EP2027420A1 - Auslass eines gebläsekonvektors - Google Patents

Auslass eines gebläsekonvektors

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EP2027420A1
EP2027420A1 EP07711849A EP07711849A EP2027420A1 EP 2027420 A1 EP2027420 A1 EP 2027420A1 EP 07711849 A EP07711849 A EP 07711849A EP 07711849 A EP07711849 A EP 07711849A EP 2027420 A1 EP2027420 A1 EP 2027420A1
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EP
European Patent Office
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air
outlet
air guide
flow
adjustable
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07711849A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klepp Georg
Norbert Steinhoff
Volkhard Nobis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FlaektGroup Deutschland GmbH
Original Assignee
GEA Air Treatment GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by GEA Air Treatment GmbH filed Critical GEA Air Treatment GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/0007—Indoor units, e.g. fan coil units
    • F24F1/0011—Indoor units, e.g. fan coil units characterised by air outlets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/01—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station in which secondary air is induced by injector action of the primary air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/70—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/80—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air
    • F24F11/81—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the air supply to heat-exchangers or bypass channels

Definitions

  • the invention relates to a device for heating and / or cooling of room air with a fan, a heat exchanger and an air outlet.
  • the object of the invention is to improve a device of the type mentioned so that fluidically favorable flow guides in the device, in the outlet and in the room can be achieved and an adaptation of these flow guides to the flow conditions in particular to the air flow and the air temperature can be achieved.
  • At least one air guide is arranged laterally in the air outlet, through which the air is aerodynamically directed to the outlet and through which the outlet cross section according to the temperature and / or the air volume flow is variable in size.
  • the air outlet can be subdivided into two outlet regions by an air guide surface, wherein the air guide surface is rotationally adjustable about an axis which is arranged transversely to the air outlet direction.
  • the air flow is thus guided through a flow-optimized nozzle and / or flap or a flow-optimized channel.
  • a flow-optimized air flow is achieved with air detection and guidance already in the device with integrated outlet, in contrast to outlet constructions, which are subsequently attached to the device.
  • An adaptation of this channel and / or the outlet cross section to the air volume flow, the air temperature and / or the air temperature difference is achieved. This leads to lower pressure losses, lower noise emission and a more stable jet behavior and higher throwing distances. This also leads to a higher level of comfort and lower energy consumption, especially as a flow short circuit is reliably prevented.
  • thermo-mechanical actuator based on the coupling of at least two thermal expansion elements.
  • Fig. 1 shows a first embodiment with a side adjustable
  • Air guide which divides the air outlet into two outlet areas, with different positions of the air guide
  • Fig. 6 thermal expansion elements for adjusting an air guide or the air guide.
  • the device according to the invention forms a fan coil as a decentralized device, in particular for offices, hotels and living spaces, and according to the first exemplary embodiment (FIG. 1) has a housing 1 which forms an air outlet 2 in an outer wall.
  • the air outlet is supplied with the heated or cooled air from a fan 3 via a heat exchanger 4.
  • air guide elements 5, 6 are attached to the air outlet 2 on both sides, which project convexly into the air flow. At least one of these two air guide elements is movably arranged so that in this way the outlet cross section can be changed in size according to the temperature and / or the air volume flow.
  • the air guide element 5 is attached hinged at the end facing away from the air outlet 2 end and motor, hydraulically, pneumatically or thermo-mechanically adjustable by a corresponding, not shown adjustment.
  • thermo-mechanical actuators The position of the air guide element 5 and thus the cross section of the channel in the air outlet are set as a function of air volume flow and / or temperature. This can be realized by electric actuators and connection to the control components or by thermo-mechanical actuators, without a connection to the control components is needed. This solution with thermo-mechanical actuators has as advantages that no electrical Connections and no connection to control technology are necessary. This enables a stand-alone solution.
  • a constructive implementation can also be done by thermal expansion elements.
  • the path specification is effected as a function of a temperature difference.
  • the use of thermal expansion elements and a suitable mechanism also other sizes can be determined, such as the flow or the caloric power.
  • air is sucked in laterally in front of the air outlet into the airflow in the induction principle (FIG. 5).
  • the volume flow is determined by a fluidic arrangement on the measurement of the temperatures of the incoming primary air (air flow), the incoming secondary air (ambient air) and the exiting air flow, if the induction ratio (ratio between primary air and secondary air) is known. If these temperatures are measured with thermal expansion elements, a suitable mechanism results in a travel as a function of the volume flow.
  • a travel is realized by a suitable mechanism that corresponds to the caloric power.
  • an air-guiding surface 7 is fastened or hinged in a rotationally adjustable manner in the rotary region 8, which subdivides the air outlet 2 into two outlet regions 9, 10.
  • the first outlet region 9, which adjoins the adjustable air guide element 5 has a larger air passage cross section than the second outlet region 10.
  • the variant of FIG. 2 to 4 shares the air flow in a primary air flow flowing between the two nozzle elements and a secondary Air flow, which flows past the nozzle on. In the exit then the secondary air flow is entrained by the primary air flow and the air emerges as a single jet of air from the device.
  • FIGS. 3 and 4 in which the two extreme positions of the adjustable nozzle element are shown, essentially the secondary air flow flowing past the nozzle is influenced and thus an indirect adjustment of the nozzle cross-section takes place.
  • the resulting velocity of the total air jet emerging from the unit results from the ratio of the velocities and the volume flows of primary air and secondary air.
  • This version has the further advantage over the previously considered embodiments that the geometries are fixed in the blow-out area and thus an optionally located in the equipment panel grid is ideally tuned to these geometries. Distracting influences due to overlapping, different free cross sections of an adjustable nozzle and a subsequent rigid Beerausblasgitters are reliably avoided.
  • Fig. 6 shows the arrangement of thermal expansion elements 11 at the flow and return for measuring the caloric power.
  • the temperatures at the supply line and the return line of the cooling medium (in the cooling case) or the heating medium (in the heating case) can also be a suitable arrangement of the thermal expansion elements, a corresponding constructive thermal integration and a corresponding mechanism a travel for the air guide. 5 and / or air guiding surface 7 are realized as a function of the calorific power.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen und/oder Kühlen von Raumluft mit einem Gebläse, einem Wärmetauscher und einem Luftauslass, wobei im Luftauslass mindestes ein Luftleitelement seitlich angeordnet ist, durch das der Austrittsquerschnitt entsprechend der Temperatur und/oder dem Luftvolumenstrom in seiner Größe veränderbar ist.

