FI90466C - Menetelmä ja jakolaite ilman johtamiseksi huoneeseen - Google Patents

Description

1 90466

Menetelmå ja jakolaite ilman johtamiseksi huoneeseen Tåmån keksinnon kohteena on menetelmå ilman johtamiseksi huoneeseen, jonka menetelmån mukaisesti 5 - tuloilmaa johdetaan huoneeseen paattyvaan jako- laitteeseen ja - puhalletaan jakolaitteesta sisåånpuhallusaukko-jen kautta huoneeseen, jolloin - tuloilma johdetaan jakolaitteessa ainakin kah-10 den erillisen virtaustien kautta eri sisåånpuhallusauk- koihin, ja - tuloilmalle aiheutetaan kunkin virtaustien si-saanpuhallusaukoilla toisenlaiset sisåånpuhallusolosuh-teet kuin muiden virtausteiden sisåånpuhallusaukoilla.

15 Ilman tuomiseksi huoneeseen on kehitetty monen- laisia laitteita, jotka voidaan jakaa karkeasti kolmeen pååryhmåån:

Ns. sekoittavilla ilmanjakolaitteilla ilma tuo-daan yleensa huoneen ylaosaan yhdesta pisteesta suureh-20 kolla nopeudella erilaisten rakojen, suuttimien tai auk-kojen kautta. Niistå virtaava ilma vetåå mukaansa suuren måårån ymparoivaa huoneilmaa ja sekoittuu siihen. Koko huoneen ilmamassa joutuu nå in liikkeelle ja sekoittuu sekå låmpotilaltaan ettå epåpuhtauspitoisuudeltaan låhes 25 homogeeniseksi.

Suuren virtausnopeuden takia syntyy helposti håi-ritsevåå ååntå. Suuria ilmasuihkuja on vaikea hallita. Mikåli ilman nopeus on liian suuri, syntyy håiritsevåå vetoa. Jos se taas on liian pieni, syntyy huoneeseen 30 helposti kuolleita alueita, joilla ilma ei vaihdu. Låm-poolojen hallintaa vaikeuttaa termisten voimien vaikutus ilmasuihkuun sekoittumisesta huolimatta. Jos tuloilma on huoneilmaa låmpimåmpåå, ilmasuihku taipuu ylospåin, jol-loin ilma huoneen alaosassa ei vaihdu. Jos ilma on kyl- 2 90466 mempåå, se taipuu alaspåin ja aiheuttaa vetoa. Huonelåm-potilan hallinta tuloilman låmpotilaa sååtåmållå on siten mahdollista vain rajoitetusti. Ilmavirtaa ei voi myoskåån kovin paljon saataa aiheuttamatta edella selos-5 tettuja haittoja.

Ns. syrjayttavasså ilmanjaossa ilma tuodaan pie-nella nopeudella suoraan oleskelualueelle suurehkon pin-nan kautta.

Veto- ja ååniongelmilta yleenså valtytaan, mikåli 10 tulo- ja huoneilman låmpotila on saina. Jos låmpotilaero nousee 2-3 asteeseen, termiset voimat alkavat hallita virtausta. Kun tuloilma on huoneilmaa kylmempåå, virtaus "putoaa”, nopeus kasvaa termisten voimien ansiosta ja lattiatasolla syntyy vetoa. Jos tuloilma on huoneilmaa 15 låmpimåmpåå, se nousee ylos, jossa poistokin yleensa on. Seurauksena on ns. oikosulkuvirtaus ja huono ilmanvaihto oleskelualueella. Huonelampotilaa ei siten voida sanot-tavasti saataa. Koska ei ole ilmasuihkua, joka vetaisi huoneilmaa mukaansa, liikkuva ilmamassa on pieni ja vir-20 taus siten arka hairioille. Konvektiovirtaukset, ilmaa liikkeelle saavat koneet, ihmisten liikkuminen, erilai-set virtausesteet jne. saattavat hallita ilman virtauk-sia huoneessa. Seurauksena voi olla huono paikallinen ilmanvaihtuvuus. Ilmavirtaa voidaan saataa haittoja ai-25 heuttamatta laajalla alueella.

