DE2713424C2

DE2713424C2 - Einrichtung zur Beheizung und Belüftung von Räumen

Info

Publication number: DE2713424C2
Application number: DE2713424A
Authority: DE
Inventors: Rainer Ing.(Grad.) 6901 St Ilgen Lautner; Friedrich Ing.(grad.) 6430 Bad Hersfeld Schönholtz
Original assignee: Babcock BSH AG
Current assignee: Grenzebach GmbH and Co KG
Priority date: 1977-03-26
Filing date: 1977-03-26
Publication date: 1986-02-20
Also published as: DE2713424A1

Description

Die Erfindung betrifft eine zu einer aus Funktionsabschnitten zusammengesetzten Baueinheit zusammengefaßte Einrichtung zur Beheizung und Belüftung von Räumen unter Rückgewinnung der Abluftwärme für die Zuluft, insbesondere von hallenartigen Räumen großer Grundfläche und Höhe über die Gebäude-Dachfläche mit in Richtung der in den Raum eintretenden Zuluft hintereinandergeschaltetem AuBenluft-Eintritt, zuluftseitigen Übertragungsflächen eines Abluft-Außenluft-Wärmeübertragers und raumseitigem Zuluft-Austritt sowie mit in Richtung der Abluft hintereinandergeschaltetem raumseitigem Abluft-Eintritt, fortluftseitigen Übertragungsflächen des Abluft-Außenluft-Wärme-Übertragers und Abluft-Austritt, wobei die Übertragungsflächen des Abluft-Außenluft-Wärmeübertragers von einem gemeinsetnen, den mittleren Funktionsabschnitt bildenden Gehäuse umschlossen sind, und der raumseitig an den Wärmeübertrager angeschlossene Funktionsabschnitt einen Ausblaskopf als Zuluft-Austritt und ein Ansaugstück für die Abluft aufweist.

Für die Be- und Entlüftung von großräumigen, insbesondere hohen Hallen, beispielsweise Werk-, Lager-, Markt- und Mehrzweckhallen oder Messehallen, deren obere Raumbegrenzung zugleich die Dachfläche des Gebäudes bildet, werden vielfach Luftschächte vorgesehen, die das Dach durchdringen und mit Zu- und Abluftventilatoren versehen sind, sogenannte Dachventilatoren. Um einen Kurzschluß zwischen Zu- und

•to Abluftseite zu vermeiden, werden Mindestabstände zwischen den Dachventilatoren für die Zuluft einerseits und denjenigen für die Abluft andererseits nicht unterschritten.

Die Beheizung derartiger Hallen erfolgt demgegenüber mit Hilfe von an den Außenwänden angeordneten sogenannten Wandlufterhitzern, die die Hallenluft nur im Umlaufbetrieb oder auch unter wahlweiser Beimischung von Frischluft aufheizen. Mit den durch die Dachventilatoren aus den Räumen herausgeförderten

to Abluftmengen gehen zugleich erhebliche Wärmemengen verloren.

Gleichfalls bekannt sind die verschiedensten Einrichtungen, um innerhalb von Klimaanlagen Abluftwärme an die Zuluft zu übertragen, beispielsweise umlaufende Regenerativ-Wärnieübertrager oder Kreuzstrom-Platlen- bzw. Röhren-Wärmeübertrager. Eine besondere Bedeutung spielen hierbei umlaufende Regenerativ-Wärmeübertrager, da durch eine Ausrüstung mit sowohl Wärme als auch Feuchtigkeit speichernder Übertragungsflächen neben der Wärme bzw. Kälte auch Feuchtigkeit aus der Abluft zurückgewonnen werden kann. Voraussetzung und zugleich Nachteil ist der hohe Aufwand an Luftschächten für eine Versorgung der dezentralen Vcrbrauchsstullen mit Zuluft und die Abfuhr von Abluft von diesen Verbrauchsstellen, um an zentraler Steile den Abluft-Zuliift-Wärmcüberirag durchzuführen.

