DE19610518C1 - Kühlvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung, insbesondere zum Kühlen von Raumluft.

In Räumen mit einem hohen Wärmeaufkommen ist eine Kühlung der Raumluft auf eine von den Personen, die sich in dem jeweiligen Raum aufhalten, als angenehm empfundene Temperatur erforderlich. Das Wärmeaufkommen derartiger Räume, wie beispielsweise Büroräume, öffentliche Räume, Industrieräume, Verkaufsräume und dergleichen, resultiert dabei zum einen aus einem inneren Wärmeaufkommen durch elektrische Geräte, EDV-Einrichtungen, Beleuchtung, aber auch durch die sich in diesem Raum aufhaltenden Personen oder zum anderen durch äußeres Wärmeaufkommen, wie beispielsweise Sonneneinstrah­ lung. Zur Kühlung von Raumluft sind Kühlvorrichtungen bekannt, bei denen Luft über einen kühlmitteldurchflossenen Wärmetauscher ge­ lenkt und in den zu kühlenden Raum geleitet wird.

Eine solche Vorrichtung ist in der WO 94/24491 A1 beschrieben. Die darin genannte Vorrichtung zum Kühlen von Raumluft weist eine an der Decke eines zu kühlenden Raums angeordnete Kühlkammer auf. Die Kühlung der Luft erfolgt über eine in der Kühlkammer befindliche Kühl­ schlange, in der sich ein Kühlmedium befindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlvorrichtung kom­ pakter Bauform mit verbessertem Wärmeaustausch bereitzustellen. Insbesondere soll die Kühlvorrichtung auch nachträglich einfach instal­ lierbar sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Kühlvorrichtung, insbesondere für Raumluft, mit einer ersten Kühlkammer und mit einer zweiten Kühl­ kammer vorgeschlagen, die durch eine Trennwand derart voneinander getrennt sind, daß sie hintereinanderfolgend von einem zu kühlenden Luftstrom durchströmt werden, der von einem Gebläse durch ein die Kühlkammern verbindendes, den Luftstrom leitendes Luftströmungsge­ häuse gefördert wird und mit einem Wärmetauscher, der sich über die erste und die zweite Kühlkammer erstreckt, wobei der zu kühlende Luftstrom den Wärmetauscher im Kreuz-Gegenstrom durchströmt.

In der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung wird somit die zu kühlende Luft zweimal über den kühlmitteldurchflossenen Wärmetauscher geleitet, und zwar im Kreuzstromprinzip. Dies bedeutet, daß die Luft zuerst an einem bezogen auf den Kühlmittelfluß flußabwärts gelegenen ersten Abschnitt des Wärmetauschers, der in einer ersten Kühlkammer ange­ ordnet ist, abgekühlt wird, daraufhin von der ersten Kühlkammer in eine zweite Kühlkammer geleitet wird, wo ein zweiter Abschnitt des Wärmetauschers angeordnet ist, der flußaufwärts liegt und somit küh­ ler ist als der erste Abschnitt. In dieser zweiten Kühlkammer wird die Luft noch weiter abgekühlt, bevor sie in den Raum zurückgeleitet wird. Die Wärmeübertragung erfolgt somit im Gegenstromprinzip.

Trotz zweistufigem Abkühlen der Luft ist erfindungsgemäß nur ein Wärmetauscher erforderlich. Dies gestattet eine kompakte Bauform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung. Durch die zweimalige Umströ­ mung des Wärmetauschers im Kreuz-Gegenstromprinzip liegt erfindungsge­ mäß auch ein besonders effektiver Wärmeaustausch vor.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Gebläse in dem Luft­ strömungsgehäuse angeordnet. Durch diese erfindungsgemäße Anord­ nung wird die zu kühlende Luft durch die erste Kühlkammer von dem Gebläse angesaugt und durch das Luftströmungsgehäuse in die zweite Kühlkammer weitergeleitet, um von dort wieder in den zu kühlenden Raum geleitet zu werden.

