DE19718487C2

DE19718487C2 - Raumluftkühler

Info

Publication number: DE19718487C2
Application number: DE19718487A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Harald Schmidt
Original assignee: SCHMIDT CHRISTEL ANNA
Current assignee: SCHMIDT CHRISTEL ANNA
Priority date: 1997-04-30
Filing date: 1997-04-30
Publication date: 2000-05-18
Anticipated expiration: 2017-05-01
Also published as: DE19718487A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Raumluftkühler mit wenigstens einen mit einem Kühlmedium beaufschlagbaren Wärmetauscher, der eine in etwa quaderförmige flache Grundform aufweist, sowie mit wenigstens einem die Luftströmung durch den Wärmetauscher unterstützenden Gebläse, das dem Wärmetauscher ohne Zwischen schaltung eines Übergangsgehäuses vorgeschaltet ist.

Derartige Raumluftkühler sind in verschiedensten Ausführungen bekannt. Mit diesen müssen einerseits Wärme- und Stofflasten sicher und zugfrei aus dem Aufenthaltsbereich eines Raumes abgeführt werden, andererseits ist darauf zu achten, daß auch bei hoher Kühlleistung gleichmäßige Temperaturen im gesamten Aufenthaltsbereich erzielt werden. Dabei sollte eine möglichst langsame sowie turbulenz- und impulsarme Kaltluftströmung erzeugt werden, wodurch ein hoher thermischer Komfort und eine ausreichende Behaglichkeit gewährleistet sind.

Bekannte Raumluftkühler mit Gebläse arbeiten häufig mit Lei stungsverlusten, die auf die räumliche Zuordnung des Gebläses zu dem Wärmetauscher zurückzuführen sind. Je nach Bauart der bekannten Geräte ist das Gebläse entweder über eine offenen Verbindung oder eine geschlossene Verbindung an den Wärmetau scher angeschlossen bzw. diesem zugeordnet. Als Verbindungen kommen diverse Übergangs- und Anschlußgehäuse in Betracht, die in der Regel An- und Abströmverluste erzeugen.

Gebläse erzeugen naturgemäß eine Luftströmung mit einem über wiegenden Anteil an dynamischem Druck. Um aber einen guten Wärmeübergang an den Wärmetauschflächen des Wärmetauschers zu erzielen, muß der zu kühlende Luftstrom entsprechend langsam durch den Wärmetauscher geführt werden, d. h., daß Mittel vorgesehen sein müssen, um den von dem Gebläse erzeugten Druck, der sich aus einem verhältnismäßig hohen Anteil dyna mischen Drucks und einem vergleichsweise geringen Anteil sta tischen Drucks zusammensetzt, zugunsten eines hohen Anteils an statischem Druck umzuwandeln.

Außerdem muß der aus dem Gebläse austretende Luftstrom so vergleichmäßigt werden, daß die gesamte zur Verfügung stehende Fläche des Wärmetauschers gleichmäßig beaufschlagt wird.

Üblicherweise werden hierzu zwischen dem Wärmetauscher und dem Gebläse Übergangsgehäuse vorgesehen, die nach Art eines Diffu sors wirken oder eine Umlenkung des zu kühlenden Luftstroms bewirken. Diese Übergangsgehäuse können mit Einbauten versehen sein, beispielsweise mit Pralleinrichtungen, um die Strömung zu verlangsamen und zu vergleichmäßigen. Derartige Mittel gehen zu Lasten der Baugröße der bekannten Raumluftkühler. Außerdem resultiert hieraus ein erhöhter Energiebedarf. Ein großer Teil der von dem Gebläse freigesetzten Energie wird auf diese Art und Weise bereits vor dem Wärmetauscher durch Umsetzungs- und Anströmverluste aufgezehrt.

Um die bei den bekannten Geräten auftretenden Umsetzungs- und Anströmverluste auszugleichen, müssen die Gebläse für eine entsprechend hohe Leistung ausgelegt sein, was sich wiederum durch eine hohe Geräuschemission bemerkbar macht, die grund sätzlich unerwünscht ist.

