-
Klimaanlage Die Erfindung betrifft eine als Einheit einzubauende Klimaanlage,
insbesondere zur Zufuhr von erwärmter oder abgekühlter Luft in einen Raum.
-
Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer derartigen Klimaanlage
mit verbesserter Luftführung zum Heizen oder Kühlen eines Raumes, ohne daß die Verwendung
einer Kühlvorrichtung, bei der die Funktionen von Verflüssigen und Verdampfen vertauschbar
sind, erforderlich ist. Die Luftströmung wird durch mehrere gegenüberliegende Öffnungen
gesteuert, die von der Vorder-und Rückseite der Vorrichtung in die verschiedenen
Abteile der Klimaanlage führen. Es sind mehrere Absperrorgane vorgesehen., die je
mit zwei gegenüberliegenden Ein- und Auslaßöffnungen der Vorrichtung zusammenwirken
und die wahlweise die Steuerung des Luftstromes, der in die Anlage einströmt und
sie verläßt, derart gestalten, daß die Luft entweder aus dem Freien oder aus dem
Raum über einen der Wärmetauscher geleitet wird, die in getrennten Abteilungen der
Klimaanlage angeordnet sind.
-
Die Klimaanlage befindet sich in einem Gehäuse, das in die Wand des
betreffenden Raumes eingesetzt wird. Innerhalb des Gehäuses ist eine Kühlanlage
an-Qeordnet, deren Verflüssiger und Verdampfer in getrennten Abteilen des Gehäuses
vorgesehen sind. Jedes Abteil wird durch eine Scheidewand und ein Gebläse in verschiedene
Abschnitte unterteilt. Jeder dieser Abschnitte besitzt zwei gegenüberliegende Öffnungen,
deren eine zu dem Raum führt, während die andere Öffnung ins Freie führt. In jedem
Abschnitt ist eine Schließvorrichtung so vorgesehen, daß sie zwischen den beiden
Öffnungen dieses Abschnittes bewegt werden kann und hierdurchRichtung undMenge derdurch
die Öffnungen fließendenLuft steuert. Hierdurch lassen sich zahlreiche verschiedene
Klimawirkungen erzielen.
-
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beschrieben. Hierin ist Fig.1.
eine schematische Draufsicht der erfindungsgemäßen Klimaanlage, Fig. 2 ein Schnitt
längs der Linie 2-2 in Fig. 1 zur Darstellung des Absperrorgans und seiner Antriebsvorrichtung
für einen Abschnitt, Fig.3 eine schematische Darstellung der Klimaanlage nach Fig.
1 in derjenigen Stellung der Absperrorgane, in welcher erwärmte Luft von dem Raum
durch die Anlage strömt, Fig. 4 eine Darstellung ähnlich Fig. 3 in derjenigen Stellung
der Absperrorgane, in welcher Luft aus dem Raum abgeführt wird, Fig. 5 eine ähnliche
Darstellung in derjenigen Stellung, bei welcher Frischluft aus dem Außenraum in
den Innenraum angesaugt wird, Fig. 6 eine ähnliche Darstellung in derjenigen Stellung
der Absperrorgane, in welcher Luft innerhalb des Raumes entfeuchtet wird, Fig. 7
eine ähnliche Darstellung in derjenigen Stellung der Absperrorgane, bei welcher
aus dem Raum angesaugte Luft gekühlt sowie ein gewisser Betrag von Frischluft aus
dem Freien angesaugt und ein gewisser Betrag aus dem Raum nach außen befördert wird,
Fig. 8 eine schematische Ansicht längs der Linie 8-8 in Fig. 7, Fig. 9 eine schematische
Ansicht längs der Linie 9-9 in Fig. 7 und Fig.10 ein Querschnitt durch die Kante
eines Absperrorgans.
-
Die in Fig.1 dargestellte Klimaanlage besitzt ein Gehäuse
2, dessen Vorderwand 3 bündig mit der Innenwand 5 des Raumes
4 abschließt, während die Rückwand 6 aus der Außenwand herausragt. Das Gehäuse
2 könnte auch so angebracht sein, daß die Rückwand 6 bündig mit der Außenfläche
der Raumwand abschließt, wobei dann die Klimaanlage ein kurzes Stück in den inneren
Raum hineinragt. Wenn die Wand genügende Dicke hat, kann das Gehäuse auch so angeordnet
sein, daß beide Wände 3 und 6 bündig mit den Wandflächen abschließen.