Viime aikoina on kehitetty ns. aktiivinen syrjay-tys, joka poistaa osan syrjayttåvan ilmanjaon heikkouk-sista. Ilman jako on levitetty suurelle pinnalle. Ilma virtaa huoneeseen pienista suuttimista suurella nopeu-30 della ja saa liikkeelle suuren ilmamassan. Kun ilmasuih-ku pienesta suuttimesta on pieni, ei åånihaittoja suu-resta nopeudesta huolimatta synny. Ilman nopeus pienesså suihkussa laskee nopeasti, joten vetoa ei helposti esiinny. Kun suuri ilmamassa on liikkeellå, eivåt håi- 3 90466 riot vaikuta virtaukseen kuin aivan paikallisesti, joten ilmanvaihto koko tilassa on tasainen. Tulo- ja huoneil-man suuren sekoitussuhteen ansiosta lampotilaerot ta-soittuvat, joten kylmåakin tuloilmaa voidaan tuoda oles-5 kelualueelle virtauksen "putoaxnatta". Lattiavetoa ei esiinny viela 15 asteenkaan lampotilaerolla.

Jos kuitenkin tuloilma on huoneilmaa huomattavas-ti låmpimåmpåa, saa voimakkaankin sekoituksen jålkeinen pieni lampotilaero ilman nousemaan pois oleskelualueel-10 ta.

Ilmavirtaa voidaan saataa laajoissa rajoissa. Aktiivinen syrjaytys soveltuu siten erittain hyvin jååh-dytykseen, mutta rajoitetusti lSmmitykseen. Tåta ilitian-jakotapaa on selostettu FI-patenttijulkaisuissa 79 608, 15 73 513, 72 800 ja 71 417.

Taman keksinnon tarkoituksena on aikaansaada me-netelma, joka poistaa edella mainitut epakohdat ja mah-dollistaa etenkin aktiivisen syrjaytyksen moitteettoman toiminnan myos silloin, kun tuloilma on huomattavasti 20 huoneilmaa lampimåmpåå. Huoneen lampotilaa voidaan tal-loin taysin hallita ja saataa. Tama tarkoitus saavute-taan keksinnon mukaisella menetelmallå, jolle on tunnus-omaista se, ettS tuloilma johdetaan valinnaisesti yhden tai useamman erillisen itsenaisen virtaustien kautta.

25 Keksinto perustuu siihen ajatukseen, etta tuloil ma johdetaan jakolaitteesta huoneeseen kahta eri valin-naista virtaustieta pitkin, niin etta tuloilmalle saa-daan erilaisten sisaånvirtaussuuttimien avulla kehitet-tyå erilaiset sisManvirtausolosuhteet riippuen siita, 30 kumman virtaustien kautta ilma puhalletaan huoneeseen. Toista virtaustieta voidaan kåyttaa lammitystilanteessa ja toista jaShdytystilanteessa. Silloin kun ei tarvita lammitysta eika jaahdytystå, voidaan tuloilma johtaa osittain molempia virtausteitå pitkin.

4 9 η! 6 6

Keksinto soveltuu erikoisesti aktiiviseen syrjay-tykseen, mutta sillå voidaan parantaa myos muiden ilman-jakomenetelmien ominaisuuksia.

Keksinnon kohteena on myos ilmanjakolaite edellS 5 kuvatun menetelman soveltamiseksi. Talle ilmanjakolait-teelle on tunnusomaista se, etta jakolaitteessa on sul-kuvalineet virtauskanavien erottamiseksi toisistaan, ja etta kumpikin virtauskanava on muodostettu itsenaiseksi ilmanjakolaitteeksi, jotka toimivat samanaikaisesti yh-10 dessa tai erikseen.

Jakolaitteen perusajatuksena on se, etta sisåan-puhallusaukot, esimerkiksi suuttimet, on jaettu ainakin kahteen erilliseen ryhmåån, joihin tuloilma voidaan joh-taa toisistaan erillaån olevien virtauskanavien kautta. 15 Nain voi suuttimien lukumååra ja suuntaus, ilman vir-tausnopeus suuttimissa ja jopa suuttimien koko ja muoto olla erilainen kussakin ryhmassa. Samasta ilmanjakolait-teesta saadaan taten kaksi tai useampia erilaisia ilman-jakojarjestelmia, joiden ominaisuudet voivat muuttua 20 lahes portaattomasti jarjestelmasta toiseen.