Zur Erzeugung eines turbulenzarmen und langsamen Luftdurch tritts durch den Wärmetauscher sind beispielsweise sogenannte Quelluft-Induktionsklimageräte bekannt. Diese Geräte bieten den Vorzug, daß die zu kühlende Luft mit geringer Geschwindig keit durch den Wärmetauscher geführt wird und daß sie aufgrund des induzierten Sekundärluftstroms einen verhältnismäßig ge ringen Energiebedarf haben. Die von diesen Geräten erzeugte Kaltluftströmung ist aber keinesfalls turbulenzarm, außerdem besitzen diese Induktionsklimageräte eine erhebliche Baugröße und arbeiten nicht geräuscharm.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Raumluftkühler der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß dieser bei kompakter Baugröße und möglichst einfacher Konstruktion sowie dennoch eine turbulenzarme Quellüftung mit geringen Anström- und Stoßverlusten ermöglicht.

Aus der DE 94 00 977 U1 ist beispielsweise ein Raumluftkühler der eingangs genannten Art bekannt. Der dort beschriebene Gebläsekonvektor ist als universell einsetzbares Bodengerät ausgelegt, bei welchem die zu kühlende oder zu wärmende Raum luft saugend oder drückend durch einen Wärmetauscher mit gro ßem Lamellenabstand für geringstmöglichen Druckverlust im Wärmetauscher bewegbar ist. Dieses Gerät ist sowohl für freie als auch für Zwangskonvektion durch den Wärmetauscher ausge legt, so daß mit diesem Gerät bei Kälteerzeugung keine impuls- und turbulenzarme Quellüftung erzielbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Raumluftkühler vor stehend genannter Art derart zu verbessern, daß dieser bei kompakter Baugröße und möglichst einfacher Konstruktion den noch eine turbulenzarme Quellüftung mit geringen Anström- und Stoßverlusten ermöglicht.

Die Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein das Gebläse umgebendes Rotorgehäuse mit seinem Gebläseaustritt unmittelbar an eine der Schmalseiten des Wärmetauschers an geschlossen ist und daß eine Zwangsführung der zu kühlenden Luft in Richtung des größtmöglichen Durchtrittswiderstandes des Wärmetauschers erfolgt, derart, daß eine impuls- und tur bulenzarme Quellüftung mit Kaltluft erreicht wird.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird die aus dem Gebläse austretende Luftströmung in dem Wärmetauscher selbst ver gleichmäßigt und verlangsamt, so daß eine quasi laminare sowie impuls- und turbulenzarme Quellüftung erzeugt wird, ohne daß hierzu besondere Übergangs- bzw. Führungsgehäuse zwischen dem Gebläse und dem Wärmetauscher erforderlich wären. Bei den bekannten Raumluftkühlern wurde bislang auch aus energetischen Gründen die zu kühlende Luft immer in Richtung des geringsten Durchtrittswiderstandes durch den Wärmetauscher geführt. Es hat sich jedoch überraschenderweise gezeigt, daß ein besonders guter Kühlwirkungsgrad gerade dann erreicht wird, wenn der zu kühlende Luftstrom in Richtung des größtmöglichen Durchtritts widerstandes des Wärmetauschers geführt wird. Durch eine sol che Luftführung kann vor allen Dingen eine besonders kompakte und platzsparende sowie einfache Konstruktion des Kühlers gewählt werden. Verlustleistungen aufgrund von Strömungsver lusten vor dem Wärmetauscher werden zuverlässig vermieden.

Unter Übergangsgehäuse oder Führungsgehäuse im Sinne der Er findung sollen solche Zwangsführungen der zu kühlenden Luft zu verstehen sein, die eine Stömungsverlangsamung und damit eine Umsetzung dynamischen Drucks durch Querschnittsveränderung oder Umlenkung der Strömung bewirken.