Außerdem ist eine lleheizungs- und Belüftungsein-

richtung der eingangs erwähnten Art bekannt (»Technische Rundschau Nr- II« vom 15,3,1977, Seite 5), das für die Montage auf einem Hallendach vorgesehen ist und zur Unterstützung der Hallenheizung dient Diese bekannte Einrichtung ist in einen einteiligen oberen, auDenluftseitigen und einen zweiteiligen unteren raumseitigen Funktionsabschnitt unterteilt Mit dem Einbzw. Auslaß in der Vorder- bzw. Rückwand des auBenluftseitigen Abschnitts der Einrichtung ist je ein auf eine Kante gestellter Kreuzstrom-Wärmeübertrager verbunden. Die Wärmeübertrager sind untereinander unter Überbrückung ihres Abstandes und über die Gehäusebreite durchlaufend durch eine horizontale Zwischenwand in Höhe der paarweise gegenüberliegenden Wärmeübertragerecken verbunden. Diese horizontale Unterteilung des Dachaufsatzes wird ergänzt durch eine vertikale, hälftig unterteilende Zwischenwand aus einander anschließenden Klappen. Die gebildeten vier Kammern des oberen Abschnitts der Einrichtung stehen über die Platten-Wärmeübertrager miteinander in Verbindung. Die oberen Klappen dienen einer Bypass-, die unteren einer Umluftführung. Das Fort- und das Zuluftgebläse sind in Kammern auf der einen Seite der Einrichtung vertikal übereinander angeordnet Die Zu- und die Abluft werden in etwa gleicher Höhe horizontal in die bzw. aus der Einrichtung geführt. Die Lüftungsleistung der Einrichtung ist von der Windrichtung und -stärke abhängig, wobei bei ungünstiger Windrichtung Teile der Fortluft zum Zuluft-EinlkaO zurückgeführt werden können. Bei Anordnung mehrerer Einrichtungen auf einem Hallendach kann — je nach Windrichtung — ein Obertritt der Abluft einer der Einrichtungen zum Zuluft-Einlaß der in Windrichtung nächstfolgenden Einrichtung erfolgen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere für hallenartige Räume großer Grundfläche und höhe geeignete Einrichtung zur Beheizung und Belüftung zu schaffen, die bei einfachem Aufbau und geringem Bauvolumen die Belüftung und zugleich Beheizung des Raums gestattet, wobei sie hinsichtlich ihrer Lüftungsleistung von der Windrichtung unabhängig ist und die Gefahr der Ansaugung von Fortluft von benachbarten Einrichtungen gleicher Art vermieden ist

Ausgehend von einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der außenluftseitige Funktionsabschnitt eine Ansaughaube mit horizontalem Außenluft Eintritt und achsparallel zu dieser sowie unmittelbar benachbart eine Ausbla.haube mit einer Auswurfdüse mit vertikalem Foriluft-Austritt aufweist, die an das obere Stimende des Gehäuses des Abluft-Außenluft-Wärmeübertragers angeschlossen sind.

Entgegen der herrschenden Meinung werden Zu- und Abluft unmittelbar nebeneinander und innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses zu- bzw. abgeführt. Mittels Auswurfdüsen für die Abluft in dem auDenluftseitigen Funktionsabschnitt und horizontal angeordneten Öffnungen der auBenluftseitigen Ansaughaube für den AuDenlufteintritt andererseits wird die Abluft weit in die Atmosphäre senkrecht nach oben ausgestoßen und davon getrennt di^c Zuluft horizontal der Einrichtung zugeführt und ei"em Kurzschluß zwischen beiden Luftströmen wirks-'in begegnet.