Keksintoå selitetaan lShemmin seuraavassa viita-ten oheiseen piirustukseen, jossa kuviot 1 ja 2 esittavat keksinnon mukaisen jakolaitteen erastå toteutusmuotoa sivulta nåhtyna ja vas-25 taavasti leikkauksena pitkin kuviossa 1 olevaa viivaa II-II, kuviot 3A ja 3B esittavat kaavamaisesti huonee-seen jakolaitteesta puhalletun ilman aiheuttamaa vir-tauskuviota huoneessa jaahdytystilanteessa ja vastaavas-30 ti låmmitystilanteessa, ja kuvio 4 esittaa jakolaitteen toista toteutusmuotoa sivulta nahtynå.

Piirustusten kuvioissa 1 ja 2 esitetty ilmanjakolaite kasittaå pitkanomaisen tuloputken 1, joka on toi- li 5 90466 sesta påaståån liitetty esittåmåttå jatettyyn tuloilman A sydttojarjestelmaån ja ulottuu ilmastoitavaan huonee-seen 2. Putki on asennettu vaakasuoraan oleskelualueen ylapuolelle. Tuloputki on jaettu keskeisella vålilevylla 5 3 kahteen pituussuuntaiseen puolikkaaseen, jotka muodos- tavat kaksi toisistaan eristettyM virtauskanavaa 4 ja 5, jotka påattyvåt tuloputken suljettuun paatylevyyn 6. Va-lilevyn alkupååssd on lappapellin muodostama vaihtopelti 7, joka on kaåntyv&sti laakeroitu vålilevyyn. Vaihtopel-10 ti on kåånnettåvissS kahden aariasennon vålilla, joissa vaihtopelti sulkee vaihtoehtoisesti kokonaan jommankum-man virtauskanavan. Vaihtopelti on myos asetettavissa valiasentoihin, joissa molemmat virtauskanavat ovat osittain auki. Olennaista on, etta tuloputken ylemman 15 virtauskanavan ja alemman virtauskanavan virtausten saa-tdsuunta on vastakkainen, ts. toisen kanavan virtauksen sulkeutuessa toisen kanavan virtaus avautuu. Vaihtopelti voi olla kåsikSyttdinen tai kytketty sopivaan såatolait-teeseen.

20 Tuloputken ylemman virtauskanavan 4 vaippapintaan on asennettu suuri maarå suuttimia 8, jotka ohjaavat tu-loilmaa sateettaisesti huoneeseen. Alemman virtauskanavan vaippapintaan on samoin asennettu lukuisia suuttimia 9, jotka mydskin ovat sMteettaissuuntaisia. Ylemman ka-25 navan suuttimet ovat virtausaukoiltaan pienempia kuin alemman kanavan suuttimet.

Kuviot 1 ja 2 esittavat jakolaitteen toimintaa jaahdytystilanteessa, ts. silloin kun tuloilma A on huo-neilmaa kylmempaa. THlloin on vaihtopelti 7 kaannetty 30 sulkemaan alemman virtauskanavan 5, niin etta huoneeseen virtaa tuloilmaa vain ylemman virtauskanavan 4 suutti-mien 8 kautta.

Kuvio 3A esittaa kaavamaisesti virtauskuviota, joka syntyy huoneeseen jååhdytystilanteessa. Tuloputken 35 ylemmista suuttimista 8 lahtevat ilmasuihkut B suuntau- 6 9 Π 4 6 6 tuvat yldspåin ja sivuille ja vetavat mukaansa alhaalta-pain ns. induktioilmaa ja sekoittuvat siihen. Koska ilma suihkuissa on ymparistoa kylmempåå ja siis raskaampaa, suihkut pyrkivat taipumaan alaspain. Tuloputken alapuo-5 lella vallitsee suihkujen takia pieni alipaine, joka pyrkii taivuttamaan alaspain kaåntynyttå virtausta, jos-sa ei enåå ole låmpotila- ja tiheyseroja, sivulle ja takaisin ylospain. Eri suuntiin vaikuttavat voimat syn-nyttavat kuvion 3A mukaisen kaksoispyorrevirtauksen, 10 jossa pååvirtaussuunta keskellå on ylos- ja reunoilla alaspain. Vaikka virtausnopeudet ovat erittain pienia, ne voidaan kokeellisesti osoittaa. Kuten pakotetut pyor-revirtaukset yleensåkin, on pyorre sen synnyttåneen im-pulssin suuruuteen verrattuna erittain stabiili ja pa-15 lautuu hairidn jalkeen hyvin nopeasti alkuperåiseen muo-toonsa.