Vorteilhafterweise weist das Luftströmungsgehäuse eine im wesentli­ chen halbzylindrische Form auf. Dadurch wird eine strömungsgünstige Beförderung der Luft ermöglicht.

Um einen geräuscharmen Betrieb zu ermöglichen, weist das Luftströ­ mungsgehäuse in weiterer Ausgestaltung der Erfindung schalldämp­ fende Mittel auf. Dabei kann es sich um eine schalldämpfende Perfora­ tion und/oder eine schalldämpfende Ummantelung handeln.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Gebläse ein Quer­ stromgebläse.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist an Lufteintritts- und Aus­ trittsöffnungen der Kühlvorrichtung mindestens ein Luftleitelement vorgesehen. Durch dieses Luftleitelement kann der Luftstrom so gelei­ tet werden, daß eine möglichst zugfreie Raumkühlung gewährleistet wird. Des weiteren kann durch entsprechende Einstellung des Luftleite­ lements dafür gesorgt werden, daß die aus der zweiten Kühlkammer austretende gekühlte Luft von der Eintrittsöffnung der ersten Kühl­ kammer weggeleitet wird, um nicht sofort wieder in die Kühlvorrich­ tung hineingesogen zu werden. Vorteilhafterweise ist das mindestens eine Luftleitelement ein Lamellengitter.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Außenabmessungen der Kühlvorrichtung dem Rastermaß einer Deckenplatte für eine abge­ hängte Raumdecke angepaßt. Durch die Integration der erfindungsge­ mäßen Kühlvorrichtung in eine insbesondere standardisierte Decken­ platte gestaltet sich der Einbau in einen zu kühlenden Raum besonders einfach. Insbesondere wird durch diese erfindungsgemäße Maßnahme eine nachträgliche Ausstattung des zu kühlenden Raums mit der erfin­ dungsgemäßen Kühlvorrichtung erleichtert.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung in schematischer Querschnittsdarstellung.

Die in der Figur dargestellte erfindungsgemäße Kühlvorrichtung 1 um­ faßt eine erste Kühlkammer 10, eine zweite Kühlkammer 20 und einen kühlmitteldurchflossenen Wärmetauscher 30. Die erste Kühlkammer 10 und die zweite Kühlkammer 20 sind benachbart und aneinandergren­ zend angeordnet, jedoch durch eine Trennwand 12 voneinander ge­ trennt. Der Wärmetauscher 30 ist so angeordnet, daß er sich durch die Trennwand 12 hindurch über beide Kühlkammern 10, 20 erstreckt, wobei er mit einem ersten Abschnitt 31 in der ersten Kühlkammer 10 und mit einem zweiten Abschnitt 32 in der zweiten Kühlkammer 20 angeordnet ist. Der Wärmetauscher 30 ist in dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel ein Lamellen-Wärmetauscher mit einer mäandrieren­ den Kühlmittelleitung 34. Der Wärmetauscher 30 ist so angeordnet, daß der Fluß des Kühlmittels in der Kühlmittelleitung 34 (veranschaulicht durch den Pfeil F) von der zweiten Kühlkammer 20 zur ersten Kühl­ kammer 10 hin verläuft. Das bedeutet, daß der zweite Abschnitt 32 des Wärmetauschers 30 in der zweiten Kühlkammer 20 kühler ist als der erste Abschnitt 31 in der ersten Kühlkammer 10.

Die beiden Kühlkammern 10, 20 weisen jeweils eine Lufteintrittsöff­ nung 11, 21 und eine Luftaustrittsöffnung 13, 23 auf, die derart paral­ lel zur Ausdehnung des Wärmestauschers 30 angeordnet ist, daß der Luftströmungsweg in den Kühlkammern 10, 20 senkrecht zur Fläche des Wärmetauschers 30 verläuft.

