FI80517B - Foerfarande och anordning foer rumsklimatisering. - Google Patents

Description

1 80517

MENETELMÄ JA LAITE HUONETILOJEN ILMASTOINTIA VARTEN

Keksinnön kohteena on lähinnä toimistotiloihin ja kevyen teollisuuden tiloihin tarkoitettu ilmastointimenetelmä ja siihen liittyvä huonekohtainen ilmankäsittelylaite.

Huonetilojen ilmastointi edellyttää, että niihin johdetaan ja niistä poistetaan tarpeellinen määrä ilmanvaihtoilmaa ja että niitä tarpeen mukaan joko jäähdytetään tai lämmitetään. On toivottavaa, että sekä ilmanvaihtoa että sisälämpötilaa voidaan säätää huone- tai työpaikkakohtaisesti.

Ilmastointimenetelmiä on selostettu esim. Tekniikan Käsikirjassa, 8.painos, osa 5, LVI-tekniikka. Jäähdytysteho tuodaan huonetiloihin yleensä joko ilmaa tai vettä käyttäen. Ilmaa käytettäessä johdetaan huonetilaan viileää alilämpöistä ilmaa tehontarvetta vastaava määrä. Säätö perustuu tavallisesti muuttuvaan ilmamäärään ja menetelmää kutsutaankin ilmamääräsääteiseksi menetelmäksi.

Huonetilaan johdettava maksimi-ilmavirta määräytyy tehontarpeen ja alilämpötilan perusteella ja on usein suurempi kuin huonetilan ilmanvaihdon tarve.

Tällöin pyritään energiataloudellisista syistä yleensä osa ilmasta palauttamaan takaisin kiertoon ns. palautusilmana. Tämä saattaa aiheuttaa hygieenisiä haittoja ja heikentää sisäilman laatua etenkin silloin kun palautusilmana käytetään koko rakennuksen tai sen huomattavan osan poistoilmaa.

Huonetilojen lämmitys hoidetaan ilmamääräsääteisessä menetelmässä yleensä erillisillä joko lämpimällä vedellä tai sähköllä toimivilla lämmittimillä. Lämmitys voidaan myös hoitaa ilman avulla jääh-. dytystä vastaavalla tavalla, mutta tällöin menetelmään kuuluvissa huonetiloissa tulee olla samanaikaisesti vain joko lämmityksen tai jäähdytyksen tarvetta ja tällainen tilanne on harvinainen.

Ongelma voidaan ratkaista esim. vetämällä kuhunkin huoneeseen sekä viileän että lämpimän ilman kanavistot ja sekoittamalla viileää ja 2 80517 lämmintä ilmaa huonekohtaisissa laitteissa tehontarpeen edellyttämässä suhteessa. Tällaiset kaksikanavamenetelmät ovat suuren kana-vatarpeen takia usein kalliita ja tilaa vieviä. Niissä tuhlautuu myös helposti energiaa erilämpötilaisia ilmoja sekoitettaessa.

Toinen tapa hoitaa samanaikainen jäähdytys ja lämmitys on jälki-lämmittää niihin huoneisiin menevä ilma, joissa on lämmitystarvet-ta. Myös tällöin tuhlautuu energiaa kun ilma ensin jäähdytetään ja sitten lämmitetään.

Ilman johtaminen huonetilaan voidaan toteuttaa joko ns. sekoittavalla tai syrjäyttävällä ilmanjakoperiaatteella. Sekoittavassa tavassa ilma johdetaan tavallisesti seinä- tai kattopinnasta verraten suurella nopeudella pyrkien siihen, että mahdollisimman paljon huoneilmaa sekoittuu sisäänpuhallettavaan ilmaan.

Ilma voidaan tällöin johtaa sisälle hyvinkin alilämpöisenä ilman vedonvaaraa, jolloin ilmavirta vastaavasti pienenee ilmamääräsää-teisissä menetelmissä. Toisaalta ilmanvaihdon hyötysuhde yleensä jää pienemmäksi kuin mäntävaikutusta tavoittelevassa syrjäyttävässä ilmanjakotavassa.

