
ein Anteil der Luft vertikal nach oben und/oder schräg nach oben
austritt. Diese Ausgestaltung ist also dadurch gekennzeichnet, dass das
Wandelement, das beispielsweise eine Trennwand in einem Großraumbüro darstellen
kann, wärmetechnisch
behandelte Luft in seinem oberen Bereich nach oben ausstößt. Die
Folge ist, dass in der Aufenthaltszone, selbst wenn sie sehr nahe
an dem Wandelement liegt, keine Zugerscheinungen auftreten, da dort
stets Quelllüftung
vorliegt.
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Ferner
ist es vorteilhaft, wenn der Luftaustritt an der Stirnkopfwand des
Wandelements angeordnet ist. Bei der Stirnkopfwand handelt es sich
um die obere Schmalfläche
des Wandelements.
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Der
Wärmetauscher
ist innerhalb des Wandelements vertikal aufrecht stehend oder schräg aufrecht
stehend angeordnet. Durch die leichte Schrägstellung werden beidseitig
des Wärmetauschers
Keilräume
bei einem quaderförmigen
Außengehäuse des
Wandelements ausgebildet, wobei der eine Keilraum ein Luftzuführraum für die von
der Luftzuführung
stammende Luft bildet und der andere Keilraum einen Sammelraum,
der dem Wärmetauscher
nachgeschaltet ist, das heißt,
vom Sammelraum kann die Luft direkt zum Luftaustritt beziehungsweise
zu den mehreren Luftaustritten gelangen.
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Ferner
ist es vorteilhaft, wenn das Wandelement in seinem unteren Bereich
die Luftzuführung aufweist.
Die Luftzuführung
weist mindestens ein Luftfördermittel
und/oder mindestens einen Primärluftanschluss
auf. Wird ein Luftfördermittel
eingesetzt, so kann dieses Raumluft ansaugen, dem Wärmetauscher
zuführen
und dann in den Raum zurückfördern. Damit
liegt ein Umluftkreislauf vor. Es ist selbstverständlich auch
möglich,
dass das Luftfördermittel
nur Frischluft (Primärluft)
oder eine Mischung aus Primärluft
und Raumluft (Sekundärluft)
fördert. Zusätzlich oder
alternativ kann vorgesehen sein, dass ein Primärluftanschluss vorhanden ist,
dem Primärluft
zugeführt
wird, beispielsweise aus einer Luftzentrale oder von einer dezentralen
Einrichtung. Die Verwendung dieses Primärluftanschlusses kann also allein
oder in Kombination mit den Gegenständen der vorstehenden Ausführungen
erfolgen.
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Das
Luftfördermittel
ist als Ventilator, insbesondere als Querstromventilator, ausgebildet.
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Ferner
ist es vorteilhaft, wenn die Luftzuführung eine Induktionseinrichtung
zum Induzieren von Raumluft eines Raumes aufweist, in dem das Wandelement
angeordnet ist. Zusätzlich
zu den vorstehend erwähnten
Möglichkeiten
der Luftzuführung,
die mindestens ein Luftfördermittel
und/oder mindestens einen Primärluftanschluss
aufweisen kann, kann demzufolge zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein,
dass die Luftzuführung
eine Induktionseinrichtung aufweist, das heißt, mit ihr wird durch Zuführung von
Primärluft
und/oder Sekundärluft
Raumluft induziert, sodass die zugeführte Luft, zusammen mit der durch
Induktion angesaugten Luft dem Wärmetauscher
zugeführt
und von dort aus in den Raum eingebracht wird.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein weiterer,
zweiter Luftaustritt im Bereich mindestens einer Stirnseitenwand
des Wandelements ausgebildet ist. Vorzugsweise besitzen beide Stirnseitenwände des
Wandelements derartige zweite Luftaustritte.
