DE2358884C3

DE2358884C3 - Klimaanlage

Info

Publication number: DE2358884C3
Application number: DE2358884A
Authority: DE
Inventors: Darwin Gowell DeWitt N.Y. Traver
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1972-12-01
Filing date: 1973-11-27
Publication date: 1982-01-07
Also published as: ZA738690B; JPS5313106B2; FR2209080A1; FR2209080B1; JPS4988346A; AU6242273A; US3867980A; DE2358884A1; CH560361A5; IT1001889B; SE405411B; GB1456022A; BR7309373D0; DE2358884B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Klimatisieren der Luft in einer Anzahl geschlossener Räume bzw. Zonen innerhalb eines Gebäudes, die jeweils eine Außenzone enthalten, die Zuluft mit einer veränderlichen Temperatur benötigt, und eine Kernzone, die Zuluft mit einer konstanten Temperatur benötigt, wobei beide Zuluftströme in Klimazentralen aufbereitet und getrennt zwei Abschnitten einer Luftabgabeeinrichtung zugeführt werden, die eine Ausstoßvorrichtung aufweist, von der ein erster Abschnitt mit dem ersten Abschnitt der Luftabgabeeinrichtung und von der ein zweiter Abschnitt mit dem zweiten Abschnitt der Luftabgabeeinrichtung in Verbindung steht, wobei der zweite Abschnitt der Ausstoßvorrichtung eine Einrichtung zur Regulierung des Volumens der Zuluft für die Kernzone in Abhängigkeit von der Raumtemperatur aufweist.

Derartige Anlagen sind grundsätzlich bekannt (sh. beispielsweise »Sanitär- und Heizungstechnik«, Heft 11/1972, Seiten 790-796). Sie werden als Dual Conduit Systeme bezeichnet, bei denen die Luft zentral aufbereitet wird und zwei Zuluftströme getrennt zu dem betreffenden Raum bzw. der Zone gefördert werden. Dieses Klimasystem wurde entwickelt, um Anwenclungsfälie mit besonders hohen Kühl- und Hei/lasten an den Außenzonen klimatechnisch beherrschen zu können. Der der Außenzone zugeleitete Zuluftstrom kompensiert die Transmissionsverluste, er wird mit konstantem Volumen und variabler Temperatur eingeblasen. Die Lufttemperatur wird in Abhängigkeil von der Außentemperatur geregelt. Die .Sekundärlasten, d. h. die variablen Kühllasten durch Sonneneinstrahlung.

Beleuchtung, Personen und eventuell Maschinen, werden von dem zweiten Luftstrom übernommen, der während des ganzen Jahres mit einer konstanten Temperatur, aber variablem Volumen, in Richtung auf ϊ die Kernzone des Raumes eingeblasen wird. Das Dual Conduit-System wird insbesondere zur Klimatisierung von Schulen, Büros und Krankenhäusern eingesetzt.

Eine Anlage der eingangs beschriebenen Art ist aus der CH-PS 2 93 047 bekannt geworden. 3ei dieser

tu bekannten Anlage werden die beiden Zuluftströme für die Außenzone und die Kernzone in getrennte Abschnitte eines gemeinsamen, in dem Raum angeordneten Luftabgabegehäuses eingeführt und dann über getrennte Ausstoßvorrichtungen an den Raum abgege-

is ben. Das Luftabgabegehäuse ist in Form einer Truhe ausgebildet und am Boden des Raumes angeordnet. Diese Ausführungsform hat den Nachteil, daß sie konstruktiv relativ aufwendig ist und daß da« Luftabgabegehäuse die Benutzungsmöglichkeiten des Raumes einschränkt bzw. in seinen Anordnungsmöglichkeiten innerhalb des Raumes beschränkt ist, wenn es nicht eine Behinderung für die Benutzer des Raumes darstellen soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den

2) konstruktiven Aufwand für die Luftabgabeeinrichtung erheblich zu vermindern und gleichzeitig die Abgabeeinrichtung so zu gestalten, daß sie an jeder Stelle des Raumes angeordnet werden kann, ohne daß sie die Benutzer des Raumes behindert.

jo Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer eingangs beschriebenen Anlage dadurch gelöst, daß die Luftabgabeeinrichtung in der Decke des Raumes montiert ist, daß die Ausstoßvorrichtung mit einer Leitvorrichtung zur Führung der Zuluft mit der

J5 veränderlichen Temperatur entlang der Decke in Richtung auf die Außenzone des Raumes und zur Führung der Zuluft mit der konstanten Temperatur entlang der Decke in Richtung auf die Kernzone versehen ist, und daß der erste Abschnitt der

■to Ausstoßvorrichtung eine Einrichtung zur Sicherung der Volumenkonstanz der ausgestoßenen Zuluft trotz Druckschwankungen im ersten Abschnitt der Luftabgabeeinrichtung aufweist.