Siinä ilma johdetaan huonetilaan tavallisesti alhaalta pienellä nopeudella vain hieman alilämpöisenä. Se leviää huonetilan alaosaan ja nousee lämmetessään ylöspäin työntäen pilaantuneen ilman huoneen yläosaan mistä se poistetaan. Edellytyksenä syrjäyttävälle ilmanjaolle on alilämpöinen tuloilma. Jos ilma on lämmintä, nousee se heti ylöspäin jakaantumatta koko huonetilaan.

Koska alilämpötila on vetoriskin takia pidettävä pienenä, tarvitaan samaa jäähdytystehoa varten yleensä suurempia ilmavirtoja kuin sekoittavassa ilmanjaossa. Tätä tosin kompensoi lämpötilan kerrostuminen huoneessa. Virtauksen stabiilisuus edellyttää myös verraten suuria ilmavirtoja.

Keksinnön tunnusomaiset piirteet selviävät patenttivaatimuksista. Kuvio 1 esittää yleiskuvaa ilmastointilaitteesta.

Kuvio 2 esittää ilmastointilaitetta yksityiskohtaisesti.

3 80517

Keksinnön mukaisessa ilmastointimenetelmässä on pyritty poistamaan edellä kuvattuja ilmamääräsäätöisen menetelmän haittoja ja hyödyntämään tehokasta syrjäytysilmanvaihtoa sekä aikaansaamaan helposti muunneltava yksilöllisen säädön salliva ratkaisu. Menetelmää selostetaan seuraavassa viittaamalla oheiseen kuvaan Fig.l.

Korotetun lattian alla olevaan tai rakenteisiin muodostettuun välitilaan tai kanavistoon (1) johdetaan rajoitettua aluetta palvelevassa paikallisessa ilmastointikojeessa (2) suodatettu ja jäähdytetty viileä ilmastointi-ilma (3). Se muodostuu kanavoituna kojeelle johdetun ilmanvaihtoilman (4) ja paikallisen palautusilman (5) sekoituksesta. Palautusilma voidaan haluttaessa myös kanavoida.

Paine välitilassa (1) pidetään likipitäen vakiona ja vain lievästi huonetilaan nähden ylipaineisena esim. säätämällä ilmastointikojeen puhaltimien kierroslukua. Näin ei aseteta suuria vaatimuksia korotetun lattian tiiviydelle.

Välitilaan johdettavan ilmastointi-ilman lämpötila pidetään aina huonelämpötilaa alempana ja lämpötilassa, jolla pahimmin kuormitetun huoneen jäähdytystarve voidaan hoitaa. Lämpötila on verraten suurista ilmavirroista johtuen kuitenkin niin korkea, ettei välitilaa tarvitse yleensä eristää.

Kanavoituna kojeelle tuodun ilmanvaihtoilman (4) määrää ohjataan ko. alueen ilmanvaihtotarpeen mukaan. Tämä voi tapahtua joko käsin tai automaattisesti esim. poistoilman hiilidioksidipitoisuuden mukaan. Vastaava määrä poistoilmaa (6) johdetaan pois.

Huoneissa sijaitsevat puhaltimilla varustetut huonekohtaiset il- ____ mankäsittelylaitteet (7) ottavat välitilasta viileää ilmastointi- ilmaa jäähdytystarpeen vaatiman määrän. Seuraavassa on selostettu lähemmin laitteiden toimintaa ja rakennetta. Numerot viittaavat kuvaan Fig.2.

Huonekohtaiset ilmankäsittelylaitteet ottavat välitilan viileän ilmastointi-ilman (3) lisäksi laitteen suodattimien (8) läpi saman 4 80517 huonetilan kierrätysilmaa (9) sekoittamatta näitä kuitenkaan, jolloin huonetilaan virtauksentasaajan (10) kautta tasaisesti ja pienellä nopeudella johdettava tuloilma (11) muodostaa huonetilaa viileämmän alavyöhykkeen (12) ja lämpimämmän ylävyöhykkeen (13).