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Es
kann noch ein weiterer, dritter Luftaustritt im Bereich mindestens
einer vorzugsweise im Wesentlichen senkrechten Frontwandfläche des
Wandelements ausgebildet sein. Insofern tritt auch Luft aus der
Frontwandfläche
des Wandelements aus, wobei der Luftaustritt aus der Stirnseitenwand
beziehungsweise den Stirnseitenwänden
und der Frontwand (und gegebenenfalls auch der Rückwand) geringer ist, als der
Luftaustritt aus dem oberen Bereich des Wandelements, um stets eine
angenehme, zugfreie Atmosphäre,
auch in direkter Nähe
des Wandelements zu schaffen. Hierzu ist insbesondere vorgesehen,
dass der im oberen Bereich des Wandelements liegende Luftaustritt
einen ersten Luftaustritt bildet und gegenüber dem zweiten und/oder dritten Luftaustritt – von der
Ausgangsseite des Wärmetauschers
aus gesehen – einen
geringeren, vorzugsweise wesentlich geringeren Strömungswiderstand
aufweist. Die Folge ist, dass aus dem ersten Luftaustritt ein größerer Volumenstrom
austritt, als aus dem zweiten und/oder dritten Luftaustritt.
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Es
ist vorteilhaft, wenn der Wärmetauscher eine
Länge aufweist,
die mindestens die Hälfte
der Höhe
des Wandelements entspricht. Ferner ist vorzugsweise vorgesehen,
dass das Wandelement auf dem Boden des Raumes angeordnet ist und
zur Decke des Raumes einen Abstand einhält, der vorzugsweise kleiner
als die Hälfte,
insbesondere kleiner als ein Drittel der Raumhöhe ist. Der Wärmetauscher weist
bevorzugt eine Breite auf, die etwa der Breite des Wandelements
oder etwas weniger als die Breite des Wandelements entspricht. Insbesondere
ist der Wärmetauscher
zwischen dem ersten Luftaustritt und der Luftzuführung angeordnet. Demzufolge
kann ein sehr großflächiger Wärmetauscher
beim Wandelement eingesetzt werden, wobei sich der Wärmetauscher
vorzugsweise in aufrechter vertikaler Stellung oder aufrechter schräg geneigter
Stellung innerhalb des Wandelements befindet. Es lassen sich auf
diese Art und Weise extrem hohe Kühlleistungen realisieren.
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Das
Wandelement weist bevorzugt eine Trennwand auf, wobei beidseitig
der Trennwand jeweils eine lufttechnische Einrichtung angeordnet
sein kann. Jede lufttechnische Einrichtung weist die Merkmale und
Funktionen auf, die vorstehend bereits erläutert wurden und die nachstehend
noch erläutert werden.
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Das
Wandelement kann mindestens ein Schallabsorberelement aufweisen.
Mittels des Schallabsorberelements werden sehr gute akustische Eigenschaften
geschaffen. Wird das Wandelement beispielsweise als freistehendes
Trennelement in einem Großraumbüro eingesetzt,
so sorgt die Schalldämmwirkung
des Schallabsorberelements dafür,
dass Geräusche
der Aufenthaltszone nicht in andere Bereiche des Raumes gelangen.
Das Wandelement schafft somit in einer individuellen Zone eines
Raumes nicht nur individuelle klimatische Bedingungen, sondern auch
entscheidende akustische Vorteile.
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Das
Wandelement kann – nach
einer Weiterbildung der Erfindung – in der Zone seiner Frontwandfläche und/oder
in der Zone seiner Rückwandfläche zumindest
jeweils mindestens ein Schallabsorberelement aufweisen.
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Um
die akustischen Eigenschaften, das heißt eine besonders gute Geräuschdämpfung herbeizuführen, noch
zu verbessern, kann vorgesehen sein, dass das Wandelement eine Tragwand,
insbesondere eine schwere Tragwand aufweist. Das Gewicht der Tragwand
sorgt dafür,
dass sich die akustischen Dämpfungswerte
aufgrund der hohen Masse verbessern, insbesondere dann, wenn diese
schwere Tragwand kombiniert ist mit mindestens einem Schallabsorberelement.