Description

GEA Happel Klimatechnik
Produktions- und Servicegesellschaft mbH
Südstraße 48
D 44625 Herne
Ausläse eines Gebläsekonvektors
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen und/oder Kühlen von Raumluft mit einem Gebläse, einem Wärmetauscher und einem Luftauslass.
Zum Klimatisieren im Komfortbereich insbesondere von Büros und Hotels sind als dezentrale Geräte Gebläsekonvektoren bekannt mit starren oder beweglichen Gittern oder Lamellen im Luftauslass. Dies führt zu Druckverlusten und damit zu verringerter Leistung des Geräts, zu einer höheren Schallleistung und damit zu einem erhöhten Geräuschpegel und zu Störungen des austretenden Freistrahls und damit zu unbehaglichen Raumströmungen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass strömungstechnisch günstige Strömungsführungen im Gerät, im Auslass und im Raum erreicht werden und eine Anpassung dieser Strömungsführungen an die Strömungsverhältnisse insbesondere an den Luftvolumenstrom und die Lufttemperatur erreichbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass im Luftauslass mindestes ein Luftleitelement seitlich angeordnet ist, durch das die Luft strömungstechnisch günstig zum Auslass gelenkt wird und durch das der Austrittsquerschnitt entsprechend der Temperatur und/oder dem Luftvolumenstrom in seiner Größe veränderbar ist. Der Luftauslass kann durch eine Luftleitfläche in zwei Austrittsbereiche unterteilt ist, wobei die Luftleitfläche um eine Achse drehverstellbar ist, die quer zur Luftausströmrichtung angeordnet ist.
Die Luftströmung wird damit durch eine strömungsoptimierte Düse und/oder Klappe bzw. einen strömungsoptimierten Kanal geführt. Es wird eine strömungsoptimierte Luftführung erreicht mit einer Lufterfassung und Führung bereits im Gerät mit integriertem Auslass, im Gegensatz zu Auslass- Konstruktionen, die nachträglich auf das Gerät aufgesetzt werden. Auch wird eine Anpassung dieses Kanals und/oder des Austrittsquerschnitts an den Luftvolumenstrom, die Lufttemperatur und/oder die Lufttemperaturdifferenz erzielt. Dies führt zu geringeren Druckverlusten, geringerer Schallemission und einem stabileren Strahlverhalten und höheren Wurfweiten. Auch führt dies zu einer höheren Behaglichkeit und einem geringeren Energieverbrauch, zumal ein Strömungskurzschluss sicher verhindert wird.
Wesentliche Vorteile der erfindungsgemäßen Lösungen sind zu sehen in
- strömungstechnisch optimierte Luftführung im Gerät, durch den Auslass in den Raum,
- Anpassung des Auslasses/des Kanals an die Strömungsbedingungen (Luftvolumenstrom und Lufttemperatur),
- Anpassung des Auslasses/Kanals an eine Temperaturdifferenz auf thermomechanischem Weg und
- konstruktive Umsetzung des thermomechanischen Stellgliedes auf der Grundlage der Kopplung von mindestens zwei thermischen Dehnelementen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einem seitlichen verstellbaren
Luftleitelement, Fig. 2 bis 4 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einer verstellbaren
Luftleitfläche, die den Luftauslass in zwei Austrittsbereiche unterteilt, mit unterschiedlichen Stellungen der Luftleitfläche,
Fig. 5 einen Ausschnitt aus der Luftströmung vor dem Luftauslass mit seitlicher Sekundärluft,
Fig. 6 thermische Dehnelemente zum Verstellen eines Luftleitelements oder der Luftleitfläche.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bildet einen Gebläsekonvektor als dezentrales Gerät insbesondere für Büros, Hotels und Wohnräume und weist nach dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1) ein Gehäuse 1 auf, das in einer Außenwand einen Luftauslass 2 bildet. Dem Luftauslass wird die erwärmte oder gekühlte Luft von einem Gebläse 3 über einen Wärmetauscher 4 zugeführt.