-
Das Gehäuse ist durch eine Trennwand 7 in zwei völlig getrennte Abteile
8 und 9 aufgeteilt. Innerhalb des Gehäuses befindet sich eine Kühlanlage,
die aus
einem Verdampfer 11 und einem Verflüssiger
12 besteht. Beide sind in entsprechender Weise mit einem Kompressor
13 verbunden. Der Verdampfer 11 befindet sich im Abteil
8, das nachstehend als Verdampferabteil bezeichnet wird. Im Betrieb führt
also der Verdampfer 11 stets die Wärme aus der im Verdampferabteil befindlichen
Luft ab, während der Verflüssiger die im Verflüssigerabteil 9 befindliche Luft erwärmt.
-
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, erstreckt sich die Trennwand 7 quer zur
Längsrichtung des rechteckigen Gehäuses 2 und damit quer zur Wand 5. Die Abteile
8 und 9 grenzen also jeweils sowohl an den Innenraum als auch an den Außenraum an.
Das Verdampferabteil 8 ist weiter durch eine Abschirmung 17 und ein
Gebläse 18 in einen Einlaßabschnitt 14 und einen Auslaßabschnitt 16
unterteilt. Die Luft wird durch das Gebläse 18 aus dem Einlaßabschnitt
14 zum Auslaßabschnitt 16 gesaugt. Ebenso ist das Verflüssigerabteil 9 durch
die Abschirmung 19 und das Gebläse 21
in einen Einlaßabschnitt 22 und
einen Auslaßabschnitt 23 unterteilt. Das Gebläse 21 fördert die Luft
aus dem Abschnitt 22 in den Abschnitt 23. In der dargestellten Ausführungsform
der Erfindung werden die beiden Gebläse 18 und 21 von einer gemeinsamen Welle 24
angetrieben, die von einem Motor 26 im Auslaßabschnitt 23 des Verflüssigerabteils
9 in Drehung versetzt wird.
-
Alle wärmeabgebenden Teile der Anlage befinden sich im Verflüssigerabteil
9. Der Kompressor 13, der Verflüssiger 12 und der Antriebsmotor
26 sind also alle so angeordnet, daß die von ihnen erzeugte Wärme der im
Verflüssigerabteil 9 zirkulierenden Luft mitgeteilt wird. Diese Anordnung ist vorteilhaft,
weil hierdurch die Erwärmungs- und Kühlkapazität der Teile in den verschiedenen
Abteilen voll ausgenutzt wird.
-
Die Ein- und Auslaßabschnitte sind nebeneinander so angeordnet, d-aß
jeder Abschnitt zwei öffnungen aufweist. Die eine Öffnung führt nach außen und die
zweite Öffnung zu dem Innenraum, so daß die Luft in den beiden getrennten Abteilen
in zwei verschiedenen Richtungen eingelassen und ausgestoßen werden kann. Der Einlaßabschnitt
14 des Verdampferabteils besitzt also Öffnungen 27 und 28 und
der Auslaßabschnitt 16 Öffnungen 29 und 31. Ebenso ist der Einlaßabschnitt
22 des Kondensatorabteils mit öffnungen 32 und 33 und der Auslaßabschnitt
23 mit Öffnungen 34 und 36 versehen. Die beiden Öffnungen jedes
Abschnitts sind mit einer Schließvorrichtung ausgerüstet, mit deren Hilfe die Stärke
und Richtung der Luftströmung unabhängig in den einzelnen Abschnitten und damit
in den beiden getrennten Abteilen geregelt werden können.
