DE19517613A1 - Luftauslaß - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftauslaß mit einem perforierten vorzugsweise zylindrischem Gehäuse nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2.

Gattungsgemäße Luftdurchlässe sind aus dem Gebrauchsmuster G 93 03 152 U1, der DE 40 37 287 A1, DE 36 946 A1, der EP 401 481 A1 und der EP 0 606 078 A2 bekannt, sie eignen sich jedoch nicht zur Aufstellung auf dem Fußboden und gleichzeitig zur Anordnung über Kopfhöhe. Derartige Luftdurchlässe sind allgemein als Verdrängungs- und Quelluftauslässe bekannt.

Quelluftauslässe der gattungsgemäßen Art, vorwiegend auf dem Fußboden aufgestellt, haben den Nachteil, daß die Zuluft über das gesamte perforierte Gehäuse mit sehr kleinen Geschwindigkeiten austritt und fast ohne Induktion, also ohne Beimischung von Raumluft, durch den Aufenthaltsbereich strömt und dadurch zur Wärmeabfuhr nur mit einer kleinen Untertemperatur von meistens max. 4 K eingeblasen werden kann, da sonst die vertikalen Temperaturgradienten in der Aufenthaltszone für das Behaglichkeitsempfinden zu groß werden. Die vertikalen Temperaturgradienten sollten vom Fuß- bis zum Kopfbereich höchstens 2 K betragen. Ein weiterer Nachteil ist, daß die herausquellende kalte Zuluft durch die höhere Dichte zum Fußboden absinkt, es stellt sich dadurch eine geringer werdende Zuluftschichthöhe mit zunehmendem Abstand vom Luftauslaß ein und die Raumluftströmungsgeschwindigkeiten im Aufenthaltsbereich sind größer als unmittelbar in Auslaßnähe. Die Schichthöhe ist dadurch meistens so flach, daß die Personen nicht die Zuluft aus dem sogenannten Kaltluftsee, sondern die durch Rezirkulation verunreinigte Raumluft oberhalb der Kaltluftsee's mit Kontaminationsgraden von bis über 1 einatmen müssen. Um eine ausreichende Schichthöhe herzustellen, sind enorm große Zuluftmengen mit kleineren Untertemperaturen erforderlich, die unverantwortlich hohe Luftförderkosten bewirken.

Ein weiterer grundsätzlicher Nachteil ist, daß mit Quellauslässen durch die geringeren Luftaustrittsgeschwindigkeiten kein Heizbetrieb möglich ist, weil die warme Zuluft nach dem Herausquellen sofort zur Decke aufsteigt.

Aus der EP 0 606 078 A2 ist ein Quelluftauslaß bekannt, der wie in der DE 40 37 287 A1 zwei im Abstand konzentrisch ineinander angeordnete Luftaustrittsmäntel zur Vergleichmäßigung der Luftaustrittsgeschwindigkeit aufweist. Beide Quelluftauslässe sind nur zur Aufstellung auf den Fußboden geeignet. Brächte man diese Quelluftauslässe mit ihren kleinen Luftaustrittsgeschwindigkeiten in Höhen über Kopf zum Einsatz, so würde sich im Kühlfall eine Wasserfallüftung mit großen Raumluftgeschwindigkeiten einstellen. Der Quelluftauslaß der EP 0 606 078 A2 hat zwar Verstellmittel zur Beeinflussung der Luftstrahlrichtung, aber durch den zweiten perforierten Mantel werden die Luftaustrittsgeschwindigkeiten jedoch so stark vergleichmäßigt, daß mit zu kleinen Geschwindigkeiten zu wenig Raumluft induziert wird und im Kühlfall die austretende Luft zu stark absinkt und Zugerscheinungen verursacht. Bei Aufstellung auf dem Boden werden die Verstellmittel so eingestellt, daß im Kühlfall am äußeren Mantel die Geschwindigkeiten von unten nach oben zunehmen und die Ausblasrichtung schräg nach oben gerichtet ist. Im Heizfall werden die Verstellmittel so eingestellt, daß die Strömung nach unten gerichtet ist und die Geschwindigkeiten am äußeren Mantel von oben nach unten deutlich zunehmen, wie in der EP 0 606 078 A2 angegeben.

