DE1114022B - Klimaanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für vielräumige Gebäude, bei der aufbereitete Primärluft und ein klimatisierendes Wärmeaustauschmittel von einer Zentralstelle einer Anzahl von mit Wärmeaustauschern versehenen Klimageräten zugeführt werden, in denen die Primärluft über den Wärmeaustauscher hinweg einen sekundären Raumluftstrom ansaugt und mit diesem zum Abströmen gebracht wird.

Es ist bereits eine Klimaanlage für vielräumige Gebäude bekannt, bei der die aufbereitete Luft von einer Hauptstation mit großer Geschwindigkeit und hohem statischem Druck durch kleine Leitungen in die in den zu klimatisierenden Räumen aufgestellten Klimageräte geliefert wird. Jedes Klimagerät besteht aus einem Wärmeaustauscher, durch den je nach den außerhalb des Gebäudes herrschenden Temperaturen warmes oder kaltes Wasser geleitet wird. Der Strom aufbereiteter Primärluft (kalt oder warm) wird von der Hauptstation in das Klimagerät mit solcher Geschwindigkeit eingeführt, daß ein sekundärer Strom von Raumluft induziert oder mitgerissen wird, der am Wärmeaustauscher des Klimagerätes vorbeiströmt und dann mit dem Primärstrom gemischt wird. Diese Mischung der Ströme wird dann zur Kühlung oder Heizung in den Raum hineingeleitet.

Diese Anlagen arbeiten zwar als Klimagerät für vielräumige Gebäude bisher am besten, doch sind sie etwas kostspielig in der Installation, da sie für die Rohr- und Leitungsinstallationen viel Facharbeit erfordern. Da praktisch zu jedem Klimagerät von den Steigleitungen gesonderte Luft- und Wasserleitungen verlegt werden müssen und da sowohl für Luft als auch für Wasser eine große Anzahl von Steigleitungen vorgesehen werden muß, um die einzelnen Klimageräte zu beliefern, erfordert die Installation sehr hohe Materialkosten.

Die Hauptaufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer nach dem Induktionsprinzip arbeitenden Klimaanlage, bei der diese Nachteile vermieden werden und die Installationskosten wesentlich herabgesetzt werden können.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine Mehrzahl von in einem Geschoß befindlichen Wärmeaustauschern über ein durchgehendes Rohrsystem in Reihe geschaltet und mit unabhängig voneinander arbeitenden Reglern versehen sind, mit denen die Menge der an den einzelnen Wärmeaustauschern vorbeiströmenden Sekundärluft eingeregelt wird.

Eine vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, daß jeder der Wärmeaustauscher aus einer Mehrzahl von parallel geschalteten Rohren besteht.

Klimaanlage

Anmelder:

Carrier Corporation, Syracuse,
N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,
Hamburg 36, Neuer Wall 41

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 13. Januar 1956 (Nr. 559 061)
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Carlyle Martin Ashley, Fayetteville, N. Y. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

Nach der Erfindung ist jeder der Wärmeaustauscher zweiteilig ausgebildet und so am Zu- und Abfluß angeschlossen, daß zunächst die ersten Teile aller Wärmeaustauscher und anschließend in Gegenrichtung die übrigen Teile aller Wärmeaustauscher durchströmt werden.

Eine weitere vorzugsweise Ausführung des Erfindungsgegenstandes wird darin gesehen, daß die Drosselklappenanordnung so ausgebildet ist, daß sie unter Konstanthaltung der gesamten Sekundärluftmenge bei Änderung der an den einzelnen Wärmeaustauschern vorbeiströmenden Sekundärluftmenge die über einen umgehenden Nebenpfad strömende Sekundärluftmenge entgegengesetzt ändert.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine geschnittene Ansicht eines Klimagerätes nach der Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht mehrerer in Reihe geschalteter Klimageräte,

Fig. 3 eine schematische Darstellung von Wärmeaustauschern benachbarter Klimageräte zur Erläuterung ihrer Zusammenschaltung und

Fig. 4 eine der Fig. 3 ähnliche schematische Darstellung mit einem abgewandelten Wasserkreislauf für benachbarte Klimageräte.

Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Klimagerät besteht aus einem oberen Hohlkörper 50, der in zwei untereinanderliegende Kammern 56 und 57 unterteilt ist.

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Der oberen Kammer 56 wird über eine Leitung 12 aufbereitete Primärluft mit verhältnismäßig hohem statischem Druck zugeführt, die über eine Drosselklappenanordnung 58 in die untere Kammer 57 gelangt und von dort über Düsenkörper 75 austreten kann, wobei sekundäre Raumluft mitgerissen wird. Die oberen Kammern 56 der nebeneinander aufgestellten Klimageräte 13 sind über Leitungen 95 miteinander verbunden.