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Insbesondere
kann vorgesehen sein, dass das Schallabsorberelement an der Tragwand
befestigt ist.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Tragwand eine Glaswand
oder dergleichen ist. Das Material Glas, Keramik oder dergleichen, weist
ein hohes spezifisches Gewicht auf und ist daher für eine gute
akustische Dämpfung
gut geeignet. Gleiches gilt auch für eine aus Metall bestehende Tragwand
mit hinreichender Wandstärke.
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Da
die Tragwand vorzugsweise innerhalb des Wandelements, bevorzugt
mittig innerhalb des Wandelements, angeordnet ist, bildet sie eine
Innenwand des Wandelements.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass auf der einen Seite
der Tragwand mindestens ein Schallabsorberelement und auf der anderen
Seite der Tragwand mindestens eine lufttechnische Einrichtung angeordnet
ist. Die eine Seite des Wandelements wird also im Wesentlichen „akustisch" ausgestattet, während die
andere Seite des Wandelements im Wesentlichen „lufttechnisch" ausgestattet wird.
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Es
kann vorgesehen sein, dass sich das Luftfördermittel beidseitig der Tragwand
erstreckt. Dies bedeutet, dass es nicht auf einer Seite der Tragwand liegt,
sondern derart ausgebildet ist, dass es auf beiden Seiten der Tragwand
liegt und demzufolge eine sehr geringe Wandstärke des Wandelements realisiert
werden kann.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Tragwand eine Aufnahmeöffnung für das Luftfördermittel
aufweist, sodass es beidseitig der Tragwand zu liegen kommt. Diese
Aufnahmeöffnung durchbricht
die Tragwand und ermöglicht
es, das Luftfördermittel,
beispielsweise einen Ventilator, so anzuordnen, dass er die Aufnahmeöffnung durchgreift
und daher auf beiden Seiten der Tragwand mit entsprechenden Abschnitten
liegt.
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Schließlich ist
es vorteilhaft, wenn auf einer Seite der Tragwand sowohl mindestens
ein Schallabsorberelement als auch eine lufttechnische Einrichtung
angeordnet sind. Es ist daher möglich,
sowohl eine lufttechnische Einrichtung als auch eine schalltechnische
Einrichtung auf einer Seite der Tragwand unterzubringen. Dabei kann
auch derart vorgegangen werden, dass sich auf beiden Seiten der
Tragwand sowohl jeweils mindestens ein Schallabsorberelement als
auch eine lufttechnische Einrichtung befinden.
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Die
Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen,
und zwar zeigt:
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1 einen
Querschnitt durch ein Wandelement, das in eine Begrenzungsfläche eines
Raumes in vertikal aufrecht stehender Stellung eingebaut ist, wobei
sich das Wandelement vom Fußboden
des Raumes erstreckt und zur Decke des Raumes ein Freiraum verbleibt,
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2 ein
der 1 entsprechendes Wandelement, das als Einbauelement
ausgebildet sein kann oder frei im Raum aufstellbar ist, wobei es
eine größere Wanddicke
gegenüber
dem Ausführungsbeispiel
in der 1 aufweist,
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3 ein
Ausführungsbeispiel
eines frei aufgestellten Wandelements, das zwei lufttechnische Einrichtungen
besitzt,
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4 ein
Ausführungsbeispiel
eines frei aufgestellten Wandelements mit lufttechnischer Einrichtung
und Schallabsorberelement,
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5 ein
Ausführungsbeispiel
eines Wandelements mit einer lufttechnischen Einrichtung auf einer
Seite einer Tragwand des Wandelements, wobei auf dieser Seite auch
ein Schallabsorberelement angeordnet ist und wobei auf der anderen
Seite der Tragwand ebenfalls ein Schallabsorberelement vorhanden
ist,
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6 ein
freistehendes Wandelement mit jeweils auf beiden Seiten der Tragwand
vorhandener lufttechnischer Einrichtung und Schallabsorberelement,
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7 ein
Strömungsbild
des Wandelements bei niedriger Leistung,
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8 ein
Strömungsbild
des Wandelements bei mittlerer Leistung und
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9 ein
Strömungsbild
des Wandelements bei hoher Leistung.