Das Gebrauchsmuster G 93 03 152 U1 ist nicht zur Aufstellung auf den Fußboden geeignet. Im Heizfall wird der Teller 2 immer in ein Einsatzrohr nach oben hingefahren und die gesamte Luftmenge senkrecht nach unten ausgeblasen. Bei Anordnung dicht über dem Fußboden würde es zu starken Zugerscheinungen kommen. Bei der Ausführung nach Fig. 8 wäre eher eine bodennahe Aufstellung denkbar, jedoch wird hier wieder eine Ausführung mit zwei ineinanderliegenden perforierten Luftausblasmänteln gezeigt, was wieder zur stärkeren Vergleichmäßigung der Luftaustrittsgeschwindigkeiten am äußeren Luftausblasmantel führt, wodurch im Heizfall die Zuluft frühzeitig zur Decke aufsteigt und im Kühlfall bei Anordnung über Kopf zu stark nach unten fällt.

Es ist ein turbulenzarmer Verdrängungsluftauslaß aus der DE 41 36 946 A1 bekannt, der für den Heizbetrieb aber nicht zur Anordnung auf dem Fußboden geeignet ist. Die Zuluft wird als turbulenzarme Verdrängungsströmung aus ca. 3 bis 4 m Höhe über dem Fußboden ausgeblasen. Die Luftstrahllenkung wird durch einen höhenverstellbaren kegelförmigen Prallkörper vorgenommen, der unterhalb eines Innengehäuses im Außengehäuse angeordnet ist.

Ein anderer bekannter Luftauslaß aus der EP 401 481 A1 wird ebenfalls bevorzugt in Industriehallen mit größeren Raumhöhen eingesetzt und kann bei Anströmung der Zuluft von oben in der Regel über Kopfhöhe oder bei Anströmung von unten direkt über dem Fußboden angeordnet werden. Eine Anströmung der Zuluft in den Luftauslaß von unten durch den Fußboden ist jedoch meistens und vor allem in Industriehallen nicht realisierbar.

Beim Luftauslaß EP 401 481 wird die Luftstrahllenkung mittels höhenverstellbarer oder verdrehbarer Blendenringe vorgenommen und im Aufheizbetrieb mit großen Übertemperaturen der Zuluft werden zusätzlich Öffnungen im Boden des Luftauslasses bei Anströmung von oben freigegeben. Es ist ein grundsätzlicher Nachteil, daß die Luftauslässe nicht universal von oben anströmbar verwendbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Luftauslaß so zu gestalten, daß durch dosierte Induktion bei wesentlich größeren Luftaustrittsgeschwindigkeiten als bei Quelluftauslässen ein wesentlich geringerer Zuluftvolumenstrom mit wesentlich größerer Untertemperatur eingeblasen werden kann, die Raumluftgeschwindigkeiten mit zunehmender Entfernung vom Luftauslaß nicht größer werden, sondern abnehmen, die Zuluftschichthöhe etwas über Kopfhöhe anwächst und der Luftauslaß wesentlich kleiner wird, als ein Quelluftauslaß. Die dosierte Induktion ist im Kühlfall so abgestimmt, daß die durch den Aufenthaltsbereich fließende Zuluft mindestens geringfügig kälter ist, als die Raumlufttemperaturen und der Kontaminationsgrad der Atemluft deutlich unter 1 liegt. Der dimensionslose Kontaminationsgrad 1 sagt aus, daß die Schadstoffe in der Luft 100% gleichmäßig verteilt sind.

Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Luftdurchlaß durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im Heizbetrieb werden im Luftauslaß erfindungsgemäß Mittel verstellt, wodurch die Luftaustrittsrichtung stufenlos leicht schräg bis steil zum Fußboden gerichtet wird, hierdurch wird erreicht, daß die warme Zuluft durch den Aufenthaltsbereich strömt und nicht direkt zur Decke aufsteigt.

Der erfindungsgemäße Luftauslaß mit dosierter Induktion mit größeren Luftaustrittsgeschwindigkeiten gegenüber Quelluftauslässen kann gleichwertig über Kopfhöhe und auf dem Fußboden angeordnet werden. Durch seine dosierten größeren Austrittsgeschwindigkeiten induziert dieser Luftauslaß im Kühlfall bei radial schräg nach oben weisender Ausblasrichtung auf der oberen und zusätzlich zur Aufstellung auf dem Fußboden verstärkt unteren Seite der Radialstrahlen ausreichen Raumluft, um eine Wasserfüllüftung, also das Herabfallen der kalten Zuluft mit der Folge von großen Raumluftgeschwindigkeiten zu vermeiden.