In Strömungsrichtung hinter dem Wärmetauscher 4 sind am Luftauslass 2 zu beiden Seiten Luftleitelemente 5, 6 befestigt, die konvex in den Luftstrom hineinragen. Mindestens einer 5 dieser zwei Luftleitelemente ist beweglich angeordnet, so dass hierdurch der Austrittsquerschnitt entsprechend der Temperatur und/oder dem Luftvolumenstrom in seiner Größe veränderbar ist. Hierzu ist das Luftleitelement 5 am vom Luftauslass 2 abgewandten Ende angelenkt befestigt und motorisch, hydraulisch, pneumatisch oder thermomechanisch verstellbar durch eine entsprechende, nicht dargestellte Verstellvorrichtung.
Die Stellung des Luftleitelements 5 und damit der Querschnitt des Kanals im Luftauslass werden in Abhängigkeit von Luftvolumenstrom und/oder Temperatur eingestellt. Dies kann realisiert werden durch elektrische Stellmotoren und Anbindung an die regelungstechnischen Komponenten oder durch thermomechanische Stellglieder, ohne dass eine Anbindung an die regelungstechnischen Komponenten benötigt wird. Diese Lösung mit thermomechanischen Stellgliedern hat als Vorteile, dass keine elektrischen Anschlüsse und keine Anbindung an Regelungstechnik nötig sind. Damit wird eine Stand-alone-Lösung ermöglicht.
Es sind zwar Lösungen bekannt, bei denen Einstellungen in Abhängigkeit von der Temperatur, der aus dem Gerät in den Raum eintretenden Luft (Zuluft), durchgeführt werden. Dies ist jedoch nur für den seltenen Fall konstanter Raumtemperatur und konstantem Luftvolumenstrom sinnvoll. Bei der erfindungsgemäßen Lösung erfolgt die Einstellung über die Temperaturdifferenz Raumlufttemperatur-Zulufttemperatur. Dadurch können die Temperaturschwankungen sowie Schwankungen des Luftvolumenstroms erfasst werden.
Eine konstruktive Umsetzung kann auch durch thermische Dehnelemente erfolgen. Bei der erfindungsgemäßen Lösung erfolgt durch Verwendung von mindestens zwei thermischen Dehnelementen und einer entsprechenden Mechanik die Wegvorgabe in Abhängigkeit von einer Temperaturdifferenz. Außer der Messung der Lufttemperatur können durch die Verwendung von thermischen Dehnelementen sowie einer geeigneten Mechanik auch weitere Größen bestimmt werden, so der Volumenstrom oder die kalorische Leistung.
In einer weiteren Ausführung wird vor dem Luftauslass in den Luftstrom im Induktionsprinzip Luft seitlich eingesaugt (Fig. 5). Der Volumenstrom wird hierbei durch eine strömungstechnische Anordnung über die Messung der Temperaturen der eintretenden Primärluft (Luftstrom), der eintretenden Sekundärluft (Umgebungsluft) sowie des austretenden Luftstroms bestimmt, wenn das Induktionsverhältnis (Verhältnis zwischen Primärluft und Sekundärluft) bekannt ist. Werden diese Temperaturen mit thermischen Dehnelementen gemessen, so ergibt sich durch eine geeignete Mechanik ein Stellweg in Abhängigkeit vom Volumenstrom.
Über den Stellweg der Dehnelemente, die sich aus dem Volumenstrom ergibt, sowie über den Stellweg der Dehnelemente, die die Temperaturdifferenz der Luft erfassen, wird durch eine geeignete Mechanik ein Stellweg realisiert, der der kalorischen Leistung entspricht. In der in Fig. 2 bis 4 dargestellten Ausführung ist innerhalb des Luftauslasses 2 eine Luftleitfläche 7 drehverstellbar im Drehbereich 8 befestigt bzw. angelenkt, die den Luftauslass 2 in zwei Austrittsbereiche 9, 10 unterteilt. Hierbei weist der erste Austrittsbereich 9, der an das verstellbare Luftleitelement 5 angrenzt, einen größeren Luftdurchtrittsquerschnitt auf als der zweite Austrittsbereich 10.
Neben der Anpassung der Größe des Austrittsquerschnitts durch das Luftleitelement 5, das die Geschwindigkeit eines einzelnen, aus dem Gerät austretenden Luftstroms beeinflusst, teilt die Variante gemäß Fig. 2 bis 4 den Luftstrom in einen primären Luftstrom, der zwischen den beiden Düsenelementen strömt und einen sekundären Luftstrom, der an der Düse vorbeiströmt, auf. Im Austritt wird dann der sekundäre Luftstrom vom primären Luftstrom mitgerissen und die Luft tritt als ein einziger Luftstrahl aus dem Gerät.