Tämä erottelu on toteutettu jakamalla laite erillisiin osiin (14) ja (15) väliseinämällä (20). Vyöhykkeiden välinen sekoittuminen on pienen puhallusnopeuden johdosta vähäistä ja alavyöhyke säilyy aina huonelämpötilaa vllleämpänä. Näin on luotu edellytykset syrjäyttävän ilmanjaon toteuttamiselle.

Laitteessa on mahdollisuus ohjata välitilasta otettavan viileän ilmastointi-ilman virtausta säätölaitteella (16) ja näin säätää jäähdytystehoa ja ilmanvaihtoa. Lisäksi voidaan tuloilmavirtaa säätää puhaltimen (17) avulla esim. ohjaamalla moottorin (18) kierroslukua.

Jäähdytystarpeen pienentyessä huonekohtaiset ilmankäsittelylait-teet ottavat yhä vähemmän viileää ilmastointi-ilmaa välitilasta kunnes saavutetaan huone- tai työpaikkakohtaisesti aseteltavaa ilmanvaihdon minimitarvetta vastaava tila.

Jos jäähdytystarve pienenee vielä tämänkin jälkeen, kytkeytyy esim. sähköllä toimiva lämmitin (19) päälle. Se lämmittää vain kierrätysilmaa (9) ja näin on mahdollista lämmittää huonetta samanaikaisesti kun sinne johdetaan alavyöhykkeessä viileää tuloilmaa säilyttäen näin lämmitystilanteessakin syrjäytysilmanvaihdon toimintaedellytykset .

Seisokkiaikana ilmastointikoje (2, Fig.l) ei ole toiminnassa ja huonekohtaisten ilmankäsittelylaitteiden yhteys välitilaan suljetaan säätölaitteella (16). Ilmankäsittelylaitteet toimivat nyt pelkästään kierrätysilmalla lämmittäen huonetta tarpeen mukaan.

Jos lämmitystarvetta ei ole, pysähtyvät laitteiden puhaltimet ja lämmittimet kytkeytyvät pois päältä.

Keksinnön kohteena olevalla menetelmällä ja siihen liittyvällä huonekohtaisella ilmankäsittelylaitteella saavutetaan merkittäviä etuja nykyisiin menetelmiin verrattuna. Niitä selostetaan seuraa-vassa.

Il 5 80517

Toimisto- yms. rakennuksissa on nykyisin talvellakin useimmiten jäähdytyksen tarvetta. Menetelmä toimii tällöin ilmamääräsäätöisesti hyödyntäen tehokasta syrjäytysilmanvaihtoperiaatetta. Oleellista on, että myös lämmitystarvetilanteessa voidaan säilyttää syrjäytysperiaatteen mukainen ilmanjako.

Palautus!lman käyttö on rajoitettu paikallisen ilmastointikojeen alueelle, jolloin laajamittaisen esim. koko rakennusta koskevan palautusilman käytön hygieeniset epäkohdat vältetään.

Työpaikka- tai huonekohtainen kierrätysilma puhdistetaan suodatti-messa, joka voi olla hyvinkin tehokas. Kun kierrätysilmaa käytetään ilmanvaihto!lman lisänä eikä tilalla, paranee sisäilman puhtaus.

Kanavistot eivät kasva vaan pienenevät, koska ilmamääräsäätöisen osan tuloilmakanavana toimii korotetun lattian välitila tai välipohjaan integroidut ontelot, jotka yleensä jo muista syistä ovat riittävän suuria.

Kanavien tarve pienenee edelleen, jos suppean alueen poistoilma voidaan johtaa ilman kanavointia ilmastointikojeelle kuvan Fig.l esittämällä tavalla. Tehokas syrjäytysilmanvaihto pienentää ilman-vaihtoilman määrää ja siten myös ilmanvaihto!lman tulo- ja poisto-kanavistoja.

Huonekohtaiset ilmankäsittelylaitteet voidaan vapaasti sijoittaa sinne missä niitä tarvitaan ja ohjata työpaikka- tai huonekohtai-sesti. Lämpötilan lisäksi voidaan ilmanvaihdon määrää ohjata yksilöllisesti. Yksilöllinen sijoitus-, suuntaus- ja säätömahdollisuus pienentää myös vetoriskiä. Sisäilmasto hallitaan siis täydellisesti.