-
Wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, ist jeder Abschnitt mit einem Absperrschieber
versehen, der in Schienen 37 läuft, welche vollständig um den oberen Teil des Gehäuses
herumlaufen. Jeder Schieber besteht aus einem biegsamen dünnen Stahl- oder Aluminiumblech
od. dgl., das bei den gewöhnlich in diesen Heiz- und Kühlanlagen vorkommenden Temperaturänderungen
seine Elastizität nicht verliert. Die vier Schieber sind mit 38 a, 38 b, 38 c und
38 d, gesehen von links nach rechts in Fig.1, bezeichnet. Wie aus Fig. 2 hervorgeht,
erstrecken sich die Schienen 37 auf den gegenüberliegenden Seiten der Abschnitte
neben deren öffnungen bis zum Boden des Gehäuses. Sie sind zur Aufnahme der Schieber
mit Nuten versehen. Diese Nuten halten die Kanten der Schieber, die in dieselben
eingesetzt sind. Die biegsamen Schieber 38 lassen sich in den Schienen derart verschieben,
daß sie die Luftströmung durch die eine oder die andere Öffnung in dem betreffenden
Abschnitt unterbinden. Um eine gute Abdichtung zu erzielen und einen unerwünschten
Luftaustritt durch die Stoßstelle zwischen den Schiebern und den Schienen zu verhindern,
ist jeder Schieber 38 an seinen Kanten mit einem elastischen Stoff 39 eingefaßt,
der z. B. aus einem Schaumgummistreifen oder einem Filzstreifen bestehen kann. Dies
ist aus Fig.10 zu erkennen. Der Stoff 39 bewirkt eine wirksame Abdichtung zwischen
den Schienen und den Schiebern.
-
In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind die einzelnen
Schieber unabhängig voneinander stellbar. Die Verstellung geschieht mit Hilfe von
unabhängig zu betätigenden Organen, welche die einzelnen Schieber längs der Schienen
in jede beliebige Stellung bringen, je nach dem gewünschten Temperaturzustand in
dem Raum. Hierzu ist für jeden Schieber ein kleiner umsteuerbarer Elektromotor
41 vorgesehen, der ein Zahnrad 42 antreibt, dessen Zähne in Ausstanzungen
43 in den Randteilen der betreffenden Schieber 38 eingreifen. Die
Zahnräder 42 bewegen die Schieber in ähnlicher Weise, wie ein Kinofilm mittels
der Perforationen an seinem Rand vorwärts bewegt wird. Um verschiedene Klimaverhältnisse
einstellen zu können, lassen sich die Schieber 38 in jeder beliebigen Stellung
längs der Schienen 37 anhalten. In den Grenzstellungen ist jeweils eine Öffnung
ganz geschlossen und die andere Öffnung ganz offen. In den Zwischenstellungen kann
die Luft teilweise in jeder Richtung in den Abschnitten ein- und ausströmen, wie
es gewünscht wird.
-
Wie aus Fig.2 hervorgeht, ist die Unterseite des Schienenteils
37 in der Umgebung des Motors 41 und des Zahnrades 42 unterbrochen,
damit das Zahnrad 42 in den Schieber eingreifen kann. Bei einer ausgeführten
Anlage gemäß der Erfindung wurde nur ein Antriebsrad 42 zur Verstellung jedes
Schiebers verwendet. Diese Anordnung arbeitete zufriedenstellend. Um jedoch die
Beanspruchung der Randteile der Schieber 38 zu verringern, sind vorzugsweise
die Wellen 44
bis zum anderen Rand jedes Abschnittes verlängert und treiben
hier ein zweites, nicht dargestelltes Zahnrad, das in die andere Kante des Schiebers
38 eingreift. Hierdurch wird gewährleistet, daß die Schieber gerade in den
Nuten 37 verschoben werden und sich nicht verklemmen können. Infolgedessen
wird die Abnutzung der Kanten der Schieber 38 verringert.
-
Die Schieber 38 können auch von Hand verschoben werden, indem
statt des Antriebsmotors eine Kurbelanordnung vorgesehen wird, wobei die Kurbel
an der Vorderseite der Anordnung herausragt. Vorzugsweise werden jedoch die dargestellten
Stellmotoren verwendet.