Erfindungsgemäß gelingt es auf verblüffend einfache Weise, die vorstehend aufgezeigten Nachteile der Anlagen des Standes der Technik zu vermeiden. Es wird nämlich von einer Luftabgabeeinrichtung Gebrauch gemacht, wie sie in anderer Ausführung für Einkanal-Anlagen bekannt geworden ist (DE-OS 19 53 597), und

ίο diese Abgabeeinrichtung wird mit einfachen Mitteln so umgestaltet, daß sie für die hier in Rede stehende Anlage eines Dual Conduit-Systems verwendbar ist. Dies wird durch die Trennung der Luftabgabeeinrichtung in zwei Abschnitte erreicht, denen jeweils die Zuluftströme getrennt zugeführt werden, und durch die Ausbildung der Ausstoßvorrichtung in einer Weise, daß die Zuluft mit der veränderlichen Temperatur entlang der Decke in Richtung auf die Außenzone des Raumes und die Zuluft mit der konstanten Temperatur entlang der Decke in Richtung auf die Kernzone geführt werden kann.

F.s ist offensichtlich, daß durch die Anordnung der erfindungsgemäß ausgebildeten l.uflabgabccinrichtung in der Decke des Raumes keinerlei Behinderung für die

h"'> Benutzer des Raumes gegeben ist. Darüber hinaus kann die Luftabgiibccinrichtung an verschiedenen Stellen der Decke bzw. des Raumes angeordnet werden, ohne daß sich in irgendeiner Weise (Irrartige Behinderungen

ergeben wurden. Dies ist naturgemäß bei einer in Form einer Truhe am Boden des Raumes angeordneten Luftabgabeeinrichtung nicht der Fall.

Die Erfindung bietet darüber hinaus den Vorteil, daß mit einfachen Mitteln in dem ersten Abschnitt der Ausstoßvorrichtung eine Einrichtung zur Sicherung der Volumenkonstanz der ausgestoßenen Zuluft trotz Druckschwankungen im ersten Abschnitt der Luftabgabeeinrichtung eingebaut werden kann. Hierzu kann einfacherweise die bei einer Luftabgabeeinrichtung für ein Einkanal-System ohnehin vorhandene Einrichtung, insbesondere in Form eines Luftbalges, nutzbar gemacht werden.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Raum in einem Gebäude, dessen Decke mit einer Luftabgabeeinrichtung der erfindungsgemäß ausgebildeten Klimaanlage versehen ist;

F i g. 2 eine schematische Darstellung der Klimaanlage: und

Fig.3 einen Schnitt durch ein in der Decke sines Raumes montierte Luftabgabeeinrichtung.

F i g. 1 zeigt einen Raum 18, der in einer Schule, einem Bürohaus oder einem ähnlichen Gebäude angeordnet sein kann. Der Raum 18 enthält eine Außenwand 20' mit einem darin befindlichen Fenster 20. Der Raum ist desweiteren mit einer Decke 19 versehen. Die Decke 19 besteht aus einer Anzahl Schalldämmplatten und ist als abgehängte Decke ausgebildet.

In dem Raum zwischen der abgehängten Decke und der eigentlichen Raumdecke ist eine Luftabgabeeinrich tung 21 angeordnet, die aufbereitete Luft abgibt, um in dem Raum 18 eine erwünschte Temperatur und Feuchtigkeit zu erzeugen und aufrechtzuerhalten.

F i g. 2 zeigt in schematischer Weise ein Ausführungsbeispiel einer Klimaanlage, der die Luftabgabeeinrichtung 21 zugeordnet ist. Die Anlage 10 enthält mit 12 bezeichnete Klimazentralen und Leitungen 14, 15 zur getrennten Zuführung von zwei Zuluftströmen zu einer Vielzahl von Luftabgabeeinrichtungen 21, die jeweils Räumen 18 zugeordnet sind. Die Klimazentralen 12 können sich im Keller oder auf dem Dach des Gebäudes befinden.

