DE2922441A1 - Hochdruckklimageraet fuer energiesparbetrieb - Google Patents

Description

• Beschreibung der Erfindung
• Hochdruckklimagerät für Energiesparbetrieb Das System der Hochdrucklüftung in Gebäuden ist in verschiedenen Anwendungsformen bekannt. Die Hochdrucklüftung dient dazu, in Gro8-gebäuden, vornehnlich in B9rohäusern, individuelles Klima unter weitgehender Flexibilität für jeden Raum bereitzustellen.
• Das Hochdruck-Klimagerät (abgekürzt HDG) ist vor den Raumfenstern installiert und übernimmt folgende Aufgaben: 1.) Heizen mit Hilfe der im Gerät vorhandenen Honvektcren.
• 2.) Heizen mit Warmluft und Warmwasser-Konvektor.
• 3.) Kühlen mit Kaltluft und Kaltwasser-Konvektor.
• Alle Funktionen sind in einem Gerät vereinigt. Die Wärmeenergle oder Kälteenergie wird dabei im wesentlichen bei allen Systemen durch Luft als Primärenergie, und durch Warm- oder Heltwasser als Sekundärenergie in den Raum gebracht. Dabei wird durch die Primärluft eine Durchströmung des Raumes vorgenommen und Wärme oder Kälte im Raum durch Induktion von Primärluftstrom mitgerissen. Es entstehen Luftmengenverhältnisse, etwa 1 : 4, d.h. ein Teil Primärluft reißt 4 Teile Sekundärluft aus dem Raume mit, bereitet diese durch Kühlung oder Erwärmung mittels der HDG-Konvektoren wieder auf und führt sie dem Raume wieder zu.
• Bild 1) In den bekannten Systemen wird eine optimale Primärluft, auch Treibluft genannt, verwendet, um eine Raumluftwalze in stabilem Zustand zu ermbglichen. Die Primärluft wird in einer Zentrale im Gebäude (Keller oder Dachgeschoß) aufbereitet und über ein weitverbreltetea Rohrleitungaavetem den einzelnen HDG,S zugeführt. Wird die Primarluftmenge, bisher meist 80 - 120 m3/h, je HDG, auf ein Minimum beschränkt, so wird dedurch Energie gespart und das aufwendige Rohrleitungsnetz zumindest in den Rohrdimensionen verringert bzw. verbilligt.
• Büroräume sind von der Platzaufteilung her durch verschiedene Forderungen festgelegt. Es ist im wesentlichen ein Funktionssystem entstanden, bei dem pro Fensterbereich sich der Aufenthaltsbereich einer Person befindet. Nach der DIN 1946 (Lufttechnische Regeln) ist der Aussenluftenteil aus h#guenischen Gründen auf festgelegt worden. Die Frischluftrate ist nur in seltenen Fallen zu erhöhen. Die Primärluft des HDG konnte daher auf 30 m³/h eingestellt werden. Diese Menge ist Frischluft und reicht für die Percon aus.
• Verzuche zeigen, daß die Raumluftwalze mit einer Primärluftmenge von 30 m³/h nicht mehr stabil ist (Bild 2). Die Raumluft im Verhältnis 1 : 4 Primärluft/Sekundärluft, fällt frühzeitig von der Decke ab und berührt die am Schreibtisch befindliche Person als unangenehm wirkende Kaltluft. Unvermeidbar ist daher die Erhöhung der Primärluft, wenn eine stabile Raumluftwalze bestehen soll, jedoch ist dies mit einer erheblichen Energievergeudung verbunden.
• Das hier beschriebene HDG weicht von der Art cier Raumluftwalze ab und kühlt oder wärmt den Raum mit; einem Fensterschleier (Bild 3 + 5). Dabei wird die Luft aus einer Bodenquelle senkrecht nach oben geführt und nach einer Schleife vor dem Fenster von oben wieder in das HDG zurückgebracht (Bild 5). Die Wärme, oie ourch das Fenster eindringt ist die größte Last und wird durch diesen Schleier sofort abgeführt.
• Durch Versuche ist bewiesen worden, de eine senkrechte Strömung auch bei kleiner Treibenergie in stabiler Form erhalten wird.