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Die 1 zeigt
in einem Raum 1, der beispielsweise als Büro, Großraumbüro oder
dergleichen ausgebildet sein kann, ein Wandelement 2, das in
eine Raumbegrenzungsfläche 3,
beispielsweise eine Wand, ein Schrank, eine Fassade und so weiter des
Raumes 1, teilweise eingebaut ist. Einige Bereiche des
Wandelements 2 liegen auf der Raumbegrenzungsfläche auf,
andere Bereiche sind in die Raumbegrenzungsfläche 3 eingebaut. Stets
ist derart vorgegangen, dass bei einem Einbau nur vertikale oder
etwa vertikale Raumbegrenzungsflächen
verwendet werden, da das Wandelement 2 im Wesentlichen
vertikal aufrecht stehend beziehungsweise leicht zur Vertikalen
geneigt eingebaut wird. Entsprechendes gilt für noch folgende Ausführungsbeispiele, bei
denen das Wandelement frei im Raum 1 angeordnet ist. Auch
hier ist es stets vertikal aufrecht stehend aufgestellt oder allenfalls
zur Vertikalen geneigt angeordnet.
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Gemäß 1 ist
das Wandelement 2 auf einem Fußboden 4 des Raumes 1 angeordnet
und erstreckt sich in Richtung auf eine Decke 5 des Raumes 1.
Zur Decke 5 verbleibt ein Abstand A. Das Wandelement 2 kann – bei sämtlichen
Ausführungsbeispielen – beispielsweise
eine Höhe
von etwa 2 m bis 2,30 m aufweisen, sodass zur Decke 5 des
Raumes 1 – je
nach Raumhöhe – ein entsprechender
Abstand A verbleibt.
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Das
Wandelement 2 weist ein Innengehäuse 6 und gegebenenfalls
ein Außengehäuse 7 auf.
Das Innengehäuse 6 dient
dazu, die lufttechnischen und – wie
später
noch bei bestimmten Ausführungsbeispielen
erwähnt
werden wird – schalltechnischen
Einrichtungen aufzunehmen; das Außengehäuse 7 dient dazu,
eine optisch ansprechende Ausgestaltung zu schaffen.
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Im
Bereich des Bodens 4, also in seinem unteren Bereich, weist
das Wandelement 2 mindestens eine Lufteintrittsöffnung 8 für Sekundärluft 9 (Raumluft)
auf. Über
der Lufteintrittsöffnung 8 befindet
sich ei ne Luftzuführung 10,
die als Ventilator 11, vorzugsweise als Querstromventilator 12 ausgebildet
ist. Der Querstromventilator 12 ist mit liegendem Laufrad
angeordnet und erstreckt sich im Wesentlichen über die Breite des Wandelements 2. Über einen
vom Innengehäuse 6 ausgebildeten
Luftführungskanal 13,
der von der Luftzuführung 10 ausgehend
innerhalb des Wandelements 2 nach oben führt, gelangt
die vom Querstromventilator 12 geförderte Luft zu einem Wärmetauscher 14,
der sich im Wesentlichen über die
Breite des Wandelements 2 und über den größten Teil seiner Höhe erstreckt.
Der Wärmetauscher 14 ist derart
leicht schräg
aufrecht stehend geneigt innerhalb des Innengehäuses 2 angeordnet,
dass zum Luftführungskanal 13 ein
keilförmiger
Luftsammelraum 15 und gegenüber dem Außengehäuse 7 auf der anderen
Seite des Wärmetauschers 14 ebenfalls ein
keilförmiger
Luftsammelraum 16 ausgebildet werden. Der Luftsammelraum 16 geht
oberhalb des Wärmetauschers 14 in
einen vergrößerten Luftsammelraum 17 über, der – auch an
den Stirnseiten des Wärmetauschers 14 – zwischen
diesem und dem Außengehäuse 7 vorliegt,
also insgesamt eine etwa U-förmige
Gestalt aufweist. Im oberen Bereich 18 des Wandelements 2,
insbesondere an der Stirnkopfwand 19 beziehungsweise an
dem Stirnkopfbereich des Wandelements 2, ist ein erster
Luftaustritt 20 ausgebildet, der nur einen sehr geringen
Strömungswiderstand
bildet. Zur Luftverwirbelung können
vor dem ersten Luftaustritt 20 Luftleitelement 21 angeordnet
sein. Ferner weist das Wandelement 2 im Bereich seiner
beiden Stirnseitenwände 22 jeweils
einen zweiten Luftaustritt 23 auf. Ferner ist ein dritter Luftaustritt 24 vorgesehen,
der an der Frontwandfläche 25 des
Wandelements 2 im oberen Bereich des Wandelements 2 liegt.