Insbesondere durch die Ausbildung des Wärmetauschers als Rip penwärmetauscher oder als Lamellenwärmetauscher, der eine in etwa quaderförmige flache Grundform aufweist, kann der Geblä seaustritt an eine der Schmalseiten des Wärmetauschers an geschlossen sein. Eine solche Ausbildung des Wärmetauschers ermöglicht es, das Gebläse ohne Zwischenschaltung eines Über gangsgehäuses direkt an den Wärmetauscher anzuschließen.

Der Raumluftkühler gemäß der Erfindung läßt sich auf diese Art und Weise als Flachkonvektor mit geringsten Ausmaßen ausbil den. Ein solcher Flachkonvektor eignet sich insbesondere zur Anwendung bei der Neubau- und Altbausanierung, wo die räum lichen Gegebenheiten oftmals den Einbau großräumiger Klimaan lagen nicht erlauben. Der Raumluftkühler der Erfindung kann in beliebiger Einbaulage installiert werden, da er aufgrund sei nes Gebläses keine Eigenkonvektion der Luft benötigt. Der Raumluftkühler kann beispielsweise unter einer Doppelboden platte oder an einer Außenwand unterhalb der Brüstungsanord nung angebracht werden. Weiterhin kann der erfindungsgemäße Flachkonvektor auch in einer abgehängten Zwischenwand oder auch hängend an einer Trennwand angeordnet werden. Es ist für den Fachmann ersichtlich, daß der größte Kühlerwirkungsgrad selbstverständlich im Bereich eines deckenseitigen Warmluft polsters erzielt wird, bei Inkaufnahme eines etwas verschlech terten Wirkungsgrades, wäre jedoch aufgrund der besonders platzsparenden Konstruktion die Anordnung unter einer Doppel bodenplatte mit Rostabdeckung vorteilhaft.

Dadurch, daß das Gebläse unmittelbar an den Wärmetauscher angeschlossen ist, d. h., daß der Gebläseaustritt direkt an die zu beaufschlagende Wärmetauscherfläche mündet, werden Stoß- und Anströmverluste möglichst vermieden und der zu küh lende Luftstrom tritt in Richtung der Längserstreckung der Lamellen des Wärmetauschers in diesen ein.

Vorzugsweise ist als Austrittsfläche für die gekühlte Luft eine der Breitseiten des Wärmetauschers vorgesehen, so daß eine Umlenkung des Kühlluftstroms innerhalb des Wärmetauschers erfolgt. Die gekühlte Luft tritt dabei in etwa quer zu ihrer Einblasrichtung aus dem Wärmetauscher aus.

Ein wesentlicher Gesichtspunkt der Erfindung ist u. A. darin zu sehen, daß die Anströmfläche des Wärmetauschers um ein Viel faches kleiner ist als dessen Abströmfläche wodurch eine An strömung des Wärmetauschers mit geringstmöglichen Anström verlusten bei einem guten Wärmeübergang im Wärmetauscher ge währleistet ist.

Durch die kompakte und verlustarme Bauweise des Kühlers gemäß der Erfindung kann außerdem ein Gebläse mit außerordentlich geringer Leistung verwendet werden.

Zweckmäßigerweise ist das Gebläse als Querstromgebläse bzw. Tangentialgebläse ausgebildet. Derartige Gebläse zeichnen sich durch einen außerordentlich geräuscharmen Lauf aus und sind zudem aufgrund ihrer Rotorkonstruktion besonders kompakt.

Damit zwischen dem unmittelbar an der Schmalseite des Wärme tauschers angeschlossenen Gebläse und der Wärmetauscheraus trittsfläche keine Kurzschlußströmung entstehen kann, ist die Austrittsfläche des Wärmetauschers vorzugsweise in ihrem un mittelbar an den Anschluß des Gebläses angrenzenden Bereich mittels wenigstens eines Abdeckelements verschlossen. Als Abdeckelemente kommen beispielsweise einfache Blechstreifen in Frage, die ca. ein Fünftel oder weniger der Wärmetauscheraus trittsfläche abdecken.