• (Klaus Daniels, Die Hochdruckklimanlage. März 1979, Seite 211) Die Verringerung der Primärluft auf 30 m3/h und noch kleiner ist daher bei anwendung des Schleiersystems möglich.
• Nach dem heutigen Stand der Klimatechnik wird die Kelte Luft von unten nach oben geführt. Dadurch ist eine Energieeinsparung von ca. 35 % gegenüber der Deckenlüftung erreichbar. (Hierzu Schriftturn H. Brockmeyer, Klimahydrantsystem. Klima- und Kälteingenleur 1974 Nr.10) Auch im beschriebenen System herrschen die gleichen energiesparenden Verhältnisse vor.
• Die Nachprüfung der auf dem Markt befindlichen HDG-Systeme ergab, daß die Anwendung des hier beschriebenen Schleiersystemes noch unbekannt ist. Das Handbuch der technischen Gebäudeausrüstung von Helmut Laakso (UDJ-Verlag 1976, Seite 217) enthält eine repräsentative Auflistung der Geräte auf dem Weltmarkt. Es ist festzustellen, daß vorwiegend HGD erstellt werden, die hohe Primarluftleistung besitzen und daher in diesem Sinne energieverschweni nd sind. (Hierzu Ablichtung) Sämtliche Geräte sind für die Luftführung von oben zur Bildung einer Raumluftwalze eingerichtet. (Bild 1) Bild 5) stellt ein neuertiges HDG der, welches den n.a. Fensterschleier im Wärme des Bilde@ 2) ermöglicht.
• Die Primär- und Sekundär-Luft wird über ein Fußbodenausblesegitter senkrecht in den Raum geführt. HDG und Ausblassegitter sind mit einem Fußborenkanal verbunden, der im Estrichbereich installiert ist.
• Der Schleier (bild 5) führt schrög vor dem Fenster, bedeckt eine möglichst größe Fläche und konn daher genigend Haumluft injizieren, Bild 10). (Aussenluft unter Eensterbank).
• Primärluft und Sekundärluft führen gemeinsam im Bodenkanal. (Bild 9).
• 8ild 7) stellt ein neuartiges GDH dar, des verschiedene Funktionen nach Wahl Obernehmen kann.
• 1.) Warm- und Keltluft,-primär- und sekundär - wird über den FuB-bodenkanal zum Luftschleier geführt.
• 2.) Umkehren der Düse A), Bild 7). Dadurch kann das HDG in herkömmlicherweise für des Obenauslaßsystem, also zur Bildung einer Raumwalze verwendet werden.
• Die Rückführung der Sekundarluft führt je nach Verwendung über den Fußbodenkanal oder über die Klappe 8).
• 3.) Das HDG ermöglicht die zusätzliche Verwendung von Aussenluft in direkter Ansaugung unter der Fensterbankabdeckung C). Es wird hierdurch eine weitere Sekundärluft verwendet. Die Aussenluft wird direkt in mengenmässig dosierter Weise entnommen. Die Mengenregelung erfolgt durch Volumenstromventil (pneumatisch oder mechanisch), von Hand oder automatisch. Die Aussenluftmenge kann mittels Raum- oder Aussenthermostat geregelt werden.
• Die ständige Entnahme von Aussenluft ersetzt etwa des Öffnen des Fensters. Die Praxis zeigt, daß auch im Klimabetrieb der HD-Anlage - trotz Betriebsenweisung - Fenster geöffnet werden. Dies entspricht dem Bedürfnis der Menschen nach mehr Aussenluft. Durch die Einrichtung er 2. Sekundärluft wird dem entsprochen. Die Schalidämofung wird durch eine InnenkulisEe ermöglicht, - Des HDG kann sowohl 1. Sekundärluft (vom Raume her) und 2. Sekundärluft (von aussen her) über den Boden als auch über cie Obenausblasung führen. Es sind somit verschiedene Möglichkeiten gegeben. Der Benutzer ist in der Lage, seine Empfindungen gegenüber der Klimeeinwirkung durch verschiedene Maßnahmen zu verändern und sich etwa so zu verhalten wie bei der Bedienung der Luftheizanlage im Auto.