Koko menetelmä voidaan varustaa "älykkäällä" automatiikalla, joka huolehtii sekä ilmanvaihdosta että lämmityksestä ja jäähdytyksestä eli koko ilmastoinnista yksilöllisten toiveitten mukaan.

Tilajärjestelyjen muutokset on helppo toteuttaa. Ilmastoinnin osalta niistä selvitään yleensä muuttamalla huonelaitteiden sijoi- 6 80517 tusta ja määrää tarpeen mukaan. Kuormitusten muuttuessa oleellisesti selvitään muutoksesta vaihtamalla ilmastointikoje uutta tilannetta vastaavaksi. Ilmanvaihto voidaan hoitaa keskitetysti tai hajautetusti esim. kerroskohtaisesti.

Energiankulutus on pieni mm. siksi, että ilmanvaihtomäärät ovat pieniä syrjäytysilmanvaihtoa käytettäessä, ilmanvaihto voidaan ohjata tarpeen mukaan ja vapaa lämpö hyödyntää tehokkaasti. Huonetiloista ja työpaikoilta, joissa ei toimita, voidaan ilmanvaihto kokonaan sulkea lämmityksen silti toimiessa. Ilmastointikojeet voivat toimia joko keskitetyllä vesikiertoisella jäähdytyksellä tai omilla kompressoreillaan. Myös erilaiset lämpöpumppusovellutukset ovat mahdollisia.

Huonelaite saadaan toimimaan äänettömästi valitsemalla puhallin oikein ja tarvittaessa vaimentamalla laite sisäpuolisesti. Vaimennus voidaan edullisesti yhdistää tuloilman virtauksentasaajaan. Kierrätysilma-aukon kautta leviävää melua vaimentaa suodatin. Pu-hallinta ei myöskään tarvitse käyttää täydellä teholla muuta kuin kuormitushuippujen aikana, jolloin melu paremmin hyväksytään.

Edellä on selostettu ilmastointimenetelmää, joka perustuu viileän ilman ottoon korotetun lattian alla olevasta tai rakenteisiin muodostetusta välitilasta tai kanavistosta ja ilman huonekohtaisesta käsittelystä lattialla sijaitsevissa ilmankäsittelylaitteissa.

Menetelmä voidaan kuitenkin kääntää ylösalaisin ja ilma ottaa katossa esim. alaslasketun katon yläpuolella olevasta tilasta tai kanavistosta. Huonelaitteet sijaitsevat tällöin katossa ja viileä ilma leviää lämpimän ilman vyöhykkeen kannattamana huoneen yläosaan ja laskeutuu sitten alaspäin aikaansaaden mäntävaikutuksen omaisen syrjäyttävän ilmanjaon.

; Ilmastointikoje voi sijaita joko katossa tai edelleen lattialla, jolloin katossa oleva välitila samoinkuin ilmanvaihto- ja poisto-kanavisto liitetään siihen yhdyskanavilla.

Myös tällä menetelmällä päästään mäntämäiseen syrjäytysilmanvaih-toon ja saavutetaan samat edut kuin edellä on esitetty. Menetelmää 7 80517 ja huonelaitetta ei erikseen selosteta, koska vyöhykkeiden toimintaa ja ylösalaista sijaintia lukuunottamatta menetelmä ja huone-laite ovat samat kuin edellä.

Claims (6)