Er beginnt etwa im oberen Viertel des Wärmetauschers 14 und
erstreckt sich dann weiter nach oben. Das vor zugsweise aus Lochblech
bestehende Außengehäuse 7 weist
eine Abdeckung 26 auf, um zwischen dem dritten Luftaustritt 24 und
der Lufteintrittsöffnung 8 einen
hinreichend großen
Abstand zur Vermeidung von lufttechnischen Kurzschlüssen herbeizuführen. Im
Bereich der Luftzuführung 10 weist
das Wandelement 2 einen Gehäusevorsprung 27 auf,
das heißt,
hier liegt eine größere Wandtiefe
vor, die in die Raumbegrenzungsfläche 3 eingebaut ist.
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Es
ergibt sich folgende Funktion. Mittels der Luftzuführung 10 wird
Sekundärluft 9 aus
dem Raum 1 im Bodenbereich angesaugt; die Luft strömt über den
Luftführungskanal 13 in
den Luftsammelraum 15 und von dort durch den Wärmetauscher 14.
Die mittels des Wärmetauschers 14 temperaturbehandelte, insbesondere
gekühlte
Luft gelangt in die Luftsammelräume 16 und 17 und
von dort zu den Luftaustritten 20, 23 und 24.
Wie bereits erwähnt,
weist der Luftaustritt 20 einen geringen Strömungswiderstand auf.
Die Luftaustritt 23 und 24 besitzen demgegenüber höhere Strömungswiderstände. Auf
die sich im Betrieb ergebenden Strömungswege wird anhand der 7 bis 9 zu
einem späteren
Zeitpunkt hingewiesen. In der 1 ist angedeutet,
dass als behandelte Sekundärluft/Umluft
beziehungsweise Raumluft durch den Luftaustritt 24 ein
erster Luftstrom 28, durch den Luftaustritt 23 ein
zweiter Luftstrom 29 und durch den Luftaustritt 20 ein
dritter Luftstrom 30 in den Raum 1 tritt.
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Die 2 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines Wandelements 2, das im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel
der 1 entspricht, wobei jedoch kein Gehäusevorsprung 27 vorhanden
ist, das heißt,
das Wandelement 2 weist eine gleichmäßige Wandstärke auf. Im Übrigen gelten
die Ausführungen,
die zur 1 gemacht wurden entsprechend beim
Ausführungsbeispiel
der 2.
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Das
Ausführungsbeispiel
der 3 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der 2 lediglich
dadurch, dass das Wandelement 2 nicht nur mit einer lufttechnischen
Einrichtung, sondern beidseitig einer Trennwand 31 jeweils
eine lufttechnische Einrichtung versehen ist, wobei die lufttechnischen Einrichtungen
spiegelbildlich ausgebildet sind. Es gelten im Übrigen die Ausführungen,
so wie sie zu den 1 und 2 gemacht
wurden, entsprechend.