Bei Aufstellung auf dem Fußboden wird der Luftauslaß auf Füße gestellt oder in einem geringen Abstand über dem Fußboden montiert, wobei das Gehäuse bis auf den Fußboden verlängert werden kann. Luftstrahlsteuerungen können durch Öffnen und Schließen des Bodens oder/und durch Querschnittsveränderungen im Gehäuse vorgenommen werden, wobei z. B. der Boden des Luftauslasses mittels Motor und Regelkreis für den Aufheizvorgang automatisch und garantiert geöffnet werden kann und zusätzlich ein individueller Eingriff über Querschnittsveränderungen im Gehäuse möglich ist und umgekehrt.

Im Kühlfall sind vorzugsweise alle Verstellmittel im Gehäuse bis auf den Boden geöffnet. Oberhalb der oberen Blendenscheibe, im Nahbereich oberhalb der Trennscheibe und im Bodenbereich des Luftauslasses treten höhere Luftaustrittsgeschwindigkeiten auf, als im Eintrittsstutzen, die für eine ausreichende Induktion sorgen. In den Zwischenbereichen herrschen wesentlich kleinere bis sehr kleinere Luftaustrittsgeschwindigkeiten wie bei Quelluftauslässen. Durch das Durchströmen des Innenrohres bzw. der Trennscheibe entsteht unterhalb der Trennscheibe an der Außenseite des Innenrohres oder bei der Variante ohne Innenrohr an der Trennscheibe selbst ein Unterdruck zwischen den radial aus dem Gehäuse austretenden Strahlen mit den hohen Gechwindigkeiten, ebenfalls herrschen außerhalb des Gehäuses in Gehäusenähe Unterdrücke zu diesen Strahlen. Durch die Umlenkeffekte an den Scheiben, dort tritt die Zuluft ca. horizontal aus und besonders durch die Umlenkung am Boden und verstärkt durch den Unterdruck am Äußeren des Innenrohres unterhalb der Trennscheibe bzw. der Trennscheibe selbst und Unterdruck außerhalb des Gehäuses zwischen dem Gehäuse und den Strahlen höherer Geschwindigkeiten strömt die Zuluft direkt am Boden steil nach oben aus. Dadurch, daß sich die mit hohen Geschwindigkeiten austretenden Strahlen durch die Unterdrücke zusammenziehen und sich dann ungestört ausbreiten können, bleibt der Impuls groß genug, um die kühlere Luft nicht schon nach kurzen Entfernungen in den Aufenthaltsbereich abfallen zu lassen. Wäre ein zweites perforiertes Gehäuse vorhanden, wie z. B. in der EP 0 606 078 A2 oder DE 40 37 287 A1 käme es vor Austritt der Luft aus dem Luftauslaß zur Vergleichmäßigung der Luftgeschwindigkeiten und bei Anordnung über Kopfhöhe zu den bereits dargelegten Kaltluftabfall mit Zugerscheinungen.

Im Heizfall werden die Mittel im Luftauslaß je nach Übertemperatur entsprechend geschlossen. Bei ganz geschlossenen Verstellmitteln strömt die Luft je nach Ausführung fast senkrecht nach unten. Wird z. B. das Verstellmittel oberhalb des Innenrohres oder im Innenrohr geschlossen, wird durch dieses Hindernis im Luftstrom die von oben lotrecht anströmende Luft schräg radial nach unten und außen abgelenkt, so daß der mit hohen Geschwindigkeiten auustretende radiale Luftstrahl an der Trennscheibe stark nach unten gerichtet austritt. Zwischen dem Radialstrahl der Trennscheibe und dem Radialstrahl der oberen Blendenscheibe entsteht ein Unterdruck, so daß der obere Radialstrahl vom stärkeren Strahl der Trennscheibe angezogen wird und somit auch nach unten strömt. Durch das Schließen des Verstellmittels oberhalb des Innenrohres strömt weniger Luft in den Bereich unterhalb der Trennscheibe, die hohe Luftaustrittsgeschwindigkeit des Radialstrahls am Boden wird gegenüber dem Kühlfall stark reduziert, die Luft tritt am Boden horizontal bis leicht schräg gerichtet mit kleinen Geschwindigkeiten aus und wird vom abwärtsströmenden Radialstrahl der Trennscheibe nach kurzer Entfernung vom Luftauslaß mit nach unten geführt.

Der stark nach unten gerichtete austretende Radialstrahl von der Trennscheibe wird vom Unterdruck zwischen diesem Strahl und dem Gehäuse durch den Coandaeffekt stabilisiert. Durch Öffnen des Bodens kann die Abwärtsströmung noch verstärkt werden.