Unter dem Hohlkörper 50 eines jeden Klimagerätes 13 ist ein Wärmeaustauscher 15 für die sekundäre Raumluft und eine weitere Drosselklappenanordnung 80 an der Abströmseite des Wärmeaustauschers angeordnet, um den Durchfluß der Sekundärluft zu regeln.

Die Drosselklappe 80 ist vorzugsweise auf einem Zapfen 81 an den Stirnwänden 61 des Klimagerätes 13 gelagert. Die Betätigung der Drosselklappe wird nachfolgend ausführlicher beschrieben. Gewünschtenfalls kann eine zweite Drosselklappe 82 am entgegengesetzten Ende des Wärmeaustauschers 15 angeordnet und auf einem Zapfen 83 an den Stirnwänden 61 gelagert werden. Bei Verwendung einer zweiten Drosselklappe 82 ist diese vorzugsweise über ein Gestänge 84 mit der Drosselklappe 80 so verbunden, daß beide Klappen gleichsinnig geöffnet und geschlossen werden können. Die Drosselklappen lassen sich manuell mit dem Handgriff 85 bedienen, doch kann gewünschtenfalls auch ein automatischer Regler hierfür vorgesehen sein, der die Klappen beispielsweise in Abhängigkeit von der Temperatur der in das Gerät einströmenden Sekundärluft einstellt. Bewegt man die Klappen 80 aus ihrer Normalstellung auf den Wärmeaustauscher 15 zu, wird hierdurch die am Wärmeaustauscher vorbeiströmende Sekundärluftmenge vermindert und ein im Gehäuse 51 vorgesehener Nebenpfad 86 geöffnet, über den Sekundärluft in das Gerät hineingesaugt wird, die dann, ohne den Wärmeaustauscher 15 zu beaufschlagen, mit der Primärluft abgeblasen wird.

An den Stirnwänden 61 sind dreieckförmige Halterungen 88 befestigt, von denen die Wärmeaustauscher 15 getragen werden. Vorzugsweise ist der Wärmeaustauscher 15, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, unterhalb der Düsenkörper 75 und des Hohlkörpers 50 etwas schiefwinklig zum Gerät angeordnet. Unter dem untersten Abschnitt des Wärmeaustauschers kann, falls erwünscht, eine Schüssel 89 zum Auffangen des Kondensates angeordnet werden.

Das Gehäuse 51 kann einen Deckel 90 mit Auslaß 53 und eine abnehmbare Vorderwand 91, die das Vorderteil des Gerätes und die Stirnwände überdeckt, aufweisen. Die Nebenöffnung 86 kann in der Platte 91 oder, falls erwünscht, auch am Rand der Kondensatschale 89 angeordnet werden. Innerhalb des Gehäuses kann auch als Teil der Gehäuseplatte 91 ein Flansch 92 angeordnet werden, der als Anschlag für die Drosselklappe 80 dient.

Es wurde zuvor beschrieben, wie das Wärmeaustauschmittel den Wärmeaustauschkörpern 15 der Raumgeräte zugeführt wird. Bei der Erfindung ist zu beachten, daß das klimatisierende Strömungsmittel tatsächlich nacheinander einer Reihe von Wärmeaustauschern von Einzelgeräten zugeführt wird, die in einem zu klimatisierenden Flügel eines Gebäudes angeordnet sind.

In der Fig. 3 ist schematisch dargestellt, wie die Wärmeaustauscher benachbarter Geräte angeschlossen werden können. Wie dargestellt, ist jeder Wärmeaustauscher 15 in zwei Abschnitte unterteilt, wobei der erste Wärmeaustauscher aus den Abschnitten 100 und 101 und der zweite Wärmeaustauscher aus den Abschnitten 102 und 103 besteht. Vorzugsweise besteht jeder Abschnitt aus zwei oder mehr Rohrstücken 104, von denen die Rohre 104 des Abschnittes 100 mit der Zuleitung 30 verbunden sind. Über eine Verbindungsleitung 105 ist der Abschnitt 100 mit dem Abschnitt 102 eines zweiten Gerätes verbunden. Der Abschnitt 102 des zweiten Gerätes ist mit einem Rohrbogen 106 an den zweiten Abschnitt 103 des zweiten Gerätes angeschlossen. Der Abschnitt 103 des zweiten Gerätes ist wiederum über eine Leitung 107 mit dem Abschnitt 101 des ersten Gerätes verbunden. Der Abschnitt 107 steht dann letztlich wieder über die Leitung 31 mit der Rückflußleitung 32 in Verbindung.