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Die 4 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines Wandelements 2, das sich von dem Ausführungsbeispiel
der 1 dadurch unterscheidet, dass es als freistehendes
Wandelement 2 ausgebildet ist, wobei anstelle der Rückwand 32 (1)
eine innerhalb des Wandelements 2 der 4 liegende Tragwand 33 vorgesehen
ist, die aus Material einer hohen spezifischen Dichte besteht, vorzugsweise aus
Glas. Auf der einen Seite der Tragwand 33 befindet sich
eine lufttechnische Einrichtung, so wie sie in der 1 beschrieben
wurde. Es gelten daher sämtliche
vorstehenden Ausführungen
auch für
das Ausführungsbeispiel
der 4 entsprechend. Abweichend ist, dass auf der anderen
Seite der Tragwand 33 ein flächenförmiges Schallabsorberelement 34 großflächig angeordnet
ist, sodass das Wandelement 2 sehr gute schalldämpfende
Eigenschaften erhält und
daher – aufgestellt
im Raum 1 – beispielsweise für einen
Arbeitsplatz eine Schalldämmfunktion übernimmt.
Die Kombination aus dem Schallabsorberelement 34 und der
schweren Tragwand 33 führt
zu sehr hohen Dämpfungswerten.
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Beim
Ausführungsbeispiel
der 4 ist vorgesehen, dass sich die Luftzuführung 10,
also insbesondere der Querstromventilator 12, durch eine
Aufnahmeöffnung 35 der
Tragwand 33 hindurch erstreckt, sodass er beidseitig der
Tragwand 33 liegt. Die Dicke der Luftzuführung 10 bestimmt
die Dicke des Wandelements 2. Im Übrigen wird auf die vorstehenden
Ausführungen
zu den anderen Ausführungsbeispielen
verwiesen.
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Beim
Ausführungsbeispiel
der 5 gilt entsprechendes, wie bereits im Ausführungsbeispiel
der 4 gesagt, wobei jedoch der Unterschied besteht, dass
zwischen der Tragwand 33 und der lufttechnischen Einrichtung
ebenfalls ein Schallabsorberelement 34 angeordnet ist,
also auf einer Seite der Tragwand 33 sowohl ein Schallabsorberelement 34 als auch
eine lufttechnische Einrichtung liegt und auf der anderen Seite
der Tragwand 33 ein Schallabsorberelement 34 vorhanden
ist. Die Luftzuführung 10 liegt nur
auf der Seite der Tragwand 33, die auch die lufttechnische
Einrichtung aufweist, benötigt
daher keine Aufnahmeöffnung.
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Beim
Ausführungsbeispiel
der 6 ist gegenüber
dem Ausführungsbeispiel
der 5 abweichend vorgesehen, dass auf beiden Seiten
der Tragwand 33 jeweils ein Schallabsorberelement 34 als auch
eine lufttechnische Einrichtung angeordnet sind. Es wird daher auf
die Ausführungen
der vorstehenden Ausführungsbeispiele
entsprechend verwiesen.
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Die 7 verdeutlicht
ein Strömungsbild
des Wandelements 2 im Raum 1, wobei es sich bei
dem Wandelement 2 um ein Ausführungsbeispiel der 1 bis 6 handeln
kann, also alle Ausführungsbeispiele
weisen entsprechende Strömungsbilder
auf, wobei die Anordnungen, die zwei lufttechnische Einrichtungen
besitzen, selbstverständlich
zu beiden Seiten des Wandelements 2 hin entsprechende Strömungsbilder
entwickeln.
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Wird
das Wandelement 2 mit niedriger Leistung gefahren (beispielsweise
500 bis 700 Watt Kühlleistung),
so wird – gemäß 7 – die in
den Raum 1 gelangende, vom Wärmetauscher 14 gekühlte Luft, beispielsweise
mit einer Untertemperatur gegenüber der
Raumluft von 10 K, impulsarm an der Frontfläche (dritter Luftaustritt)
und an den Seitenflächen
(zweite Luftaustritte) ausgeblasen. Auch aus dem oberen Bereich 18,
also an der Stirnkopfwand 19, tritt die gekühlte Luft
impulsarm aus. Die niedrige Leistung wird dadurch erzielt, dass
der Volumenstrom, der von der Luftzuführung 10 gefördert wird,
entsprechend klein ist. Im Falle eines Ventilators 11 beziehungsweise Querstromventilators 12 läuft dieser
mit nur geringer Drehzahl. Aufgrund der relativ hohen Temperaturdifferenz
der ausgestoßenen
Luftströme
fallen diese im Bereich des Wandelements 2 nach unten.