Wäre ein zweites perforiertes Gehäuse vorhanden, wie z. B. in der EP 0 606 078 A2 oder in der DE 40 37 287 A1, käme es vor Austritt der Luft aus dem Luftauslaß zur Vergleichmäßigung der Luftgeschwindigkeiten und bei Anordnung über Kopfhöhe zu den bereits dargelegtem Aufsteigen der Warmluft zur Decke ohne ausreichend den Aufenthaltsbereich der Personen zu durchströmen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt des Luftauslasses.

Fig. 2 einen Vertikalschnitt einer zweiten Variante.

Fig. 3 einen Vertikalschnitt einer dritten Variante.

Der Luftauslaß besteht aus einem perforiertem zylindrischen Gehäuse 1 mit einem Lufteintrittsstutzen 3 und diesem gegenüberliegend einem Boden 5, einer Blendenscheibe 6 und einer vorzugsweise perforierten Trennscheibe 4 im perforiertem Gehäuse 1.

In Fig. 1 ist im perforierten Gehäuse 1 in der zentralen Öffnung der Trennscheibe 4 ein Innenrohr 2 angeordnet. Oberhalb des Innenrohres 2 ist zwischen Blendenscheibe 6 und Trennscheibe 4 als Mittel zur Querschnittsveränderung und Luftstrahllenkung eine Irisblende vorgesehen. Anstatt einer Irisblende können andere Mittel, wie eine schwenkbare Blende, schwenkbare Klappe oder ein Paar gegeneinander verdrehbarer Scheiben mit zueinander deckungsgleichen Öffnungen zur Veränderung des Durchströmungsquerschnittes eingesetzt werden, die hier nicht zeichnerisch dargestellt sind. In Fig. 1 ist eine Klappe 7 zum Öffnen des hier perforierten Bodens 5 schwenkbar um eine Achse 8 gelagert. Bei geschlossenem Boden 5 und geöffneter Irisblende 11 tritt die Luft radial schräg nach oben aus dem perforiertem Gehäuse 1 aus. Bei geschlossener Irisblende 11 strömt die Zuluft aus dem Gehäuse 1 stark radial schräg nach unten gerichtet aus. Durch Öffnen des Bodens 5 wird der Ausströmimpuls nach unten verstärkt. Bei offener Irisblende 11 und geöffneten Boden 5 ist ebenfalls ein Heizfall gegeben.

In Fig. 2 wird die Luftstrahllenkung mit nur einem Teller 9, der vorzugsweise perforiert ist, erreicht. Über einen Hubmotor wird der Teller 9 zwischen dem Boden 5 und dem Innenrohr 2 auf- und abwärts bewegt. Bei unterer Stellung des Tellers 9 tritt die Zuluft radial schräg nach oben aus, bei oberer Stellung radial schräg nach unten gerichtet aus.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel mit Innenrohr 2 dargestellt, sonst ist der grundsätzliche Aufbau gleich. Die Luftstrahllenkung wird hier vom Teller 9 vorgenommen, der Teller 9 ist kleiner als die zentrale Öffnung in der Trennscheibe 4 und kann vorzugsweise über die gesamte Höhe des perforierten Gehäuses 1 verstellt werden. Befindet sich der Teller 9 am Boden 5 tritt die Zuluft radial schräg nach oben, bei oberer Stellung schräg nach unten aus. Der Teller gleitet auf einer Stange auf der Längsachse des Luftauslasses und kann über einen Baudenzug oder mittels Motor verstellt werden, was in Fig. 3 nicht dargestellt ist.

Kombinationen, wie schon in der Hauptanmeldung P 44 17 715.1-16 sind selbstverständlich und sollen hier in der Beschreibung nicht wiederholt werden.

Werden z. B. Verstellmittel oberhalb des Innenrohres 2 und auch im Innenrohr 2 eingesetzt, können die Luftstrahländerungen verstärkt werden, es wird auch erreicht, daß über die Verstellmittel im Innenrohr z. B. eine individuelle Verstellung vorgenommen werden kann und die Verstellmittel oberhalb des Innenrohrs z. B. mittels zentral gesteuertem Stellmotor verstellt werden, um z. B. nach Wochenenden einen Aufheizbetrieb zu garantieren. Ist das obere Verstellmittel geschlossen, ist immer eine nach unten gerichtete Luftstrahlführung garantiert, auch bei geöffnetem Verstellmittel im Innenrohr (Kühlfallstellung).