Die Abdeckung des Wärmetauschers in diesem Bereich bewirkt zudem eine Parallelführung der in den Wärmetauscher eintreten den Luft vor ihrer Umlenkung in dem Wärmetauscher. Durch die Verlängerung der von der Warmluft in dem Wärmetauscher zurück zulegenden Kühlstrecke mittels der Abdeckelemente wird gewähr leistet, daß der zu kühlende Luftstrom außreichend lange in dem Wärmetauscher verweilt und nicht vorzeitig ungekühlt aus dem Wärmetauscher austritt.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, daß der Wärmetauscher auch auf seiner der Austrittsfläche abgewandten Seite in seinem unmittelbar an den Anschlug des Gebläses angrenzenden Bereich abgedeckt ist, so daß innerhalb des Wärmetauschers ein nahezu geschlossener Kühlkanal gebildet wird, der eine Vorausrichtung des Kühluftstroms bewirkt.

Zweckmäßigerweise ist zumindest in Einbaulage des Raumluftküh lers an der der Austrittsfläche abgewandten Seite des Wärme tauschers eine Verteilerkammer vorgesehen, die mit einem Teil strom der Gebläseluft beaufschlagt wird. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn durch die Anordnung des Querstromge bläses, insbesondere durch dessen Antriebsmotor und durch dessen Abmessungen die mit Gebläseluft zu beaufschlagende Schmalseite des Wärmetauschers nicht vollständig an den Ge bläseaustritt angeschlossen ist. An den Rändern des Gebläse austritts sowie im Bereich der Anordnung des Antriebsmotors für das Gebläse entstehen dann Totzonen, die nicht mit Ge bläseluft beaufschlagt sind. Zur Vermeidung dieser Totzonen dient das Verteilergehäuse, das eine gleichmäßige Beaufschla gung der gesamten Kühlerfläche gewährleistet. Der Gebläseaus tritt kann beispielsweise geringfügig versetzt dem Wärme tauscher angeschlossen sein, daß ein Teil der Austrittsöffnung direkt in die Verteilerkammer mündet, so daß ein Teilstrom der Gebläseluft abgezweigt wird.

Die Verteilerkammer kann beispielsweise als Spaltraum zwischen einem Umschließungsgehäuse und dem Wärmetauscher ausgebildet sein. Die Spalttiefe bzw. Spaltbreite kann dabei entweder durch die Einbaulage des Wärmetauschers oder beispielsweise durch die Ausbildung dessen Einfassung vorgegeben sein.

Es ist für den Fachmann ersichtlich, daß der Flachkonvektor gemäß der Erfindung auch als Heizkonvektor ausgebildet sein kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze des Raumluftkühlers gemäß der Er findung in Seitenansicht,

Fig. 2 eine Prinzipskizze des Raumluftkühlers gemäß der Er findung in der Draufsicht und

Fig. 3 eine schematische Darstellung verschiedener Einbau lagen des Raumluftkühlers.

Wie insbesondere den Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist, besteht der Raumluftkühler gemäß der Erfindung im wesentlichen aus einem in einem Stahlblech-Umschließungsgehäuse 1 angeordneten Wärmetauscher 2 mit einem hieran angeschlossenen Querstrom gebläse 3. Der Wärmetauscher 2 ist als flacher quaderförmiger Rippenwärmetauscher bzw. Lamellenwärmetauscher ausgebildet. Das Querstromgebläse 3 wird durch zwei stirnseitig des Wärme tauschers 2 fluchtend zueinander angeordnete Tangentialrotoren 4 gebildet, zwischen denen ein diese gemeinsam antreibender Elektromotor 5 angeordnet ist. Die Tangentialrotoren 4 sind jeweils in einem diese teilweise umschließenden Rotorgehäuse 6 angeordnet, derart, daß der Gebläseaustritt unmittelbar auf die mit 7 bezeichnete Schmalseite des Wärmetauschers 2 ge richtet ist.

Mit der Bezugsziffer 8 sind die mit einem Kühlmedium beauf schlagten Wärmetauscherrohre bezeichnet, mit der Bezugsziffer 9 sind die zwischen den Wärmetauscherrohren 8 angeordneten Lamellen bzw. Bleche bezeichnet.