Jakolaite toimii edellS kuvatulla tavalla viela silloinkin, kun tuloilma on hiukan huoneilmaa lampimam-paa. Tasapainotilassa alipaine tuloputken alapuolella on 20 yhta suuri kuin tiheyseron aiheuttama terminen noste. Jos lampotilaero kasvaa, virtaus taipuu ylospain, eika tuloilma enaa tule oleskelualueelle. Tilanne on monimut-kainen, si11a lampotilaeron pienetessa pyorteiden sta-biilisuus vahenee. Talloin saattaa melko pienikin hai-25 rio, virtauseste tms. kokonaan muuttaa virtausten luon-teen.

Kun tuloilma on huoneilmaa låmpimåmpåcl, kaånne-tåan vaihtopelti 7 asentoon, joka on kuviossa 1 piirret-ty katkoviivoilla. Tålldin tuloilman pååsy ylempaan vir-30 tauskanavaan 4 on estetty ja tuloilmaa virtaa huoneeseen vain alemman virtauskanavan 5 suuttimista 9. Ilmasuihkut C suuntautuvat alaspain ja vetavat huoneilmaa mukaansa tuloputken ylapuolelta. Termiset voimat taivuttavat suihkuja ylospain. Jos virtauksen impulssi on valittu 35 sopivasti, muodostuu kuviossa 3B esitetty virtauskuvio.

li 7 90466

Jos molempien virtauskanavien suuttimet 8 ja 9 ovat samanlaisia, voidaan impulssiin vaikuttaa ainoas-taan muuttamalla alemman kanavan suuttimien 9 lukumaa-råå, jolloin myds virtausnopeus niissa muuttuu. Jotta 5 laminin ilma saataisiin menemaan oleskelualueelle asti, on impulssin ja virtausnopeuden suuttimissa 9 oltava yleensa selvasti suurempi kuin ylemman kanavan suuttimissa 8, ts. alempia suuttimia 9 on oltava vahemman kuin ylempia suuttimia 8. Kuvion 1 tyyppisesså ilmanjakolait-10 teessa suuttimien 9 mSMrSn vahentaminen vaikuttaa edul-lisesti myos niiden suuntaukseen. Mååran vahetessa pie-nenee ympyrånsektori, jolla suuttimia on, ja suihkut suuntautuvat enemman ja keskitetymmin alaspain.

Virtausnopeutta alemman kanavan suuttimissa 9 ei 15 kuitenkaan voida kasvattaa rajoituksitta: painehavid tai aanitaso nousee helposti liian suureksi. Tamakin ongelma voidaan keksinnon mukaisessa jarjestelmåssa ratkaista valitsemalla suuttimet 9 toisentyyppisiksi kuin suuttimet 8 siten, etta suuttimien 9 impulssi ja erityisesti 20 ns. heittopituus on suurempi kuin suuttimien 8.

Mm. valmistusteknisista syista voi olla edullista pitSa suuttimet 8 ja 9 samanlaisina. Virtaus saadaan halutuntyyppiseksi lisaamalla alemman kanavan suuttimien 9 joukkoon muutama suurikokoinen suutin, jotka tal-25 loin toimivat kantosuihkuina ja vievat ilman oleskelualueelle. Tallainen ratkaisu on myos siina mielessa edullinen, etta tulo- ja huoneilman sekoitussuhde sailyy suurena.

