DE3733671A1 - Verfahren zum kuehlen von raeumen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen von Räumen mittels Quell-Lüftung. Darunter wird in der Praxis eine Lüftung verstanden, bei der die gekühlte Luft dem Raum in Bodennähe so langsam und gleichmäßig zugeführt wird, daß sie gewissermaßen in den Raum hineinquillt und in diesen enthaltene Wärmeluft allmählich aufwärtiger Richtung ver­ drängt. Man spricht deshalb auch von einer Verdrängungs­ lüftung.

Eine solche Quell-Lüftung wird nach einem kürzlichen Vor­ schlag besonders vorteilhaft in Gestalt einer sogenannten Schwerkraftlüftung realisiert, die darin besteht, daß man in Deckennähe eine Öffnung vorsieht, durch die ein Teil der dort befindlichen wärmeren Luft in das obere Ende eines ab­ wärts verlaufenden Kanals gelangt. An dieser Öffnung bzw. kurz vor derselben, in derselben oder innerhalb derselben am oberen Ende des Schachtes befindet sich ein von Leitungs­ wasser durchströmter Wärmetauscher, der der eintretenden Warmluft über seine wärmetauschende Fläche Wärme entzieht. Die dadurch abgekühlte Luft im oberen Schachtende fällt dann infolge ihrer gegenüber der wärmeren Raumluft größeren Dichte innerhalb des Schachtes unter Einfluß der Schwerkraft nach unten und gelangt dort durch eine Öffnung in Bodennähe des Raumes wieder in denselben. Die Öffnungen am oberen und unteren Schachtende sind dabei so groß bemessen, daß der ausströmen­ den Luft keine nennenswerten Widerstand entgegengesetzt.

Die aus der unteren Schachtöffnung austretende und in Bodennähe in den Raum gelangende Luft hat, da ihr keine zusätzliche Bewegungsenergie durch einen Ventilator ver­ liehen wurde, ideales Verhalten für eine Quell-Lüftung. Die Luft quillt aus der unteren Schachtöffnung in den Raum, bedeckt den Boden und verdrängt die dort befind­ liche wärmere Luft nach oben. Es bildet sich eine Schich­ tung aus, die zur Folge hat, daß sich unter die im Raum vorhandene Luft unten ein Kissen mehr oder weniger großer Höhe aus kälterer Luft bildet. An der Grenze zwischen der kälteren und der darüber liegenden wärmeren Schicht erfolgt zwar im Laufe der Zeit ein gewisser Im­ pulsaustausch, so daß die Schichten dann unter Umständen nicht mehr durch eine scharfe Grenzebene, sondern durch eine mehr oder weniger dicke Übergangsschicht getrennt werden.

In jedem Falle hat aber eine solche Quell-Lüftung zur Folge, daß in Bodennähe, wo sich die Füße von sich in dem Raum aufhaltenden Personen befinden, eine tiefere Temperatur herrscht, als in der Höhe, in der sich die Köpfe der Personen befinden. Je nachdem, ob die Perso­ nen überwiegend sitzen oder aber überwiegend stehen bzw. herumgehen, befinden sich deren Köpfe in einer Höhe von etwa 1,50 m oder 1,80 m. Sofern nun die Temperaturdifferenz zwischen dem Boden und der Kopfhöhe einen gewissen Grenzwert von vielleicht 1°K bis 2°K überschreitet, wird das von den Personen als unangenehm empfunden, obwohl der Temperaturkomfort bei dieser Art der Luftkühlung durch Quell-Kühlung schon als wesentlich größer empfunden wird als bei einer konventionellen Kühlung der Räume. Besonders angenehm wird aber bei der Kühlung durch Quell-Kühlung die außerordentlich geringe bzw. ganz verschwindende Luftgeschwindigkeit empfunden, die hier weit unterhalb der empirisch festgelegten Grenz­ werte liegt.

Dennoch bleibt aber auch bei einer Raumkühlung durch Quell-Lüftung ein restliches Temperaturgefälle in auf­ wärtiger Richtung, das sich aus der langsamen Verdrängung der Raumluft duch die unten einquellende kühlere Luft zwangsläufig ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch dieses restliche Temperaturgefälle in dem Höhenbereich, in dem sich Personen (ggfs. auch empfindliche Geräte) aufhalten, noch weiter herunterzudrücken und vielleicht ganz ver­ schwinden zu lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schwerkraftluftstrom in Bodennähe umgelenkt wird und in einen hohlen Boden einströmt. Öffnungen aus denen der kühle Luftstrom als Quellauslaß austreten kann, können an beliebiger Stelle des hohlen Bodens im Raume hergestellt werden. Auch können die Öffnungen je nach Bedarf bei flexiblen Böden (Doppelböden oder Hohlraumböden) herge­ stellt werden. Damit kann sozusagen im Raum eine ein­ tretende kühle Lufthülle geschaffen werden, wohingegen bei der horizontalen austretenden Quell-Kühlung, auf dem Fußboden die kühlere Luft erst den Raumbereich durchströmen muß, in dem sich Personen befinden, um sich in Fensternähe oder ähnlich von Wärmequellen mit der wärmeren Luft zu vermischen bzw. diese zu verdrängen.

Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung zeigt sich darin, daß bei Bedarf im Sommer die Räume ohne Anwesen­ heit der Personen vorgekühlt werden können (Speicherkühlung), ohne Betrieb eines Ventilators.

Wird eine größere Kühlleistung im Raume gefordert, wird der natürliche Luftstrom erfindungsgemäß durch Düsentreib­ sätze oder Ventilatoren vergrößert. Da bekanntlich Hohl­ räume, hergestellt aus Doppel- oder Hohlböden, keine große Luftdichtigkeit aufweisen wird erfindungsgemäß der natürliche Luftstrom durch den Boden nicht durchgepreßt, sondern nach einem Düsentransportsystem gefördert. Die Parallele zum natürlichen Luftstrom in der Richtung der Bodendurchlässe verlaufenden Luftrohre oder Schläuche sitzen in Luftrichtung angeordnete Düsen, welche ge­ staffelt in Luftrichtung versetzt sind, womit ein Trans­ port der Schwerkraft Luft von Düse zu Düse in Richtung Bodendurchlaß erfolgt. Der Vorteil liegt erfindungsge­ mäß darin, daß keine großen Verluste oder Infiltrationen durch den hohlen Boden erfolgen. Ein besonderer Vorteil ergibt sich durch diesen Düsenfirn, das im Bereich der Düsen erhöhte Wirbel erzeugt werden, die einen größeren Temperaturaustausch der Luft an die Umgebungsflächen für die Speicherkühlung erzeugen.

Es ist nicht Teil dieser Erfindung, wie die Quellüftung im Schwerkraftbetrieb benötigte Schacht und dessen obere Ende befindiche Wärmetauscher auszubilden sind. Derartige Vorrichtungen bzw. Raumgestaltungen sind bekannt und sollen im Rahmen dieser Erfindungen nicht weiterentwickelt werden. Wesentlich für die Erfindung ist ausschließlich, daß der natürliche fallende Luftstrom derart in einen hohlen Bo­ den umgelenkt wird, daß die kühle Verdrängungsluft an vor­ bestimmten Stellen im Raume als Quell-Lüftung austritt.

Die durch die horizontale Führung entstehenden zusätzlichen Strömungswiderstände werden überbrückt durch Düsentreib­ sätze bzw. durch an geeigneter Stelle im Luftdurchtritt angeordnete Ventilatoren.

Vorzugsweise wird für den Ventilator der Düsentreibluft gekühlte Luft aus dem Fallstrom abgezweigt um die Kühl­ leistung entsprechend zu vergrößern.

Man kann aber auch dem Ventilator Außenluft zuführen.

Schließlich ist vorgesehen, dem Ventilator einen Teil der in Deckennähe dem Wärmeaustauscher zuströmenden warmen Luft zuzuführen, also im reinen Umluftverfahren.

Wie der Ventilator eingangsseitig gespeist wird, muß im einzelfalle nach Abwägung der Vor- und Nachteile entschieden werden.

Claims (4)

1. Verfahren zum Kühlen von Räumen mittels Schwerkraft, dadurch gekennzeichnet, daß der (primäre) Schwerkraftfall­ strom in einen horizontalen hohlen Boden umgelenkt wird und diesen an beliebiger, vorzugsweise in der Nähe der auftretenden Wärmequellen unter anderem an der Brüstung eines Fensters, in den zu kühlenden Raum austritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwindung der Luftwiderstände im hohlen Boden so­ mit zur Intensivierung des Volumenstromes im hohlen Boden in Richtung der Luftdurchtritte zum Raum, Rohre beziehungs­ weise Schläuche verlegt werden, an deren Oberfläche sich Düsen befinden, aus denen durch einen Ventilator ange­ saugte Sekundärluft in die gewünschte Richtung derart aus­ strömt, daß ein großer Teil des Schwerkraftluftstromes bewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Sekundärluftdüsen nahe des Lufteintrittes des primären Fallstromes in den zu kühlenden Raum derart angeordnet werden, daß der primäre Kühlstrom sowohl gelenkt, ver­ größert, gegebenenfalls mit mit wärmerer Raumluft ge­ mischt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nahe des Lufteintrittes der primären Kaltluft in den zu kühlenden Raum Ventilatoren angeordnet werden, welche den primären Volumenstrom vergrößern, ihn umlenken und gegeben­ enfalls mit mit wärmerer Raumluft vermischen.