Gemäß Fig. 3 und 4, in dem die beiden extremen Stellungen des einstellbaren Düsenelementes dargestellt sind, wird im Wesentlichen der an der Düse vorbeiströmende sekundäre Luftstrom beeinflusst und erfolgt so eine indirekte Verstellung des Düsenquerschnittes.
Die resultierende Geschwindigkeit des insgesamt aus dem Gerät austretenden Luftstrahls ergibt sich aus dem Verhältnis der Geschwindigkeiten und der Volumenströme von primärer Luft und sekundärer Luft. Diese Größen können konstruktiv durch eine entsprechende Verstellung des einstellbaren Düsenelements realisiert werden.
In der neutralen Stellung (Fig. 3) des einstellbaren Düsenelements haben primäre Luft und sekundäre Luft die gleiche Geschwindigkeit. In der engsten Stellung (Fig. 4) des einstellbaren Düsenelements ist der Austrittsquerschnitt der Düse selbst minimal. Die Geschwindigkeit der Luft ist maximal.
Diese Version besitzt gegenüber den bisher betrachteten Ausführungen den weiteren Vorteil, dass die Geometrien im Ausblasbereich fixiert sind und so ein ggf. in der Geräteverkleidung befindliches Gitter in idealer Weise auf diese Geometrien abstimmbar ist. Störende Einflüsse durch sich überschneidende, unterschiedliche freie Querschnitte einer verstellbaren Düse und eines darauf folgenden starren Luftausblasgitters werden so zuverlässig vermieden.
Fig. 6 zeigt die Anordnung thermischer Dehnelemente 11 am Vor- und Rücklauf zur Messung der kalorischen Leistung. Über eine Messung der Temperaturen an der Vorlaufleitung sowie der Rücklaufleitung des Kühlmediums (im Kühlfall) bzw. des Heizmediums (im Heizfall) kann ebenfalls über eine geeignete Anordnung der thermischen Dehnelemente, einer entsprechenden konstruktiven wärmetechnischen Einbindung sowie einer entsprechenden Mechanik ein Stellweg für das Luftleitelement 5 und/oder Luftleitfläche 7 in Abhängigkeit von der kalorischen Leistung realisiert werden.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zum Erwärmen und/oder Kühlen von Raumluft mit einem Gebläse (3), einem Wärmetauscher (4) und einem Luftauslass (2), dadurch gekennzeichnet, dass im Luftauslass (2) mindestes ein Luftleitelement (5) seitlich angeordnet ist, durch das der Austrittsquerschnitt entsprechend der Temperatur und/oder dem Luftvolumenstrom in seiner Größe veränderbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitelement (5) motorisch, hydraulisch, pneumatisch oder thermomechanisch verstellbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitelement (5) durch ein Dehnstoffelement oder ein Bimetall verstellbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitelement (5) eine konvex geformte Luftleitfläche aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Luftleitelement (5) in dem Luftauslass eine, zwei oder mehrere konvex geformte Luftleitflächen (6) seitlich angeordnet sind.
6. Vorrichtung zum Erwärmen und/oder Kühlen von Raumluft mit einem Gebläse (3), einem Wärmetauscher (4) und einem Luftauslass (2) insbesondere nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftauslass (2) durch eine Luftleitfläche (7) in zwei Austrittsbereiche (9, 10) unterteilt ist, wobei die Luftleitfläche (7) um eine Achse drehverstellbar ist, die quer zur Luftausströmrichtung angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Luftleitfläche (7) ein Austrittsbereich (9, 10) teilweise oder vollständig verschließbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Luftleitfläche (7) verschließbare zweite Austrittsbereich (10) einen kleineren Austrittsquerschnitt aufweist als der des ersten Austrittsbereichs (9).
EP07711849A 2006-06-13 2007-03-08 Auslass eines gebläsekonvektors Withdrawn EP2027420A1 (de)

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