Bei einem nicht dargestellten Beispiel mit zwei Tellern 9 bewirkt z. B. ein Teller 9 unterhalb des Innenrohres 2 mit Höhenlage direkt über dem Boden 5 den Kühlfall, bei Höhenlage des zweiten Tellers 9 oberhalb des Blendenringes 6. Beide Teller können separat verstellt werden. Wird der Teller 9 bis ans Innenrohr hochgefahren, wird für den Heizfall nach unten gerichtet ausgeblasen. Ist der Teller 9 am Boden 5 und der obere Teller 9 wird abgesenkt, wird ebenfalls nach unten gerichtet ausgeblasen. Durch die separate Verstellung beider Teller kann der untere zur individuellen Luftstrahllenkung und der obere zur zentralen Zwangssteuerung mittels Stellmotor für den garantierten Heizfall bzw. Aufheizfall mit zwei Verstellmitteln allgemein beschrieben. Auch bei den Varianten ohne Innenrohr 2 tritt prinzipiell die gleiche Wirkung ein. Das Innenrohr ist vor allem eine gute Lösung, um darin Verstellmittel konstruktiv einfach anzuordnen.

Die Luftauslässe können auch mit geringem Abstand an Stützen oder Wänden angebracht werden.

Zur Beeinflussung des Strömungsbildes können am äußeren Gehäuse vertikal in schmalen Streifen die Perforation teilweise geschlossen ausgeführt werden.

Claims (10)

1. Luftdurchlaß mit einem perforierten, vorzugsweise zylindrischen Gehäuse (1) mit einem Luftaustrittsstutzen (3) und mit einem diesem gegenüberliegenden Boden (5), wobei im perforiertem Gehäuse (1) mindestens eine Blendenscheibe (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch im perforiertem Gehäuse (1) ein Innenrohr (2) mit einer vorzugsweise perforierten Trennscheibe (4) angeordnet ist, daß im Gehäuse 1 vorzugsweise Verstellmittel zur Querschnittsveränderung und zur Luftstrahllenkung vorhanden sind und der Boden 5 vorzugsweise öffenbar ist.

2. Luftauslaß mit einem perforiertem, vorzugsweise zylindrischen Gehäuse (1) mit einem Luftaustrittsstutzen (3) und mit einem diesem gegenüberliegenden Boden (5), wobei im perforierten Gehäuse (1) mindestens eine Blendenscheibe (6) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß er oberhalb des Bodens (5) im Gehäuse (1) mit einer Trennscheibe (4) Mittel zur Querschnittsveränderung und Luftstrahllenkung aufweist und der Boden (5) zur Strahllenkung vorzugsweise öffenbar ist.

3. Luftdurchlaß nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) oberhalb des Innenrohres (2) und/oder im Innenrohr (2) bzw. in der zentralen Öffnung der Trennscheibe (4) jeweils eine Irisblende (11), eine schwenkbare Blende, schwenkbare Klappe oder ein Paar gegeneinander verdrehbare Scheiben mit zueinander deckungsgleichen Öffnungen zur Veränderung des Durchströmungquerschnittes und der Luftstrahllenkung vorhanden sind und beliebig kombinierbar sind.

4. Luftauslaß nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Trennscheiben (4) direkt übereinander mit deckungsgleichen Öffnungen, eine feststehend und eine radial drehbar, vorhanden sind und dadurch der Durchströmungsquerschnitt im Gehäuse (1) veränderbar ist.

5. Luftauslaß nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentrisch um die Mittelachse des Gehäuses (1) angeordneter Teller (9), vorzugsweise perforiert, zwischen dem Boden (5) und dem Innenrohr (2) bzw. der Trennscheibe (4) auf- und abwärts bewegbar ist.

6. Luftdurchlaß nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Teller 9 durch geometrische Formen eines Kegels, einer Kugel, einer Halbkugel austauschbar ist.

7. Luftdurchlaß nach Anspruch 1, 2, 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Teller 9 einen kleineren Durchmesser als das Innenrohr 2 oder die zentrale Öffnung der Trennscheibe 4 aufweist und vorzugsweise über die gesamte Höhe des perforierten Gehäuses (1) verstellbar ist.

8. Luftauslaß nach Anspruch 1, 2, 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Teller 9 in der Höhe verstellbar sind.

9. Luftauslaß nach Anspruch 1, 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (2) vorzugsweise nicht perforiert ist.

10. Luftauslaß nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Trennscheiben (4) direkt übereinander mit deckungsgleichen Öffnungen, eine feststehend und eine in der Höhe verstellbar, vorhanden sind und dadurch der Durchströmungsquerschnitt im Gehäuse 1 veränderbar ist.