Die Außenzone eines jeden Raumes 18 benötigt Zuluft mit einer veränderlichen temperatur, für die Außenluft oder eine Mischung von Außenluft und Umluft eingesetzt wird, während die Kernzone eines jeden Raumes Zuluft mit einer konstanten Temperatur benötigt, für die au·: den klimatisierten Räumen zurückgeführte und in der Zentrale 12 aufbereitete Luft eingesetzt werden kann. Die Zentrale zum Aufbereiten der Luft mit veränderlicher Temperatur enthält ein Filter 24 zur Entfernung von in der Luft mitgeführten Fremdkörpern, eine Heizvorrichtung 26 zur Erhöhung der Temperatur der umgewälzten Luft sowie einen Kühler 25 zur Entfernung überschüssiger Feuchtigkeit und zum Kühlen der Zuluft je nach Bedarf; diese Teile sind in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet und von einem Gehäuse 28 umgeben. Die Luftströmung über die Wärmeübertrager 25 und 26 wird durch Klappen 59 und 60 geregelt.

Die Klimu/cntrale 12 für die Luft mit konstanter Temperatur enthält ein Filter 30 zur Entfernung von in der Luft mitgeführten Fremdkörpern sowie einen Kühler 31 zur Entfernung überschüssiger Feuchtigkeit und/oder zum Kühlen der Zuluft; diese sind in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet und von einem Gehäuse 32 umgeben. Die Kühler 25 und 31 werden mit Kühlwasser betrieben.

Die Gehäuse 28 und 32 sind durch die Kammer 33 mit dem Abluftgebläse 34 verbunden. Der Einlaß des Ventilators 34 ist mit dem Abluftsammler 40 verbunden, der wiederum mit den Räumen 18 in Verbindung steht, die von der Klimaanlage 10 versorgt werden. Die Abluftmenge ist mit Hilfe von Steuerklappen 35 einstellbar. Die Aufteilung der Abluft auf die Umluftanteile der beiden Klimazentralen erfolgt durch die Steuerklappen 36 bzw. 45. Die Klappen 37 steuern das Volumen der als Fortluft an die Atmosphäre abgegebenen Abluft Das Gehäuse 28 ist mit einem Gebläse 38 verbunden. Eine Leitung 14 führt Zuluft von dem Ventilator 38 zu den zu klimatisierenden Räumen 18.

Das Gehäuse 32 weist zur Steuerung des Außenluftanteils Klappen 46 auf; ähnliche Klappen sind für das Gehäuse 28 vorgesehen. Die Leitung 15 führt Zuluft vom Gebläse 47 zu den zu klimatisierenden Räumen 18. In jeden» der Räume 18 ist eine einzige Luftabgabeeinrichtung 21 angeordnet

Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß die L^ftabgabeeinrichtung 21 relativ dicht an der Außenwand 20' des Raumes 18 liegt Die Leitung 14 ist mit einem ersten Abschnitt 61 der Anfüllkammer 63 der Abgabeeinrichtung verbunden. Die Leitung 15 ist an einen zweiten Abschnitt 62 der Anfüllkammer 63 angeschlossen. Somit wird die Luft, deren Temperatur gemäß den Temperaturänderungen der Umgebungsluft außerhalb des Raumes variiert werden kann, durch den Ausstcßvorrichtungsabschnitt 64 der Einrichtung abgegeben und strömt an der Decke 19 des Raumes entlang auf die Außenwand 20' zu. Die abgegebene Luft strömt dann an der Wand 20' entlang und umhüllt das Fenster 20 und die Wand 20' mit einer Schicht aufbereiteter Luft. Die Enthalpie der Luft gleicht die Transmissionsgewinne und -Verluste aus, die durch die Außenwand, insbesondere durch das Fenster, auftreten.

Darüberhinaus wird die aus der Einricntung abgegebene Luft im Raum derart umgewälzt, daß die Bildung unerwünschter Zugluftströme infolge in den Raum einströmender und durch die Temperatur der aufbereiteten Luft nicht neutralisierter Kaltluft verhindert wird. Diese Kaltluft wird durch den quer über die Decke erzeugten Luftstrom aufgenommen.

Die Luft mit konstanter Temperatur wird aus dem Abschnitt 62 über den Ausstoßvorrichtungsabschnitt 65 abgegeben, der die Luft an der Decke entlang in Richtung auf die Kernzone des Raumes 18 lenkt. Wie bereits erwähnt, wird die Temperatur dieses Zuluftstromes relativ konstant gehalten. Thermostaten (nicht gezeigt) messen die Temperatur des Raumes und verändern das Volumen der aus der Einrichtung abgegebenen Luft, um die Temperatur in dem Raum auf einem vorgegebenen Wert zu halten.

Eine Trennwand 66 unterteilt die Anfüllkammer 63 in die ersten und zweiten Abschnitte 61 und 62 und hält so beide Zuluftströme getrennt voneinander, so daß eine Vermischung nicht stattfindet.