8 80517

1. Huonetilojen ilmastointiin tarkoitettu menetelmä, jossa lattia-sovituksessa korotetun lattian alla ja kattosovituksessa alaslas-ketun katon päällä olevaan välitilaan tai rakenteisiin muodostettuihin onteloihin tai kanavistoihin (1) johdetaan paikallisessa ilmastointikojeessa (2) käsitelty huonelämpötilaan verrattuna alemmassa lämpötilassa oleva viileä ilmastointi-ilma (3), tunnettu siitä, että puhaltimilla (17) varustetut huonekoh-taiset ilmankäsittelylaitteet (7) ottavat huonetilan ilmanvaihtoa ja jäähdytystä varten tarvittavan viileän ilman (3) lisäksi laitteiden suodattimissa (8) puhdistettua ja tarvittaessa lämmittimis-sä (19) lämmitettyä kyseessä olevan huonetilan kierrätysilmaa (9) sekoittamatta näitä kuitenkaan keskenään, jolloin ilmastointi-ilma (3) muodostaa pienellä nopeudella huonetilaan johdettavaan tuloil-maan (11) viileän vyöhykkeen (12) ja kierrätysilma (9) lämpimän vyöhykkeen (13) niin, että lattiasovituksessa viileä ilma leviää huonetilan alaosaan ja nousee sitten lämmetessään ylöspäin ja kattosovituksessa viileä ilma leviää lämpimän ilman vyöhykkeen kannattamana huoneen yläosaan ja laskeutuu sitten alaspäin aikaansaaden molemmissa sovituksissa mäntävaikutuksen omaisen syrjäyttävän ilmanjaon.

2. Huonetilojen ilmastointiin tarkoitettu laite (7), joka toimii huonekohtaisena ilmankäsittelylaitteena patenttivaatimuksen 1 mukaisessa menetelmässä ja joka sijoitettuna lattiatasolle ottaa lattian alla olevasta ja sijoitettuna kattotasolle ottaa alaslas-ketun katon yläpuolella olevasta välitilasta tai rakenteisiin muodostetuista onteloista tai kanavistoista (1) moottorin (18) käyttämän puhaltimen (17) avulla viileää huoneen lämpötilaa alemmassa lämpötilassa olevaa ilmastointi-ilmaa (3) sekä suodattimessa (8) puhdistettua ja tarvittaessa lämmittimessä (19) lämmitettyä kierrätysilmaa (9), tunnettu siitä, että edullisimmin sylinterinmuotoisessa laitteessa on erillinen väliseinämän (20) erottama ilmastointi-ilmakammio (14) ja erillinen kierrätysilmakammio (15), joiden kautta ilmavirrat johdetaan samalla kammiot välilevyllä 9 80517 (21) kahteen osaan jakavalla puhaltimella (17) sekoittamatta ilmavirtoja kuitenkaan keskenään virtauksentasaajan (10) läpi pienellä nopeudella huonetilaan, jolloin lattiatasolle sijoitetun laitteen ilmastointi-ilma (3) muodostaa tuloilmaan (11) viileän alavyöhyk-keen (12) ja kierrätysilma (9) lämpimän ylävyöhykkeen (13) niin, että alavyöhykkeen viileä ilma leviää huonetilan alaosaan ja nousee sitten lämmetessään ylöspäin aikaansaaden ylävyöhykkeen myötävaikutuksella mäntävaikutuksen omaisen ylöspäin suuntautuvan syrjäyttävän ilmanjaon, ja jolloin kattotasolle sijoitetun laitteen ilmastointi-ilma (3) muodostaa tuloilmaan (11) viileän ylävyöhykkeen (12) ja kierrätysilma (9) lämpimän alavyöhykkeen (13) niin, että ylävyöhykkeen viileä ilma leviää sen alla olevan lämpimän ilman vyöhykkeen kannattamana huonetilan yläosaan ja laskeutuu alaspäin aikaansaaden mäntävaikutuksen omaisen alaspäin suuntautuvan syrjäyttävän ilmanjaon.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että väliseinämä (20) ja välilevy (21) sijoitetaan niin, että saadaan sopiva ilmastointi-ilman (3) ja kierrätysilman (9) suhde tu-loilmassa (11).

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siltä, että laitteessa on käsin tai automaattisesti ohjattava ilmavirran säätölaite (16), jolla ilmastointi-ilman (3) virtausta laitteen läpi voidaan säätää.

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että laitteen kautta kulkevaa ilmavirtaa säädetään muuttamalla joko portaattain tai portaattomasti puhaltimen (17) kierroslukua.

6. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että lämmittimen (19) tehoa säädetään joko portaattain tai portaattomasti . 10 8051 7