-
Wenn die Schieber 38 a bis 38 d in der
in Fig.1 dargestellten Stellung sind, ist die Luftströmung durch die Klimaanlage
so eingestellt, daß die von dem Raum 4
angesaugte Luft gekühlt wird. Da die
Öffnungen 29
und 27 durch die Schieber 38 c und 38 d
verschlossen sind, wird die Luft aus dem Raum in das Verdampferabteil
8 durch die Öffnung 28 angesaugt und streicht hierbei an dem Verdampfer
11 vorbei, wobei sie abgekühlt wird. Die Luft strömt dann aus dem Einlaßabschnitt
14 in den Auslaßabschnitt 16 des Verdampferabteils und wird durch
die Öffnung 31 in diesem Abschnitt in den Raum zurückgeliefert. Im Verflüssigerabteil
9 sind die Schieber 38 a und 38 b so angeordnet, daß
sie die Öffnungen 33 und 36 zu den Abschnitten
22
und 23 schließen. Infolgedessen wird Luft von außen in den Einlaßabschnitt
22 durch die Öffnung 32
angesaugt. Diese Frischluft wird über den Verflüssiger
12 geleitet und nimmt die von diesem abgegebene Wärme mit, worauf sie durch
die Abschirmung 19 in den Auslaßabschnitt 23 gelangt. Sie wird dann durch
die Öffnung 34 nach außen abgeführt.
-
Die Vielseitigkeit der erfindungsgemäßen Anordnung läßt sich aus den
Fig. 3 bis 9 entnehmen. Wenn die Schieber gemäß Fig. 3 gestellt sind, stellt die
Klimaanlage eine Wärmequelle für die in dem Raum befindliche Luft dar. Bei dieser
Anordnung wird die Raumluft durch das Verflüssigerabteil9 geführt, wo sie vor der
Rücklieferung in den Raum erwärmt wird, während die Außenluft in das Verdampferabteil
angesaugt wird, wo sie ihre Wärme abgibt und nach außen abgeführt wird.
-
Bei der Anordnung nach Fig. 4 wird Luft aus dem Raum sowohl in das
Verflüssigerabteil als auch in das Verdampferabteil in den Abschnitten
23 und 16 angesaugt und wird in den Abschnitten 22 und
14 nach außen abgeführt. Wenn die Schieber in dieser Stellung sind, dienen
beide Gebläse zur Abführung von Luft nach außen. Bei der Stellung nach Fig.5, die
umgekehrt wie Fig.4 ist, wird Frischluft von außen dem Raum zugeführt. Die Außenluft
wird hierbei von den Einlaßabteilen 22 und 14 angesaugt und gelangt aus den Abteilen
23 und 16 nach innen.
-
Wenn bei der Heizung gemäß Fig.3 die Außentemperatur so weit absinkt,
daß das auf dem Verdampfer 11 abgesetzte Kondensat gefriert, wird die Heizfähigkeit
der Anlage durch den verringerten Luftstrom im Verdampfer stark beeinträchtigt.
Indem die Schieber 38 c und 38 d in die in Fig. 6 dargestellte Stellung
gebracht werden, läßt sich der Verdampfer abtauen, indem warme Raumluft über den
Verdampfer geleitet wird. Die Schieber können selbständig in die Stellung nach Fig.
6 gebracht werden, indem die Motoren so erregt werden, daß sie die Schieber in die
Stellung nach Fig. 6 bringen, wenn Signale eintreffen, die von einer druckempfindlichen
Vorrichtung herrühren. Diese nicht dargestellte Vorrichtung ist so angeordnet, daß
sie einen verringerten Luftdruck im Abschnitt 14 infolge der behinderten
Luftströmung durch den Verdampfer 11 feststellt. Es kann auch jede beliebige andere
Vorrichtung zur Feststellung einer Eisbildung verwendet werden, um selbsttätig die
Motoren zu erregen, daß sie die Schieber in die Abtaustellung bringen. Ferner kann
gleichzeitig eine nicht dargestellte Hilfsheizvorrichtung eingeschaltet werden,
um den Raum zu erwärmen, solange der Verdampfer abgetaut wird. Auch wird bei der
in Fig. 6 gezeigten Betriebsweise der durch das Verdampferabteil strömenden Luft
Wasser entzogen, und diese Luft wird abgekühlt, während die durch das Verflüssigerabteil
strömende Luft erwärmt wird. Infolgedessen wird der Feuchtigkeitsgrad der in dem
Raum befindlichen Luft verringert. Damit wirkt die Klimaanlage gleichzeitig als
Entfeuchter, wenn die Schieber gemäß Fig.6 eingestellt sind.