Um das Bauvo'ijmen, insbesondere die Bauhöhe, hi gering zu hallen· wird bei einer Ausführung mit umlaufendem Re^;ner-'i^:v-Warmeübertrager für den Fortltift-Zukift-Wii'me- und gegebenenfalls zusätzliFeuchteübertrag im raumseitigen, »Is Ausblaskopf ausgeführten Funktionsabschnitt der Zuluftventilator und in dem als außenluftseitige Ausblashaube ausgeführten Funktionsabschnitt der Abluftventilator angeordnet Zwischen ruhenden und beweglichen Teilen des umlaufenden Regenerativ-Wärmeübertragers sind Spalten vorhanden, die mit schleifenden oder berührungslosen Abdichtungen überbrückt werden, um einen Kurzschluß zwischen Zu- und Abluftsektor weitgehend zu unterbinden. Der höhere Unterdruck der Fortluft auf der sogenannten kalten Seite der Übertragungsflächen bewirkt durch die vorgenommene Wahl in der Anordnung von Zu- und Abluftventilator einen Luftübertritt von der Zu- zur Abluftseite und nicht umgekehrt Die dem Raum zugeführte Zuluft wird auf diese Weise nicht mit abgekühlter Abluft vermischt und verunreinigt. Ein geringer Übertritt vom Abluft- zum Zuluftsektor auf der sogenannten heißen Rotorseite wirkt demgegenüber lediglich in Richtung eines verstärkten Umluftbetriebes und ist somit unschädlich.

Bei Verwendung eines Kreuzsi.-om- Plattenwärmeübertragers läßt sich in Richtung dtr- eintretenden Zuluft den zuluftseitigen Übertragungsflächen der Zuluftventilator vor- oder nachschalten und in Richtung der austretenden Abluft den abluftseitigen Übertragungswellen der Abluftventilator unmittelbar nachschalten. Die Strömungskanäle der wärmetauschenden Medien dieser Bauart des Wärmeübertragers verlaufen vollständig voneinander getrennt, so daß eine Vermischung nicht auftreten kann. Freie Wahl besteht auch hinsichtlich der Ausrichtung der raumseitigen Austrittsöffnungen für die Zuluft und der raumseitigen Eintrittsöffnungen für die Abluft. So kann die Zuluft horizontal entlang der Decke in den Raum eingeführt und die Abluft gleichfalls horizontal aus diesem abgeführt werden, oder aber es wird die Zuluft horizontal in den Raum eingeführt und die Abluft vertikal aus diesem abgezogen. Um in Anpassung an eine unterschiedliche Belegung frei zwischen Zu- und Umluft wählen zu können, wird in vorteilhafter Weiterentwicklung zwischen Abluft-Zuluft-Wärmeübertrager und raumseitigem Ausblasabschnitt ein Zumischabschnitt für das Zumischen von Raumluft eingeschaltet, der für eine Wahl des Umluf'.anteils mit raumseitigen Lufteinlrittsjalousien ve^rsehen Ist. Die Lufteintrittsöffnungen dieser raumseitigen Lufteintrittsjalousien lassen sich manuell oder pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch durch Fernsteuerung verändern.

In Weiterentwicklung ist dieser Zumischabschnitt auf der Seite des LufUustrins mit einer Heizeinrichtung versehen. Auf diese Weise läßt sich mit der erfindungv gemäßen Einrichtung auch der Gesamtwärmebedarf eier 1 laiie decken. In Zeiten außerhalb der Raumbelegung kann bei abgeschaltetem Abluftventilator im Umluftbetrieb durch den Zuluftventilator Raumluft über den Mischabschnitt und dessen Heizeinrichtung geführt und der Transmissionswärmebedarf gedeckt werden. Voraussetzung i.^cl ein im raumseitigen Ausblaskopf angeordneter Zuluftventilator oder ein für diesen Umluftbetrieb eingeschaltetes Hilfsgebläse.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt

Fig. I eine Seitenansicht eines ersten Ausführiiiigsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einrichtung, wobei schematisch deren Dacheinbau veranschaulicht ist.

F i g. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfin-

dungsgemäßen Einrichtung mil Kreuzstrom-Wärmeübertrager für die Abluft-Zuluft-Wänneübertragung, und

Fig. 3 eine der in Fig.! gezeigten Einrichtung ähnliche Beheizungs- und Belüftungseinrichtung, mit s einem zusätzlichen, beheizbaren Zumischabschnitt für Raumluft.

Die in Fig. I dargestellte Werkhalle wird von der Dachfläche 2, den Wandflächen 4 und den Bodenflächen 6 umschlossen.