Jos alemman kanavan suuttimet 9 joudutaan mitoit-30 tamaan suurta lammitystehoa ja siis suurta lampotilaeroa vårten, joka on såadettava nollasta maksimitehoon, voi suuttimista 9 lahteva virtaus olla liian voimakas ja ai-heuttaa vetoa oleskelualueella silloin, kun lampotila-ero on pieni. Jakelulaite saadaan talloinkin toimimaan 35 moitteettomasti siten, etta paastetaan pienehko osa tu- 8 90466 loilmasta vaihtopellin 7 avulla ylemmån kanavan suutti-mien 8 kautta.

Ilmavirta ja siten myos nopeus alemman kanavan suuttimissa 9 pienenee, jolloin myos ilmasuihkun im-5 pulssi ja heittopituus pienenee. Tåmån lisaksi suutti-mista 8 hitaasti virtaava tuloilma joutuu suuttimien 9 ilmasuihkun vetåmånå sen sekoitusilmaksi, jolloin ilman låmpotila suihkussa nousee ja terminen noste kasvaa pyr-kien voimakkaammin hidastamaan alaspain suuntautunutta 10 suihkua. Lisaksi suuttimista 8 vastakkaiseen suuntaan låhtevå virtaus jarruttaa suuttimista 9 låhtevaa vir-tausta ja siten pienentåå suihkun impulssia ja heittopi-tuutta. Virtauskentta saadaan talla tavoin aina muokat-tua sellaiseksi, etta tuloilma huuhtelee koko oleskelu-15 alueen aiheuttamatta haitallista vetoa.

Kuviossa 4 esitetty jakolaitteen toteutusmuoto poikkeaa edellå esitetystå vain siinå, etta tuloputken 1 eri virtauskanavien 4, 5 sulkuvalineena on ns. perhos-pelti 10. Tama pelti kasittaa kaksi kiinteåsti kohtisuo-20 rasti toisiaan vastaan sijaitsevaa puoliympyran muotois-ta levya, jotka on kaantyvasti laakeroitu valilevyyn kohtisuorasti sita vastaan. Pelti 10 toimii samalla ta-valla kuin edellå selitetty vaihtopelti 7.

Piirustukset ja niihin liittyvå selitys on tar-25 koitettu vain havainnollistamaan keksinnon ajatusta. Yksityiskohdiltaan voivat keksinndn mukainen mentelmå ja jakolaite vaihdella patenttivaatimusten puitteissa. Jakolaitteen tuloputki voi olla poikkileikkaukseltaan myds suorakaide, soikio jne. ja pituuden suhde halkaisijaan 30 voi vaihdella. Vålilevy voi olla kulman muotoinen, kaa-reva jne. Sen ei myoskåån tarvitse olla putken keskivii-van tai suorakaideputken sivujen suuntainen pituussuun-nassa. Putki on piirretty suorana, mutta se voi olla myos kartiomainen ja siinå voi olla supistuskappaleita 35 jne. Vaihtopeltinå voi olla esimerkiksi johtosiipisåå- li 9 9 Π A 6 6 din. Tuloputken sisåånpuhallusaukot voivat suuttimien asemesta olla pelkkia aukkoja tai reikia tms.

KaantyvMn vaihtopellin asemesta voidaan kayttåå ratkaisua, jossa on kiinteasti valilevyyn 3 liittyva 5 ohjauslevy. VHlilevy on laakeroitu siten, etta se kier-tyy putken 1 keskiviivan ympari. Kaantamalla valilevya 180 astetta saadaan tuloilma ohjattua joko suuttimiin 8 tai 9. Taman ratkaisun heikkous on, ettei ilmaa voida ohjata osittain suuttimiin 8 ja 9 muuttamatta olennai-10 sesti ilmasuihkujen suuntaa ja niiden synnyttamaa vir-tauskenttåå. Suurikokoisten, usein monta metriå pitkien valilevyjen laakerointi on vaikeaa ja tulee huomattavas-ti kalliimmaksi kuin kuvion 1 mukainen yksinkertainen pelti 7. Myoskin putken 1 muoto on rajoitettu.