Die AnfUllkammer 63 ist mit einem schalldämpfenden Material 67 verkleidet, beispielsweise mit einer Glasfasermatte. Zur gleichmäßigen Verteilung der Zuluft von der Arifüllkammer 63 in die Verteilerkammer 70 ist eine Verteilerplatte 68 vorgesehen, die eine Anzahl öffnungen 69 enthalt. Die Verteilerkammer 70 ist durch die Decken- und Seitenwände der Verteilerplatte 68 begrenzt. Um eine optimale Luftabgabe zu erreichen. sollte die der Verteilerkammer von der Anfüllkammer

zugeführte I.lift nur cine geringe waagerechte (icschwindigkeitskomponcntc aufweisen. Da die der l.'.iftabgabecinrichtung /ugeführtc Luft normalerweise waagerecht in deren linde eingeführt wird, hat der Luftstrom innerhalb der Anfüllkammer eine starke waagerechte Geschwindigkeitskomponente. Die Verteilerplatte, bei der eine große Anzahl öffnungen zur Anwendung kommt, ist besonders geeignet zur Bildung einer wirksamen wirbelfreien Ablenkung des Luft-Mroms aus der Anfüllkammer 63 in senkrechter i.i Richtung in die Verteilerkammer 70 hinein, weil die Öffnungen 69 jeweils mit einem kurzen Hals versehen sind. Hierdurch wird die Geräuschbildung innerhalb der Einrichtung vermindert. Die Hälse lenken die waagerechte Geschwindigkeitskomponente des Luftstromes ι ■■ ab, so daß innerhalb der Verteilerkammer 70 nur eine vertikale Komponente verbleibt.

Der Boden der Verteilerkammer 70 enthält miteinander fluchiende Absperrplatten 71, deren gebogene Oberflächen 72 zusammen mit Bälgen 73 und 74 eine Drosseleinrichtung bilden. Die gebogenen Oberflächen beruhigen den Luftstrom durch die Drosseleinrichtung hindurch, um den Druckabfall durch diese bei vollständig entleertem Balg herabzusetzen und einen niedrigeren Geräuschpegel innerhalb des gesamten Betriebsbe- _>-> reiches der Einrichtung bei Variation des Balges aus dem vollständig gefüllten in den vollständig entleerten Zustand zu erreichen. Die Oberflächen 72 sind mit Filz 75 bedeckt, um den Geräuschpegel noch weiter herabzusetzen. so

Durch Veränderung der Füllung der Bälge läßt sich der Bereich der öffnungen zwischen den Bälgen und den Absperrplatten verändern. Dieses Merkmal läßt sich für eine Vielzahl von Betriebsarten nutzbar machen. Wie bereits erwähnt, ist es erwünscht, die Abgabe von η Luft mit veränderlicher Temperatur im wesentlichen konstant zu halten, und zwar ungeachtet von Veränderungen in dem statischen Druck der Luft in dem Anfüllkammerabschnitt 6t, um Transmissionsgewinne oder -verluste auszugleichen. Zum Aufblasen oder Füllen des Balges 73 läßt sich eine druckabhängige Steuerung verwenden, die auf den Druck der Zuluft anspricht, um den Abstand zwischen dem Balg und der Absperrplatte zu verringern, wenn sich der Leitungsdruck erhöht, und um den Abstand zu vergrößern, wenn -»5 der Leitungsdruck abnimmt. Es sei darauf hingewiesen, daß der Ausdruck »im wesentlichen konstant« eine Abnahme des Luftvolumens um einen minimalen Betrag zum teilweisen Ausgleich von Schwankungen der internen Kühl- oder Heizlast des Raumes einschließt. w

Die Füllung des Balges 74 wird durch einen Thermostaten gesteuert, der auf die Raumtemperatur anspricht, um ein vergrößertes Luftvolumen von dem Anfüllkammerabschnitt 62 zuzuführen, wenn die Kühllast zunimmt, und ein vermindertes Luftvolumen von dem Anfüllkammerabschnitt zuzuführen, wenn die Kühllast abnimmt.
Die Bälge 73 und 74 sind an einer mittleren ''"rennwandanordnung gelagert, die gegenüberliegende allgemein konvex ausgebildete Platten 76 und eine dreieckförmigc Leitvorrichtung 77 enthalt. Die Platten haben eine V-förmige Ausnehmung, so daß die Bälge in entleertem Zustand vollständig in die Platten zurückgezogen sind. Hierdurch wird ein großer Bereich /wischen den tätigen Balgwänden und den Abtrennplaticn gebildet, so daß ein maximaler Luftstrom passieren kann. Außerdem bildet der zurückgezogene Balg eine glatte Oberfläche auf der Platte 76. wodurch l.uftwirbel vermindert werden.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Wände der Bälge konkav ausgebildet sind. Wenn die Bälge 73 und 74 vollständig entleert sind, dann befinden sich die tätigen Wände derselben außerhalb des Luftstromes, um die Möglichkeit eines Flatterns des Balges herabzusetzen. Außerdem kann eine Bewegung der Balgwand von einer konkaven in eine konvexe Stellung erzielt werden, ohne das Baigmateriai übermäßig zu strecken.