In die im Bereich des Gebäudedaches angeordnete Einrichtung trill die Außenlufl in Richtung des Pfeils in die Ansaughaube 1 des außenluftseitigen Funktionsabschnitts über horizontal angeordnete Eintrittsöffnungen 3 ein. Innerhalb dieses Abschnitts wird die Außenluft aus der Horizontalen in die Vertikale umgelenkt und tritt über den Zwischenabschnitt 5 der sogenannten kalten Seite des umlaufenden Regcneraliv-Wärmpührrtragpri 1 in dir vrm rirm milllorrn Gehäuseabschnitt 7 umschlossene Übertragungsfläehe 9a im Bereich des Außenluftsektors ein. Nach Verlassen der Durchgangskanäle der Überlragungsflächc wird die Zuluft dem als Ausblaskopf ausgeführten Abschnitt Il auf der sogenannten heißen Seite zugeführt.

Das Zuluftgebläse 13 ist innerhalb des als Ausblaskopf ausgeführten Abschnitts unmittelbar vor einer Düse 15 angeordnet, die die Luft breitgefächert »n den Raum abgibt.

Die Abluft tritt in Richtung der eingetragenen Pfeile unter etwa 45" gentigt in den als Ansaugstück ausgeführten Abschnitt 17 auf der heißen Seite des umlaufender, Regenerativ-Wärmeübenr*gers 9 und über diesen in die Durchgingskinäle der Übertragungsflichen des Abluftsektors innerhalb des mittleren Abschnitts der Einrichtung. Nach Verlassen der Übertragungsflächen wird die Fortluft mit Hilfe des Zwischenabschnitts 19 auf der kalten Seite des umlaufenden Regenerativ-Wärmeübertragers 9 in den als Ausblashaube ausgeführten Abschnitt 21 übergeführt und wird schließlich mit Hilfe eines Fortluft-Ventilators 25 über eine Auswurfdüse 23 vertikil nach oben weit in die Atmosphäre hinaus ausgestoßen. Die horizontale Anordnung der Eintrittsöffnungen 3 des Abschnitts 1 einerseits und die die Fortluft vertikal ausrichtende Auswurfdüse 23 des Abschnitts 21 andererseits führen die Außenluft dicht über der Dachfläche in die Einrichtung hinein und stoßen jetrennt davon die Fortluft in vertikaler Richtung weit in die Atmosphäre hinauf aus.

Es ist vorausgesetzt, daß der über den durch die Außenluft-Abluft-Wärme- und gegebenenfalls auch Kälteübertragung hinausgehende Anteil des Gesamtwärme- bzw. Kältebedarfs durch eine oder mehrere Zusatzeinrichtungen 30 mit Heiz- bzw. gegebenenfalls tuch Kühlflächen gedeckt wird die an den Gebäudeaußenwänden angeordnet und für den Umluft- und gegebenenfalls auch für den Außenluftbetrieb vorgesehen sind.

In Fig. 2 ist eine Einrichtung in Seitenansicht schematisch dargestellt, bei der im Unterschied zu der in F i g. 1 beschriebenen Lösung die Abluft-Außenluft-Wärmeübertragung durch Plattenwände hindurch erfolgt Durch entsprechende Abdeckungen werden einander benachbart abwechselnd Strömungswege für Außen- und Abluft gebildet. Die Strömungswege sind unter 45" geneigt und verlaufen im rechten Winkel zueinander.