Somit strömt das klimatisierende Strömungsmittel von der Versorgungssteigeleitung 29 über die Leitung 30 zum Abschnitt 100 des ersten Gerätes und dann über die Leitung 105 zum Abschnitt 102 des zweiten Gerätes. Vom zweiten Abschnitt 102 des zweiten Gerätes fließt das Strömungsmittel über den Rohrbogen 106 zum Abschnitt 103 des zweiten Gerätes, von dort über die Leitung 107 zum Abschnitt 101 des ersten Gerätes und von dort über die Leitung 31 zur Rückflußleitung 32 zurück.

In der Fig. 4 ist schematisch eine abgewandelte Ausführungsform der Wärmeaustauscher 15 von Raumgeräten dargestellt. Bei dieser Ausführungsform besteht jeder Wärmeaustauscher aus einem vorderen Verteiler 115 und einer Mehrzahl von Rohren 116, die den vorderen Verteiler 115 mit dem hinteren Verteiler 117 verbinden. Der vordere Verteiler 115 des ersten Gerätes ist mit einer Leitung 30 an die Versorgungssteigleitung 29 angeschlossen. Der hintere Verteiler 117 des ersten Gerätes ist an den vorderen Verteiler 115 eines zweiten Gerätes mit einem Rohr 118 angeschlossen. Der hintere Verteiler 117 des zweiten Gerätes ist über die Leitung 31 an die Rückflußleitung 32 angeschlossen. Es ist zu erwähnen, daß Wärmeaustauscher von beliebig vielen Geräten bei jeder speziellen Installation in solcher Weise zusammengeschlossen werden können. Der Durchfluß des klimatisierenden Strömungsmittels durch die Wärmeaustauscher erfolgt von der Steigleitung 29 und der Anschlußleitung 30 über den vorderen Verteiler 115, die Rohre 116 und den hinteren Verteiler 117 des ersten Gerätes, die Verbindungsleitung 118, den vorderen Verteiler 115, die Rohre 116 und den hinteren Verteiler 117 des zweiten Gerätes zur Leitung 31 und zur Rückflußleitung 32.

Beim Betrieb der Anlage liefert ein Ventilator von der Hauptstation über Steigleitungen und Anschlußleitungen 12 aufbereitete Primärluft zur oberen Kammer 56 des Hohlkörpers 50 eines ersten Klimagerätes 13. Da die obere Kammer 56 des ersten Gerätes mit einer Reihe von weiteren Kammern 56 weiterer Geräte desselben Gebäudetraktes verbunden ist, gelangt die Primärluft von der ersten Kammer auch in die Kammern 56 der übrigen Geräte. Die Primärluft strömt durch die Kammer 56 und über die Drosselanordnung 58 jedes Klimagerätes 13 zur unteren Kammer 57 des Gerätes, in der mit HiKe der Drosselanordnung 58 ein gewünschter statischer Druck eingestellt wird. Aus der Kammer 57 werden dann über die Düsenkörper 75 mit zuvor festgelegter Strömungsgeschwindigkeit Luftstrahlen abgeblasen. Die durch

die Düsenkörper 75 abgeblasene Primärluft saugt Sekundärluft an aus dem Raum, in dem das Gerät aufgestellt ist. Diese Sekundärluft strömt über die öffnung 52 ein und streicht dann unter entsprechendem Wärmeaustausch an dem vom klimatisierenden Strömungsmittel durchflossenen Wärmeaustauscher 15 vorbei. Nachdem der Sekundärluftstrom am Wärmeaustauscher vorbeigeströmt ist, mischt er sich mit der über die Düsenkörper 75 ausströmenden Primärluft. Die Mischung von Primär- und Sekundärluft tritt über den Auslaß 53 in den zu klimatisierenden Raum ein.

Das dem Wärmeaustauscher 15 zugeführte klimatisierende Strömungsmittel ist je nach den außerhalb des Gebäudes herrschenden, jahreszeitlich bedingten Temperaturen entweder Heiß- oder Kaltwasser. Wie Fig. 3 zeigt, durchströmt das Strömungsmittel zunächst ein erstes Gerät, daran anschließend zweimal ein zweites benachbartes Gerät und dann ein zweites Mal das erste Gerät, um über die Leitungen 31 und 32 zur Aufbereitungsvorrichtung zurückzukehren. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ergibt sich für das Strömungsmedium nur ein einfacher Durchlauf durch die Wärmeaustauscher, worauf es dann über die Leitung 31 und die Rückflußleitung 32 zur Aufbereitungsvorrichtung zurückkehrt.