• Bild 9) stellt folgende dar: Bodenkanalöffnung a) 1 Sekundärluft (Raum) b) 1 " (Aussen) c) 3 Primärluft 3 Die Verringerung der Primärluft unter 30 m /h ist durch die Verwendung der 2. Sekundärluft (Aussen) mnglich. Dadurch ist eine weseatliche Einsparung der GröBe der Luftzentrale und des Luftleitungssystems gegeben.
• Wesentlich in diesem Sinne ist. die Verlegung von Rohrleitung zur Führung der Prirnärluft im Estrichbereich des Fußbodens.
• Beispiel: Zur Führung der Primärluft von 20 m³/h könnte eine Rohrleitung mit der NW 50 mm verwendet werden.
• Die Anwendung der Estrichmontage erspart die feuersicherheitstechnischen Probleme. Kostenintensive Installationen unter der Decke entfallen Hierdurch wird ausser der Sicherheit eine kostspielige brandsichere Verkleidung eingespart. Das System befindet sich ausnahmslos im Raume.
• Die Erhöhung des Primärvordruckes im Rohrleitungssystem ist möglich, da infolge des kleinen Rohrdurchmessers druckfestere und lecksichere Rohre verwendet werden können.
• Ein hesonderer Vorzug der Kombination - Unten- und Obenausblasung - ist in Bild 11) zu erkennen.
• Der Fensterschleier von der Boden-ausblasung her führt mit Anlegeeffekt des Strahles an der Schreibtischseite zur Decke hin und verhütet Zugluftbelästigung- In solchen Raumzonen, in denen sich keine Personen aufhalten, kann das HDG umgestellt werden, so daß die Raumluftwalze zur Auswirkung kommt. Eine Einstellung des HDG von Hand, aber auch automatisch vom Schreibtisch aus, ist leicht machbar.
• Die als 2. Sekundärluft in den Raum eingeführte Frischluft kann mengenmässig so erhöht werden, daß in Übergangstemperaturzeit das Prinzip der - freien Kühlung - durch Aussenluft angewendet worden kern. Es wird in einen solchen Fall des Rohrleitungenetz nicht mehr beansprucht und neben Energiekosteneinsparung entfällt auch ein Mehraufwand an Lufttransportkosten.
• Die Nachtkühlung zur Auskühlung des Gebäudes (Afrikanische Kältemaschine) im menschenleeren Gebäude ist ein weiterer Vorteil des kombinierten HDG. Die Lffnung des Volumenstromregelventils, aut.matisch im gesamten Gebäude, ermöglicht eine optimale Anseugung der 2. Sekundärluft. Die Umstellwon des HDG auf Raumluftwalze ermöglicht intensiven Wärmeaustausch mit den erwärmten Baumessen des Gebäudes. Die erwärmte Luft wird über die Absauganlage abgeführt oder im Wassereustauscher des HDG trandformiert und über den Wasserkreis abgeführt, unter a.U. in einer Wärmepumpe verwendet.
• Bild 4) zeigt eine weitere Möglichkeit eine r Wärmerückgewinnung mittels einer Vorsatzfensterscheibe. Auch hierhei wird die Sonnenergie am Fenster direk-;mittels des Wasseraustauschers des HDG nutzber gemacht.
• Eine besondere Variante zeigt Bild 12). Für Räume mit Fensterstore wird das HDG mit Untenanseugung in der Form eingesetzt, deß der Luftstrahl in den Deckenraum über der abgehängten Decke geleitet wird. Dort kioot die Luftwalze ab - eine Leitfläche dient zur Führung - und gelangt in den Raum zwischen Store und Fenster, um dann durch die Obenansaugung in das HDG zurückzugelangen. Je eine Deckenöffnung, u.U. mit Leitflächen gestaltet, befindet sich in der abgehängten Decke, die meist als Lamellendecke ausgeführt ist.
• Bild 13) zeigt die Führung der Reumluftwalze über der abgehängten Decke.
• Auch hierbei sind 2 Üffnungen in der abgehängten Decke erforderlich.
• Diese Lösung erfordert eine hohe Luftstrahlenergie, was im Vergleich zu der Lösung Bild 12) nachteilig ist.