Das Querstromgebläse 3, bestehend aus den in den Rotorgehäusen 6 angeordneten Tangentialrotoren 4 und dem zugehörigen Elek tromotor 5 ist unmittelbar auf die Schmalseite 7 des Wärmetau schers 2 aufgesetzt. Der Strömungsverlauf der von dem Quer stromgebläse 3 durch den Wärmetauscher 2 geführten Luft ist mit den in Fig. 1 gezeigten Pfeilen verdeutlicht. Der Warm lufteintritt erfolgt durch die Durchbrüche 10a, 10b des Um schließungsgehäuses 1, der Kaltluftaustritt erfolgt nach hori zontaler Durchströmung des Wärmetauschers 2, bezogen auf die in Fig. 1 dargestellte Lage, durch eine frontseitige Loch blechabdeckung 11 des Umschließungsgehäuses 1.

Je nach dem, welche Warmluftzuführung gewünscht ist, können wahlweise die Durchbrüche 10a oder 10b an der Oberseite, an der Unterseite oder an der Stirnseite des Raumluftkühlers vorgesehen sein. Das Gebläse 3 kann auch auf der Unterseite des Raumluftkühlers saugseitig angeordnet sein.

Wie unschwer aus der Draufsicht in Fig. 2 zu erkennen ist, entspricht die Länge des Querstromgebläses 3 nicht ganz der Länge des Wärmetauschers 2. Darüber hinaus ist zwischen den beiden Tangentialrotoren 4, von welchen der Einfachheit halber nur einer dargestellt ist, der Elektromotor 5 angeordnet, in dessen Bereich ebenfalls keine direkte Anströmung des Wärme tauschers 2 erfolgt. Um hierdurch gebildete Totzonen in dem Wärmetauscher 2 zu vermeiden, ist dieser derart in dem Um schließungsgehäuse 1 angeordnet, das zwischen dem Um schließungsgehäuse 1 und dem Wärmetauscher 2 auf der der Loch blechabdeckung 11 abgewandten Seite des Wärmetauschers 2 ein Spalt 12 ausgebildet ist, der eine über die gesamte Länge der Schmalseite 7 durchgehende Verteilerkammer bildet. Der die Verteilerkammer bildende Spalt 12 wird teilweise von der Ge bläseaustrittsströmung beaufschlagt und ermöglicht eine Ver gleichmäßigung der den Wärmetauscher 2 durchtretenden Luft strömung, derart, daß Totzonen im Wärmetauscher 2 vermieden werden.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist als Auflage für den Wärmetauscher 2 in dem Umschließungsgehäuse 1 ein keil artiger Einsatz 13 vorgesehen, der zugleich eine Verjüngung des Spalts 12 stromabwärts der den Wärmetauscher 2 durch dringenden Luftströmung bewirkt. Hierdurch ergibt sich eine besonders günstige Strömungsverteilung aus dem Wärmetauscher 2, insbesondere wird hierdurch die Umlenkung der Luftströmung in dem Wärmetauscher 2 und deren Austritt ungefähr quer zur Einblasrichtung begünstigt.

Zur Vermeidung einer Kurzschlußströmung zwischen dem Quer stromgebläse 3 und der aus dem Wärmetauscher 2 austretenden gekühlten Luft ist die Wärmetauscheraustrittsfläche 15 in dem unmittelbar an das Querstromgebläse 3 angrenzenden Bereich mit einem Abdeckblech 14 verschlossen.

Wie ohne weiteres den Figuren zu entnehmen ist, ist die An ordnung des Querstromgebläses 3 so gewählt, daß die zu kühlen de Luft die maximale Wegstrecke durch den Wärmetauscher 2 zurücklegen muß. Die an der Schmalseite 7 des Wärmetauschers eingeblasene Luft tritt quer zu ihrer Einblasrichtung laminar und turblenzarm durch die Wärmetauscherautrittsfläche 15 in den zu kühlenden Raum ein.