15 Jos valilevy 3 on ympyrSn kaari, jonka sade on hieman pienempi kuin putken 1 ja joka kaantyy putken keskiviivan ympMri, siita muodostuu sulkulevy, joka voidaan kaantaa sulkemaan joko suuttimet 8 tai 9. Heikkou-det ovat samat kuin edella selostetussa sovellutuksessa. 20 Etuna on pienempi painehavio, koska ilma virtaa suutti-mille putken 1 koko poikkipinnan kautta.

Valilevy 3 voidaan tehda myos kiinteaksi ja laa-keroida putki 1 kiertymaan sen ympåri. Valilevy voi tas-sa ja edellisessS sovellutuksessa olla myos putken 1 25 ulkopuolella.

Claims (9)

1. Menetelma ilxnan johtamiseksi huoneeseen, jonka menetelmån mukaisesti 5. tuloilmaa (A) johdetaan huoneeseen (2) paattyvaån jakolaitteeseen (1) ja - puhalletaan jakolaitteesta sisåanpuhallusaukkojen (8,9) kautta huoneeseen, jolloin - tuloilma (A) johdetaan jakolaitteessa (1) ainakin 10 kahden erillisen virtaustien (4,5) kautta eri sisåånpuhal- lusaukkoihin (8,9), ja - tuloilmalle aiheutetaan kunkin virtaustien si-såånpuhallusaukoilla (8,9) toisenlaiset sisåånpuhallusolo-suhteet (B,C) kuin muiden virtausteiden sisåånpuhallusau- 15 koilla, tunnettu siitM, etta tuloilma (A) johdetaan valinnaisesti yhden tai useamman erillisen itsenaisen virtaustien (4,5) kautta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelma, tunnettu siita, etta tuloilma (A) johdetaan valin- 20 naisesti låmmitystilanteessa ja jaahdytystilanteessa eri virtausteiden (4,5) kautta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelma, tunnettu siita, etta tuloilma (A) johdetaan osit-tain molempia virtausteita (4,5) pitkin silloin, kun ei 25 tarvita låmmitysta eika jaahdytysta.

4. Jakolaite ilman tuomiseksi huoneeseen, joka ja-kolaite (1) on liitettavissa putkeen tuloilmaa (A) vårten ja on varustettu aukoilla (8,9) tuloilman puhaltamiseksi huoneeseen (2), ja jossa jakolaitteessa (1) on våhintåån 30 kaksi erillista virtauskanavaa (4,5) tuloilmaa (A) vårten, jolloin eri virtauskanavat (4,5) on varustettu omilla si-saanpuhallusaukoilla (8,9), ja sisåanpuhallusaukot (8,9) on sovitettu aikaansaamaan eri virtauskanavien (4,5) kautta virtaavalle tuloilmalle erilaiset sisåanpuhallusolosuh- 35 teet (B,C), tunnettu siita, etta jakolaitteessa I! 11 9 Ο Λ ή 6 on sulkuvålineet (7;10) virtauskanavien (4,5) erottamisek-si toisistaan, ja ettå kumpikin virtauskanava on muodos-tettu itsenåiseksi ilmanjakolaitteeksi, jotka toimivat samanaikaisesti yhdessa tai erikseen.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen jakolaite (1), joka on putken muodostama, tunnettu siitå, ettå siita, etta jakolaite (1) on jaettu aksiaalisella vålisei-nalla (3) kahteen pituussuuntaiseen virtauskanavaan (4,5) ja etta våliseinSn tulopaåsså on sulkulappa (9;10), joka 10 on kaånnettavissa jominankumman virtauskanavan tuloilmalta (A) sulkevaan asentoon.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen jakolaite, tunnettu siita, etta sulkulåpan (9;10) asento on saadettåvissa kummankin virtauskanavan (4,5) sulkevien 15 asentojen valilla.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 4-6 mukainen jakolaite, jossa sisåMnvirtausaukot (8,9) ovat suuttimien muo-dostamia, tunnettu siita, etta er i virtauskana-viin (4,5) kuuluvat suuttimet (8,9) ovat erikokoisia 20 ja/tai lukumåaråltåan erilaisia.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 4-7 mukainen jakolaite, tunnettu siita, etta eri virtauskanaviin (4,5) kuuluvat suuttimet (8,9) ovat olennaisesti vastak-kaissuuntaisia.

12. P 4 6 6