Es ist noch zu beachten, daß keinerlei Versuche unternommen wurden, um die Menge der durch die Wärmeaustauscher 15 hindurchströmenden klimatisierenden Strömungsmittel zu ändern. Statt dessen wird mit der Drosselanordnung 80 eines jeden Gerätes die Menge der durch den Wärmeaustauscher hindurchströmenden Sekundärluft eingestellt. Die Drosselanordnung 80 kann von einer im Raum anwesenden Person nach Wunsch von Hand eingestellt werden, oder aber es kann auch eine automatische Regelung vorgesehen werden, mit der in dem von dem Gerät klimatisierten Raum eine gewünschte, gegebenenfalls vom Luftfeuchtigkeitsgehalt abhängig gemachte Temperatur aufrechterhalten wird.

Wenn auch bei der vorstehenden Beschreibung der Erfindung von einer Mehrzahl von nebeneinander in einem Gebäudetrakt angeordneten Wärmeaustauschern ausgegangen wurde, so ist es doch selbstverständlich, daß auch in dem Gebäudetrakt ein einziger großer Wärmeaustauscher angeordnet werden kann, der mit Trennwänden in Abschnitte unterteilt ist, die getrennten Geräten entsprechen. Falls erforderlich, können Drosselabschnitte vorgesehen sein, um den Durchfluß der Sekundärluft durch die Wärmeaustauscher zu regeln.

Durch die Erfindung wird eine nach dem Induktionsprinzip arbeitende Klimaanlage geschaffen, bei der sich die Gesamtinstallationskosten ganz erheblich vermindern lassen, so daß beispielsweise 15 bis 20% der bisher erforderlichen Kosten eingespart werden können. Bei einer Temperaturregelung mit der Sekundärluft werden die Kosten für die in jedem Raum angeordneten, von den Anwohnern zu bedienenden Regler erheblich vermindert gegenüber den Kosten, die entstehen, wenn der Wasserdurchfluß durch die Wärmeaustauscher geregelt werden soll. Die Kosten des Wasserleitungssystems vermindern sich ebenfalls erheblich, da keine Querschnittverringerungen und entsprechenden Wasserdruckabfälle auftreten und somit kleinere Rohre verwendet werden können, in denen das Wasser energiesparend mit größerer Geschwindigkeit umlaufen kann. Ferner sind auch im Wasserkreislauf keine Regelventile erforderlich. Große Ersparungen ergeben sich ferner bezüglich der Arbeits- und Materialkosten, da die Wärmeaustauscher der verschiedenen Geräte einfach und billig miteinander verbunden werden können. Ein weiterer Vorteil, der sich aus der Regelung der am Wärmeaustauscher vorbeiströmenden Sekundärluft ergibt, besteht darin, daß sich die Leistung des Wärmeaustauschers von etwa 0 bis 100% einregeln läßt.

Obwohl vorstehend nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben wurde, versteht es sich, daß die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, sondern im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden können.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Klimaanlage für vielräumige Gebäude, bei der aufbereitete Primärluft und ein klimatisierendes Wärmeaustauschmittel von einer Zentralstelle einer Anzahl von mit Wärmeaustauschern versehenen Klimageräten zugeführt werden, in denen die Primärluft über den Wärmeaustauscher hinweg einen sekundären Raumluftstrom ansaugt und mit diesem zum Abströmen gebracht wird, da durch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von in einem Stockwerk befindlichen Wärmeaustauschern über ein durchgehendes Rohrsystem in Reihe geschaltet und mit unabhängig voneinander arbeitenden Reglern (80 bis 85) versehen sind, mit denen die Menge der an den einzelnen Wärmeaustauschern (15) vorbeiströmenden Sekundärluft eingestellt wird.

2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Wärmeaustauscher aus einer Mehrzahl von parallel geschalteten Rohren (104,116) besteht.

3. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Wärmeaustauscher (15) zweiteilig ausgebildet und so am Zu- und Abfluß (29, 32) angeschlossen ist, daß zunächst die ersten Teile (100,102) aller Wärmeaustauscher (15) und anschließend in Gegenrichtung die übrigen Teile aller Wärmeaustauscher (103,101) durchströmt werden (Fig. 4).

4. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappenanordnung (80 bis 85) so ausgebildet ist, daß sie unter Konstanthaltung der gesamten Sekundärluftmenge bei Änderung der an den einzelnen Wärmeaustauschern (15) vorbeiströmenden Sekundärluftmenge die über einen umgehenden Nebenpfad (86) strömende Sekundärluftmenge entgegengesetzt ändert.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 363 294, 2 567 758.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 109 689/88 9.