Quer im Sinne der Erfindung heißt nicht streng geometrisch senkrecht, vielmehr ist die Richtung der austretenden Kalt luftströmung auch von der Einbaulage des Geräts abhängig. Beispielsweise bei in etwa horizontaler Einbaulage des Geräts tritt die Kaltluft von dem Gebläse 3 aus gesehen in einem Winkel von mehr als 90 Grad bezogen auf die Horizontale aus dem Wärmetauscher 2 aus und die Strömung richtet sich in dem von dem Gebläse abliegenden Bereich der Wärmetauscheraus trittsfläche 5 bis zu einem Winkel von 90 Grad auf, so daß ein nahezu fächerförmiger Luftaustritt erzeugt wird.

Fig. 3 veranschaulicht verschiedene Einbaulagen für den Raum luftkühler gemäß der Erfindung.

Mit 16 ist die Einbaulage des Raumluftkühlers unter einer Fensterbrüstung bezeichnet. Die Bezugsziffer 17 kennzeichnet den Einbau des Raumluftkühlers unter einer Doppelbodenplatte, wobei der Luftaustritt mit einem Schmutzfangrost abgedeckt ist.

Wie weiterhin der Fig. 3 zu entnehmen ist, kann der Raumluft kühler auch auf einem Schrank oder hängend an einer Wand oder auch in einer Zwischendecke angeordnet sein.

Bezugszeichenliste

1

Stahlblech-Umschließungsgehäuse

2

Wärmetauscher

3

Querstromgebläse

4

Tangentialrotoren

5

Elektromotor

6

Rotorgehäuse

7

Schmalseite des Wärmetauschers

8

Wärmetauscherrohre

9

Lamellen

10

a,

10

b Durchbrüche des Umschließungsgehäuses

11

Lochblechabdeckung des Umschließungsgehäuses

12

Spalt

13

keilartiger Einsatz

14

Abdeckblech

15

Wärmetauscheraustrittsfläche

16

Einbaulage unter einer Fensterbrüstung

17

Einbau in einem Doppelboden

Claims

1. Raumluftkühler mit wenigstens einem mit einem Kühlmedium beaufschlagbaren Wärmetauscher, der eine in etwa quader förmige flache Grundform aufweist, sowie mit wenigstens einem die Luftströmung durch den Wärmetauscher unter stützenden Gebläse, das dem Wärmetauscher ohne Zwischen schaltung eines Übergangsgehäuses vorgeschaltet ist, da durch gekennzeichnet, daß ein das Ge bläse umgebende Rotorgehäuse mit seinem Gebläseaustritt unmittelbar an eine der Schmalseiten (7) des Wärme tauschers (2) angeschlossen ist und daß eine Zwangsführung der zu kühlenden Luft durch den Wärmetauscher (2) in Rich tung des größtmöglichen Durchtrittswiderstands des Wärme tauschers (2) erfolgt, derart, daß eine impuls- und turbu lenzarme Quellüftung mit Kaltluft erreicht wird.

2. Raumluftkühler nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß als Austrittsfläche (15) für die gekühlte Luft eine der Breitseiten des Wärmetauschers vorgesehen ist, so daß eine Umlenkung des Kühlluftstroms innerhalb des Wärmetauschers erfolgt.

3. Raumluftkühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse als Quer stromgebläse (3) ausgebildet ist.

4. Raumluftkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß die Aus trittsfläche (15) des Wärmetauschers (2) in ihrem un mittelbar an den Anschluß des Gebläses angrenzenden Be reich mittels wenigstens eines Abdeckelements verschlossen ist.

5. Raumluftkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß zumindest in dessen Einbaulage an der der Austrittsfläche (15) abge wandten Seite des Wärmetauschers (2) eine Verteilerkammer ausgebildet ist, die mit einem Teilstrom der Gebläseluft beaufschlagt wird.

6. Raumluftkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß die Ver teilerkammer als Spaltraum zwischen einem Umschließungs gehäuse (1) und dem Wärmetauscher (2) ausgebildet ist.