-
Verschiedene Abänderungen der Einstellungen gemäß Fig. 1, 3, 4, 5
und 6 lassen sich machen, indem einige Schieber in eine Zwischenstellung gebracht
werden, in welcher sie beide Öffnungen teilweise verschließen, so daß in dem betreffenden
Abschnitt Luft sowohl von außen als auch vom Innenraum einströmen kann. Beispielsweise
sind in der Anordnung nach Fig. 7 die Schieber 38 a und 38 d so eingestellt,
daß die .Luft gleichzeitig von außen und vom Innenraum in den Verdampferabschnitt
und den Verflüssigereinlaß einströmen kann. Hierdurch werden die von außen und vom
Innenraum einfließenden Luftströme gemischt und im Verdampferabteil8 gekühlt, woraufhin
die gemischte Luft in den Raum abgeführt wird. Dadurch, daß der Schieber 38 a beide
Einlässe des Verflüssigereinlaßabschnitts 22 teilweise freigibt, wird Luft von außen
und von innen über den Abschnitt 21 in das Verflüssigerabteil9 eingelassen, wodurch
der Verflüssiger abgekühlt wird. Die Luft wird dann über den Auslaßabschnitt 23
nach außen abgeführt. Auf diese Weise wird Luft aus dem Innenraum dauernd durch
frische Außenluft ersetzt, und die verbrauchte Luft wird dauernd aus dem Innenraum
abgezogen und nach außen abgeführt. Die entsprechende Stellung der Schieber in dem
Verdampfereinlaßabschnitt 14 läßt sich am besten aus Fig. 8 entnehmen. Demnach
ist der Schieber 38d so angeordnet, daß die Öffnung 28 zum Innenraum nur leicht
verkleinert ist, während die Öffnung 27 nach außen fast völlig geschlossen ist.
In Fig. 9 ist der Schieber 38 a im Verflüssigereinlaßabschnitt 22 so angeordnet,
daß ziemlich viel Außenluft eintreten kann, während ein geringer Anteil der Raumluft
ebenfalls angesaugt wird. Offensichtlich läßt sich jede Zwischenstellung der Schieber
erreichen, wodurch die gewünschten Klimaverhältnisse festgelegt werden können.
-
Dadurch, daß alle Öffnungen zu den verschiedenen Abschnitten der Klimaanlage
in der Stirn- und Rückwand des rechteckigen Gehäuses 2 angebracht sind, kann die
Anlage stets bündig mit der Innenseite oder Außenseite der Raumwand abschließen.
An den Stirnseiten, dem Boden oder der Oberseite der Anlage sind keine Öffnungen
vorhanden.
-
Der Verdampfer und der Verflüssiger sind vorzugsweise zylinderförmig
ausgebildet, und ihre Achsen verlaufen koaxial zu den Gebläseachsen. Es lassen sich
aber auch andere Formen für die Anordnung der Wärmetauscher denken. Jedoch ist die
zylinderförmige Anordnung besonders günstig, weil die zu den verschiedenen Abschnitten
führenden Öffnungen an gegenüberliegenden Seiten dieser Abschnitte angeordnet sind
und die Luft von verschiedenen Richtungen her in die Abschnitte einströmt. Durch
diese zylinderförmige Wärmetauscheranordnung ist es möglich, den gesamten Raum in
jedem Einlaßabschnitt besser auszunutzen und die Kapazität der Wärmetauscher unabhängig
von der Luftströmungsrichtung voll auszunutzen. In der dargestellten Ausführungsform
der Erfindung sind die zylindrisch angeordneten Wärmetauscher etwas außerhalb der
Projektion des Umfangs der Gebläseflügel angeordnet, und die Luft strömt durch die
Wärmetauscher praktisch in einem Wirbel um 360°.
-
Die erfindungsgemäße Klimaanlage ist äußerst vielseitig und ergibt
die Möglichkeit, zahlreiche Temperatur- und Feuchtigkeitsverhältnisse der Luft innerhalb
des Raumes einzustellen. überdies ist die Anordnung so getroffen, daß die volle
Kapazität der Wärmetauscher ausgenutzt wird und sämtliche erzeugte Wärme zur Erhitzung
der Luft herangezogen wird, während die Anlage bündig in die Wand eingesetzt werden
kann.