Die Außenluft tritt horizontal in den als Ansaughaubc ausgeführten Abschnitt 40 über die Eintrittsöffnungcn 42 ein. In diesem Abschnitt ist ein Radialgebläse 44 angeordnet, das die horizontal angesaugte Außenluft in die Vertikale umlenkt und über den Zwischenabschnitt 46 sowie die Stirnfläche 4t den die Übertragungsfläche bildenden Kanälen des Platten-Wärmeübertragers 50 zuführt. Die Zuluft verläßt den Wärmeübertrager über die Stirnfläche 52 und tritt in den als Ausblaskopf ausgeführten Abschnitt 54 über, wird um 45° umgelenkt und verläßt die Einrichtung über das Ausblasgitter 56 etwa horizontal. Die Abluft des Raumes wird über das Gitter 58 vor dem als Ansaugstück ausgefühlten Abschnitt 60 für die Abluft den Übertragungsflächen bildenden Kanälen zugeführt, die an die Stirnfläche 62 des Wärmeübertragers anschließen. Die im Bereich der Stirnfläche 64 den Wärmeübertrager verlassende Fortluft wird über den Zwischenabschnitt 66 dem als Ausblashaube ausgeführten Abschnitt 68 zugeführt, in dem ein Gebläse 70 die Fortluft über die Auswurfdüse 72 weit in die Atmosphäre vertikal nach oben ausstößt.

Die in Fig. 3 dargestellte Einrichtung ist so weitergebildet, daß sie neben der Be- und Entlüftung sowie gleichzeitiger Außeniuft-Abluft-Wärmeübertragung den gesamten Wärmebedarf und auch einen entsprechenden Anteil des Kältebedarfs zu decken vermag. Die in den als Ansaughaube ausgeführten Abschni" 80 über die horizontal angeordneten Öffnungsquerschnitte 82 eintretende Außenluft wird über das Übergangsstück 84 dem Außenluftsektor des umlaufenden Regenerativ-Wärmeübertragers 86 zugeführt. Der in die heiße Stirnfläche des Regenerativ-Wärmeübertragers außenluftseitig anschließende als Ausblaskopf ausgeführte Abschnitt 94 ist mit einem Zumischabschnitt U mit Klappen 90 und Kühl- oder Heizeinrichtungen 92 versehen. Durch das im Abschnitt 94 vor der Auswurfdüse 9β angeordnete Gebläse % kann je nach der Stellung der Klappen 90 ein mehr oder minder großer Anteil «n Umluft der dem Raum zugeführten Außenluft beigemischt werden, um den Luftwechsel einer unterschiedlichen Belegung anzupassen. Durch die Heizeinrichtung 92 wird zur Deckung der Restwärme eine Nacnernitzung eier durch den Rcgenerativ-Wärmeübertrager bereits vorgewärmten Zuluft vorgenommen. Die Einrichtung gestattet auch bei fehlender Raumbelegung, beispielsweise in den Nachtstunden, bei ausgeschaltetem Fortluftgebläse sowie geöffneter Lufteintrittsjelousie, Raumluft in den Mischabschnitt zu saugen, über dessen Heizeinrichtung zu führen und über den Abschnitt 94 wieder an den Raum zurückzugeben, um die Transmissionswärmeverlf-te im Umluftbetrieb zu decken. Während der Raumbeiegung wird Raumabluft über den als Ansaugstück ausgeführten Abschnitt 100 tus dem Raum dem Abluftsektor des umlaufenden Regenerativ-Wärmeübertragers zugeführt

Durch den Zwischenabschnitt 102 wird die Fortluft in den als Ausblashaube ausgeführten Abschnitt 104 geführt In diesem Abschnitt ist das die Fortluft fördernde Gebläse 106 angeordnet, das über die Auswurfdüse 108 die Fortluft möglichst weit in die Atmosphäre hinaus ausstößt um einer Mischung von in die Einrichtung eingeführter Außenluft und aus der Einrichtung abgeführter Fortluft wirksam zu begegnen.

Den Darstellungen sind Einrichtungen zugrundegelegt. bei denen raumscitig über die Mündung des als Ausblaskopf ausgeführten Abschnitts die Zuluft unmittelbar in den Raum sowie über das Eintrittsgitter eines

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als Ansaugstiick ausgeführten Abschnitts Abluft unmit- nungen in der Zwischendecke des Raumes herstellen,

telbar aus dem Raum geführt wird. Insbesondere für Diese Anordnung mit Zwischendecke bietet zugleich

Hallen mit Zwischendecken kann man aber auch an die die Möglichkeit, durch die Vergrößerung der Ausbtas-