Über der ersten und zweiten Kühlkammer 10, 20 ist ein Luftströ­ mungsgehäuse 60 angeordnet, das eine im wesentlichen halbzylindri­ sche Form aufweist. Durch das Luftströmungsgehäuse 60 ist die Aus­ trittsöffnung 13 der ersten Kühlkammer 10 mit der Eintrittsöffnung 21 der zweiten Kühlkammer 20 verbunden. In dem Luftströmungsgehäuse 60 ist in dem Luftströmungsweg zwischen den beiden Kühlkammern 10, 20 ein Querstromgebläse 50 angeordnet, durch welches Luft durch die erste Kühlkammer 10 angesogen, durch das Luftströmungsgehäuse 60 zur zweiten Kühlkammer 20 geblasen und durch die Luftaustrittsöff­ nung 23 der zweiten Kühlkammer 20 ausgestoßen werden.

Um einen geräuscharmen Betrieb zu gewährleisten, ist das Luftströ­ mungsgehäuse 60 an seiner Außenseite mit einer Dämmschicht 70 versehen.

Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung 1 ist in dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel in eine Raumdecke integriert. Dazu ist die erfindungs­ gemäße Kühlvorrichtung 1 mittels Halterungselementen 82, 83 an ei­ ner abschnittsweise dargestellten Deckenplatte 80 derart eingesetzt, daß sie mit der Lufteintrittsöffnung 11 der ersten Kühlkammer 10 und der Luftaustrittsöffnung 23 der zweiten Kühlkammer 20 zu einem zu kühlen­ den Raum 90 weist. Raumseitig weist die Kühlvorrichtung 1 ein Lamel­ lengitter 40 mit einem ersten Abschnitt 41 und einem zweiten Ab­ schnitt 42 auf, wobei der erste Abschnitt 41 des Lamellengitters 40 der ersten Kühlkammer 10, der zweite Abschnitt 42 der zweiten Kühl­ kammer 20 zugeordnet ist. Durch die Lamellen des Lamellengitters 40 kann der raumseitige Luftstrom gelenkt werden.

Im Betrieb der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 1 wird durch eine Rotation des Querstromgebläses 50 in Richtung des eingezeichneten Pfeiles R Luft aus dem Raum 90 durch den ersten Abschnitt 41 des Lamellengitters 40 und die Lufteintrittsöffnung 11 in die erste Kühl­ kammer 10 gesaugt (Pfeile L1). In der ersten Kühlkammer 10 streicht die angesaugte Luft über den ersten Abschnitt 31 des Wärmetauschers 30 und wird somit abgekühlt. Danach wird die Luft im Sinne der Pfeile L2 und L3 von dem Querstromgebläse 50 durch das Luftströmungsge­ häuse 60 befördert und in die zweite Kühlkammer 20 geblasen. Dort streicht die Luft über den zweiten Abschnitt 32 des Wärmetauschers 30 und wird dort weiter abgekühlt. Wie vorstehend beschrieben, wird die Luft somit zweimal im Kreuzstromprinzip über den Wärmetauscher 30 geleitet, die Wärmeübertragung erfolgt im Gegenstromprinzip. Daran anschließend wird die gekühlte Luft durch die Luftaustrittsöffnung 23 und den zweiten Abschnitt 42 des Lamellengitters 40 in den Raum 90 zurückgeblasen. Die Lamellen des Lamellengitters 40 sind dabei so eingestellt, daß die im Sinne der Pfeile L4 austretende Luft von der Lufteintrittsöffnung 11 der ersten Kühl­ kammer 10 weggeleitet wird, wodurch vermieden wird, daß diese Luft sofort wieder in die Kühlvorrichtung 1 hineingesaugt wird. Darüber hin­ aus werden die Lamellen des Lamellengitters 40 so eingestellt, daß eine möglichst zugfreie Kühlung des Raums 90 erfolgt.