Die Drosseleinrichtung ist in erheblichem Abstand stromaufwärts der Abgabeöffnungen der Ausstoßvorrichtung angeordnet, um einen ausreichenden Raum dazwischen vorzusehen, so daß jegliche durch die Drosseleinrichtung erzeugten Geräusche absorbiert werden können. Um eine maximale Schalldämpfung zu erzielen, sind die nach unten verlaufenden Wände 78, die zusammen mit den Platten 76 Luftkanäle bilden, mit schalldämpfendem Material, wie beispielsweise Glasfasermatten 79, ausgekleidet. An den Wänden 78 sind Ausstoßwände 80 mit nach außen geweiteten Abschnitten 81 beispielsweise durch Schweißen befestigt.

Die konvex ausgebildeten Platten verhindern einen unmittelbaren geradlinigen Durchgang von Schallenergiewellen von der Drosseleinrichtung in den zu klimatisierenden Raum hinein. Die an der Drosseleinrichtung erzeugten Schallwellen treffen auf die schallschluckenden Decken auf, wo sie absorbiert werden. Der obere Abschnitt des zwischen der Platte 76 und den Wänden 78 gebildeten Durchgangskanals hat einen in Richtung des Luftstromes konstant abnehmenden Querschnitt, und der untere Abschnitt des Durchgangskanals hat einen in Richtung des Luftstromes konstant zunehmenden Querschnitt. Die Änderung des Querschnitts des Durchgangskanales und die schallschlukkende Decke wirken bei der Ableitung von Schallenergie, die unter Umständen stromaufwärts des Durchgangskanals erzeugt werden kann, unterstützend mit.

Zur Sicherstellung der richtigen Luftumwälzung innerhalb des gesamten Raumes sollte die Luft mit veränderlicher Temperatur mit einer Temperatur leicht oberhalb des Temperaturwertes herangeführt werden. bei welchem der gesamte Ausgleich für Transmissionsgewinne oder -verluste erreicht wird. Hierdurch wird sichergestellt, daß wenigstens ein Mindeststrom an Luft mit konstanter Temperatur von der Einrichtung abgegeben wird, um eine angemessene Umwälzung in dem gesamten Raum zu erzielen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Anlage zum Klimatisieren der Luft in einer Anzahl geschlossener Räume bzw. Zonen innerhalb eines Gebäudes, die jeweils eine Außenzone enthalten, die Zuluft mit einer veränderlichen Temperatur benötigt, und eine Kernzone, die Zuluft mit einer konstanten Temperatur benötigt, wobei beide Zuluftströme in Klimazentralen aufbereitet und getrennt zwei Abschnitten einer Luftabgabeeinrichtung zugeführt werden, die eine Ausstoßvorrichtung aufweist, von der ein erster Abschnitt mit dem ersten Abschnitt der Luftabgabeeinrichtung und von der ein zweiter Abschnitt mit dem zweiten Abschnitt der Luftabgabeeinrichtung in Verbindung steht, wobei der zweite Abschnitt der Ausstoßvorrichtung eine Einrichtung zur Regulierung des Volumens der Zuluft für die Kernzone in Abhängigkeit von der Raumtemperatur aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftabgabeeinrichtung (21) in der Decke (19) des Raumes (18) montiert ist, daß die Ausstoßvorrichtung (64, 65) mit einer Leitvorrichtung (77) zur Führung der Zuluft mit der veränderlichen Temperatur entlang der Decke in Richtung auf die Außenzone des Raumes und zur Führung der Zuluft mit der konstanten Temperatur entlang der Decke in Richtung auf die Kernzone versehen ist und daß der erste Abschnitt (64) der Ausstoßvorrichtung eine Einrichtung (73) zur Sicherung der Volumenkonstanz der ausgestoßenen Zuluft tro'z Druckschwankungen im ersten Abschnitt (61) der Luftabgabeeinrichtung aufweist.