Sie vermischen sich mit der warmen Raumluft und reduzieren dadurch
ihre Luftgeschwindigkeit und ihre Untertemperatur. Am Boden bildet
sich eine Quelllüftung 36 mit
geringem Temperaturgradienten gleichmäßig in einer Aufenthaltszone 37 des
Raumes 1 verteilt aus.
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Wird
die Leistung des Wandelements 2 erhöht, beispielsweise auf eine
mittlere Kühlleistung von
etwa 800 bis 1000 Watt, indem die Luftzuführung einen höheren Volumenstrom
liefert, insbesondere die Drehzahl des Ventilators 11 beziehungsweise Querstromventilators 12 erhöht wird,
so ergibt sich das Strömungsbild
der 8. Ein wesentlicher Anteil der in den Raum 1 eintretenden
Luft strömt
aus dem ersten Luftaustritt 20 aus. Die Volumenströme der austretenden
Luft bezüglich
der Luftaustritt 23 und 24 sind kleiner. Die mittels
des Wärmetauschers 14 gekühlte Luft,
die aus dem Luftaustritt 20 austritt, dringt vorzugsweise
bis an die Decke 5 des Raumes 1 vor und beispielsweise
cirka 50 bis 70 cm in den Raum 1 ein und vermischt sich
mit der dort vorhandenen Raumluft und strömt zusammen mit den Luftströmen 28 und 29 mit
entsprechend geringerer Untertemperatur als breite Schicht vor dem
Wandelement 2 in die Aufenthaltszone 37. Es bildet
sich dabei im Bereich des Bodens 4 eine hohe Schicht kühler Zuluft
aus, die sich gleichmäßig als
Quelllüftung 36 in
der Aufenthaltszone 37 verteilt. Die aus dem ersten Luftaustritt 30 austretende
Mischluftströmung 38 baut
sich – im
Zuge ihres Weges – in
die Aufenthaltszone 37 somit impulsmäßig ab, sodass sie in eine
Quelllüftung 36 übergeht.
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Die 9 verdeutlicht
eine weitere Leistungssteigerung beim Wandelement 2, beispielsweise
bis auf eine Kühlleistung
von 1000 bis 1200 Watt. Dies wird dadurch erzielt, dass die Luftzuführung 10 eine
weitere Steigerung des Volumenstroms vornimmt, beispielsweise dass
eine höhere
Drehzahl des Ventilators 11 beziehungsweise Querstromventilators 12 vorliegt.
Die Folge ist, dass ein großer
Teil des in den Raum 1 eintretenden Luft über die
Decke 5 in den Raum 1 eintritt, das heißt, der
aus dem Luftaustritt 20 austretende Luftstrom 30,
der durch die erwähnten
Luftleitelemente 21 zusätzlich
verwirbelt wird, tritt als starke Mischluftströmung 38 nach oben
in den Raum 1 ein, derart, dass sich die Untertemperatur
in der sich im Bereich der Decke 5 ausbildenden Mischzone 39 abbaut.
Dies erfolgt bis oberhalb der Aufenthaltszone 37 und gegebenenfalls
sogar über
diese hinaus, wobei die vorliegende Mischluftströmung 38 die sich dort
aufhaltenden Personen jedoch nicht belastet, da die Mischzone 39 oberhalb der
Personen liegt. Die Eindringtiefe kann beispielsweise 1 bis 2 m
oder mehr betragen. Dann strömt
die Luft in breiter Schicht, zusammen mit den Luftströmen 28 und 29,
nach unten in die Aufenthaltszone 37 als Quelllüftung 36 und
verteilt sich dort gleichmäßig.