Um eine Verschmutzung der Kühlvorrichtung 1, insbesondere des Wärmetauschers 30, aber auch des Lamellengitters 40 und des Luft­ strömungsgehäuses 60 entgegenzuwirken, kann das Querstromgebläse 50 in periodischem Wechsel betrieben werden, wobei zur Wahrung der erfindungsgemäßen zweistufigen Kühlung die Perioden des Gegenrich­ tungsbetriebs vorteilhafterweise kürzer gehalten werden als die Peri­ oden des vorstehend beschriebenen Normalbetriebs.

Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Kühlvorrichtung zeich­ net sich durch eine kompakte Bauform aus und kann mit oder ohne abgehängte Zwischendecke verwendet werden. Bei einer Integration der Kühlvorrichtung in eine Deckenplatte für standardisierte Deckenelemente ist ein einfacher Einbau, auch zu einem späteren Zeit­ punkt, möglich. Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung kann individuell ein- und ausgeschaltet werden. Sie kann auch in ihrer Leistung durch Drehzahlregulierung oder Steuerung eines Regelventils den in dem zu kühlenden Raum herrschenden Temperaturbedürfnissen angepaßt wer­ den. Erfindungsgemäß wird der kühlmitteldurchflossene Wärmetau­ scher im Gegenstromprinzip ausgenutzt. Da die Luft den Wärmetau­ scher zweimal durchströmt ist der Wärmeaustausch, d. h. der Kühlef­ fekt besonders effektiv.

Als vorteilhaft erweist sich eine sogenannte Tandemausbildung, bei welcher zwei erfindungsgemäße Kühlvorrichtungen spiegelbildlich, also mit voneinander wegweisenden Luftaustritten, angeordnet sind. Vor­ teilhafterweise entspricht die Größe dieser Tandemanordnung im we­ sentlichen den Abmessungen einer Standarddeckenplatte, so daß beim Ausbau einer Zwischendecke anstatt eines Deckenplattenelements eine derartige Tandem-Kühlvorrichtung eingesetzt werden kann. Beträgt die Größe der Standarddeckenplatte 625×1250 mm, so wird für die erfin­ dungsgemäße Kühlvorrichtung beispielsweise eine Abmessung von 300×1200 mm gewählt, was einer Abmessung von 600×1200 mm für die Tandemanordnung entspricht.

Claims (9)

1. Kühlvorrichtung, insbesondere für Raumluft, mit einer ersten Kühlkammer (10) und mit einer zweiten Kühlkammer (20), die durch eine Trennwand (12) derart voneinander getrennt sind, daß sie hintereinanderfolgend von einem zu kühlenden Luftstrom durchströmt werden, der von einem Gebläse (50) durch ein die Kühlkammern (10, 20) verbindendes, den Luftstrom leitendes Luftströmungsgehäuse (60) gefördert wird und mit einem Wär­ metauscher (30), der sich über die erste und die zweite Kühl­ kammer (10, 20) erstreckt, wobei der zu kühlende Luftstrom den Wärmetauscher (30) im Kreuz-Gegenstrom durchströmt.

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (50) in dem Luftströmungsgehäuse (60) angeordnet ist.

3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftströmungsgehäuse (60) eine im wesentlichen halbzylin­ drische Form aufweist.

4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Luftströmungsgehäuse (60) schalldämpfende Mittel (Dämmschicht 70) aufweist.

5. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gebläse (50) ein Querstromgebläse ist.

6. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an Lufteintritts- und Luftaustriftsöffnungen (11, 23) mindestens ein Luftleitelement (Lamellengitter 40) vorgesehen ist.

7. Kühlvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Luftleitelement (Lamellengitter 40) als Lamellengitter ausgebildet ist.

8. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Wärmetauscher (30) eine mäander­ förmige Kühlmittelleitung (34) aufweist, die mit den Wärmeaus­ tausch zum Luftstrom verbessernden Lamellen versehen ist.

9. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Außenabmessungen dem Rastermaß einer Deckenplatte (80) für eine abgehängte Raumdecke angepaßt sind.