• Darstellungen - Hochdruckklimagerät für Energiesperbetrieb -Bild 1) Große Raumluftwalze Seite: 7 " 2) Kleine " Seite: 8 " 3) Fensterschleier, Untenausblasung Seite: 8 " 4) " Wärmerückführung Seite: 7 " 5) Schleier, Sicht gegen Fenster Seite: 9 " 6) Typisierter Raumgrundriß Seite: 9 " 7) Hochdruckklimagerät für Unten- und Obenausblasung Seite: 10 " 8) desgl. für Untenausblasung Seite: 11 " 9) Bodenkanal für Untenausblasung Seite: 12 " 10) 2. Sekundärluft-Aussenluft - Seite: 12 " 11) Kombination Fensterschleier - Raumluft -walze - Sie: 13 " 12) Untenausblasung mit Deckenkippraum Seite: 14 " 13) Obenausblasung mit Raumwalze über abgehängter Decke Seite: 14 Bericht Dr. Detzer 1977 Seite 15 + k.Daniels VDI Verlag Seite 17 Dr. H. Laakso Seite 18

Claims (8)

1. Schutzansprüche 1. Hochdruckklimmagerät nach Bild B, gekennzeichnet dadurch, daß die Wärme- und kältemäßig aufbereitete Luft von oben nach unten durch das Gerät hindurchgeführt und über einen Boden -kanal mit Bodenauslaßgitter Luft senkrecht in den Raum fördert, um dort einen Fensterluftschleier -gemäß Bild 5- zu bilden.
2. 2. Hochdruckklimagerät nach 1) beschrieben, mit der Zusatzeinrichtung der Untenausblasung wie unter 1) und der Obenausblasung versehen, die tu Wechsel Luft fördert, im Raum ein Fensterluftschleier oder eins Raumluftwalze (Bild 1 + 7) herstellt.

   Der Wechsel der Ausblasung ist dadurch ermöglicht, daß die DUsenualze (A) in der Richtung verändert wird. Wahlweiss kann dabei die rückströmende Raum -luft über das Bodengitter oder durch eine sich automatisch öffnende Geräteklappe (8) nachströmen.
3. 3. Hochdruckklimagerät nach Anspruch 1 + 2) beschrieben, mit der Zusatzeinrichtung zum Einströmen von Sekundäraußenluft. Dieselbe führt über don Unterfensterbankschlitz -Bild 10- und über ein Volumenstromregelventil zur jeweiligen Injektordüse im Bodenkanal oder am oberen Luftauslaß.
4. 4. Hochdruckklimagerät nach Anspruch 1-3 beschrieben, mit senkrechter Luftschleierführung Bild 12- ober.

   halb des abgehängten Deckenraumes eingeführt und anschließender Umkehrung desselben in den Zwischenraum von Fensterscheibe zum Store oder dem inneren Abschirmfenster. Auch Umkehrung an jeder belliebigen anderer stelle gemäß Bild 13 ist möglich.
5. 5, Hochdruckklimagerät nach Anspruch 1-4 beschrieben, mit Handbedienung oder automatischer Bedienung eines einzelnen oder einer Gruppe von Hochdruck -klimageräten, zum Zwecke der Oben- oder Untenluftaufblasung und mengemäßiger Verteilung der 1.Sekundärluft (aus dem Raum) und der 2.Sekundärluft (von außen) entsprechend der Aufgabenstellung in dor Raumklimatisierung verwendet werden kann.
6. 6. Hochdruckklimagerät nach Anspruch 1-5 beschrieben, mit der Möglichkeit versehen, daß die 2.Sekundärluft als Außenluft durch geringe Primärluftmenge angetriebsn freie Kühlung in den Raum bringt und daher in Temperaturübergangszeiten und während der Nachtzeit Kühlluft energiesparend in das Geblude einbringt, um dort mit der Wärmeauszutauschen.
7. 7. Hochdruckklimagerät nach Anspruch 1-6 beschrieben, mit der Möglichkeit eingerichtet, daß der Bodenauslaß durch Verändern des Bodenkanals an jeder beliebigen Stelle des Raumes vorgesehen werden kann.
8. 8. Hochdruckklimagerät nach Anspruch 1-7 beschrieben, mit der Möglichkeit auegerUetet daß durch Luft -Wasseraustausch eine Wärmerückgewinnung oder ein Wärmeentzug vorgenommen werden kann.