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Aus
alledem wird deutlich, dass das erfindungsgemäße Wandelement 2 mit
gegebenenfalls integriertem Schallabsorber ein Strömungskonzept aufweist,
das mehrere Strömungsformen
umfasst, wobei je nach Lastzustand eine entsprechende Strömungsform
ausgebildet wird, im Aufenthaltsbereich des Raumes jedoch stets
eine ruhige, nicht als störend
empfundene Quelllüftung
vorliegt. Frontflächen, Seitenflächen und
auch der Kopf des Wandelements 2 als auch – in bestimmten
Betriebszuständen – die Decke
des Raumes werden aktiv zur optimalen Einbringung von kühler Zuluft
in die Aufenthaltszone des Raumes genutzt. Die Strömungsform
wechselt je nach Lastzustand von einer reinen Quellströmung insbesondere
durch die obere Ausblasfläche
in eine Misch-/Quellströmung.
Die Mischungswirkung kann dabei durch Luftleitelemente am Kopfende
des Wandelements optimiert werden. Durch die hohe induktive Strömung wird
ein thermischer Kurzschluss und damit eine Leistungsminderung wirksam
unterbunden. Bei einer Raumtemperatur von 26° kann eine Kühlleistung bis zu 1200 Watt
erzielt werden. Sitzt ein Nutzer direkt an der Stirnseite des Wandelements,
so kann diese durch Einbringen eines Strömungswiderstands luftmindernd
oder auch luftdicht verschlossen werden, sodass Zugerscheinungen
wirksam verhindert sind. Eine individuelle Anpassung an die Gestaltung
des Raumes, beispielsweise an eine Bürolandschaft, ist somit möglich. Die
Aufenthaltszone vor dem Wandelement kann bei einem Mindestabstand von
500 mm auch bei sehr hohen Kühlleistungen ohne
störende
Zugerscheinungen genutzt werden. Durch einen individuellen Eingriff
des Nutzers auf Volumenstrom (insbesondere Ventilatorstufe) und
Ausblastemperatur (insbesondere Sollwertstelle des Wärmetauschers)
ist eine hohe Akzeptanz gewährleistet.
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Nach
weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung
kann auch vorgesehen sein, dass sich das Wandelement bis zur Decke des
Raumes erstreckt, dass also zwischen der Oberseite des Wandelements
und der Decke kein Abstand besteht. Dies ist bei allen Ausführungsbeispielen
der Figuren alternativ möglich.
In einem solchen Falle befindet sich der erste Luftaustritt 20 nicht
an der Stirnseitenwand 22 des jeweiligen Wandelements 2,
sondern weiterhin im oberen Bereich 18, jedoch in der Zone
der Frontwandfläche 25 und
zwar oberhalb des dritten Luftaustritts 24.
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Beim
Ausführungsbeispiel
der 3 liegt aufgrund des Gehäusevorsprungs 27 ein
Einbau in eine Raumbegrenzungsfläche 3 vor,
sofern kein Gehäusevorsprung 27 vorgesehen
ist, sowie dies bei dem Ausführungsbeispiel
der 3 der Fall ist, ist ein Anbau möglich.
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Der
Wärmetauscher
ist bei bestimmten Ausführungsbeispielen
vorzugsweise ca. 1 m hoch und weist eine Breite von etwa 700 mm
auf. Trotzdem können
die erwähnten
Leistungswerte erzielt werden. Bei einer Länge von ca. 1 m oder dergleichen kann
der Wärmetauscher
dann kleiner als die Hälfte der
Höhe des
Wandelements sein.
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Insgesamt
ist für
alle Ausführungsbeispiele, wie
vorstehend auch bereits erläutert,
wichtig, dass die aus dem Wandelement 1 jeweils ausströmenden Luftströme 28, 29 und 30 – unabhängig von
der gefahrenen Leistung – nach
ihrem Ausströmen
in mehr oder weniger großem
Abstand von dem Wandelement zur Quellströmung werden, auch wenn sie – nach dem
Ausströmen
aus dem Wandelement 2 – zunächst eine
Mischluftströmung
darstellen. In der Aufenthaltszone 37 ist stets eine Quellluftströmung vorhanden.
Das in diesem Absatz Gesagte gilt für alle Ausführungsbeispiele der Anmeldung.