Mündung des als Ausblaskopf ausgeführten Abschnitts und Absaugquerschnitte und ihre gleichmäßigere

einerseits und den Eintritt des als Ansaugstück , Verteilung über die Deckenfläche die Luft auch bei

ausgeführten Abschnitts andererseits Leitungen an- geringer Raumhöhe weitgehend zugfrei zu- und

schließen, die die Verbindung mit Zu- bzw. Abluftöff- abzuführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zu einer aus Funktionsabsebnitten zusammengesetzten Baueinheit zusammengefaßte Einrichtung zur Beheizung und Belüftung von Räumen unter Rückgewinnung der Abluftwärme für die Zuluft, insbesondere von hallenartigen Räumen großer Grundfläche und Höhe über die Gebäude-Dachfläche, mit in Richtung der in den Raum eintretenden Zuluft hintereinandergeschaltetem Außenluft-Eintritt, zuluftseitigen Übertragungsflächen eines Abluft-Außenluft-Wärmeübertragers und raumseitigem Zuluft-Austritt sowie mit in Richtung der Abluft hintereinandergeschaltetem raumseitigem Abluft-Eintritt, fortluftseitigen Obertragungsflächen des Abluft-Außenluft-Wärmeübertragers und Abluftaustritt, wobei die Obertragungsflächen des Abluft-Außenluft-Wärmeübertragers von einem gemeinsamen, den irättleren Funktionsabschnitt bildenden Gehäuse umschlossen sind und der raumseitig an den Wärmeübertrager angeschlossene Funktionsabschnitt einen Ausblaskopf als Zuluft-Austritt und ein Ansaugstück für die Abluft aufweist, dadurch gekennzeichne t, daß der außenluftseitige Funktionsabschnitt eine Ansaughaube (1; 40; 80) mit horizontalem Außenluft-Eintritt und achsparallel zu dieser sowie unmittelbar benachbart eine Ausblashaube (21; 68; 104) mit einer Auswurfdüse (23; 72; 108) mit vertikalem Fortluft-Austritt aufweist, die an das obere Stirnende des Gehäuses des Abluft-Außenluft-Wärmeübertragers (7; 9; 50; 86) angeschlossen sind

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abluft-Außen.jft-Wärmeübertrager als umlaufender Regenerativ-Wärmeübertrager (7; 9; 86) ausgebildet ist, der gegebenenfalls in an sich bekannter V/eise gleichzeitig für Feuchtetausch geeignet ausgebildet ist, wobei die Außen- und die Abluft die Funktionsabschnitte im Gegenstrom zueinander achsparallel und im wesentlichen geradlinig durchströmen.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zuluftseitigen Ausblaskopf (11; 94) ein Zuluft-Ventilator (13; 96) und in der fortluftseitigen Ausblashaube (21; 104) ein Fortluft-Ventilator (23; 106) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Abluft-Außenluft-Wärmeübertrager als Kreuzstrom-Plattenwärmeübertrager (50) ausgebildet ist, und daß in Richtung der eintretenden Aullenluft den außenluftseitigen Wärmeübertragungsflächen ein Ventilator (44) für Zuluft vor- oder nachgeschaltet und in Richtung der austretenden Abluft den abluftseitigen Wärinetaiischflächen ein Fortluft-Ventilator (70) unmittelbar nachgeschaltet ist.

¹J. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator (44) Für Zuluft in der Ansaughaube (40) und der Fortluft-Ventilator (70) in der Ausblashaube (68) angeordnet ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß /wischen den atißeiiluftseitigen Übertragungsflachcn des Abluft-Außcnluft-Würmciibcrtragcrs (7; 9; 50; 86) und dem rauinseitigen Ausblaskupf (II; 14; 94) ein /umisch-Abschnilt (88) für Raumluft eingeschaltet ist, und dal.) dieser /umisi'h-Abschniit Kluppen (90) zur wahlweisen Veränderung des Lufteintrittsquersehnitts for die Raumluft aufweist,

7, Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zumiseb-Absehnitt (88) mit einem Nacherhitzer (92) für die Zu- und/oder über den Zumisch-Abscnnitt (88) zugeführte Raumluft ausgerüstet ist.