DE9306037U1 - Wärmetauscher- oder Raumluft-Klimagerät - Google Patents

Description

PATENTANWALT

ARNE MISSLING Dipl.-Ing. *s (0641) 71019, 63 Giessen

MVI-Anlagentechnik GmbH, W-4154 Tönisvorst 1

20. April 1993
Mi/Zu 92.303GM

Wärmetauscher- oder Raumluft-Klimagerät Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Wärmetauscher- oder Raumluft-Klimagerät mit Steuerung der damit generierten Luftströme, wobei die aus einem zu klimatisierenden Raum abgesaugte Rückluft als Fortluft aus dem Raum abtransportiert und/oder als Zuluft in den Raum zurückgeführt wird und die Zuluft aus einem Gemisch von Rückluft und Außenluft oder nur aus Außenluft gebildet werden kann und wobei ferner im Zuluftstrom stromauf eines diesen generierenden Zuluftventilators mindestens ein Filter und stromab mindestens ein Kondensator einer Kältemaschine und im Fortluftstrom stromab eines diesen generierenden Fortluftventilators mindestens ein Verdampfer der Kältemaschine und/oder in beiden Luftströmen noch weitere Wärmetauscher und/oder Luftbefeuchter angeordnet sind.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein solches Gerät mit einem Gehäuse, vorzugsweise in Modul-Bauweise, zur Unterbringung des Filters, der Kältemaschine mit dem zugehörigen Kondensator und dem zugehörigen Verdampfer, weiterer Wärme-

tauscher und/oder Luftbefeuchter, des Zuluftventilators und des Fortluftventilators sowie der erforderlichen mechanischen und elektrischen Steuereinrichtungen und mit mindestens je einem Außenluftanschluß, Fortluftanschluß, Rückluftanschluß und Zuluftanschluß.

Eine entsprechende Vorrichtung ist aus der EP-Patentschrift 0 294 730 Bl bereits bekannt. Ein Gerät dieser Art ist für reinen Außenluftbetrieb, reinen Umluftbetrieb oder auch für Mischbetrieb geeignet. Die Umstellung von einer Betriebsart auf die andere erfolgt mittels mechanischer Steuerelemente, im wesentlichen durch Luftklappen.

Der Energieaustausch zwischen dem zu klimatisierenden Raum und der Umgebung ist ungefähr dem Produkt aus der Stromstärke der beteiligten Luftströme und der Temperaturdifferenz zwischen Zu- und Rückluft direkt proportional und kann deshalb durch jeden der beiden Terme auch einzeln beeinflußt werden. Der Energiebedarf dieser Geräte ist hoch.

Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, ausgehend von dieser Erkenntnis, den Wirkungsgrad eines solchen Gerätes zu verbessern und gegenüber den vorbekannten technischen Ausführungen eine möglichst hohe Energieeinsparung zu erzielen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Luftklappen so vorgesehen sind, daß der Zuluft- und/oder der Fortluftstrom, gegebenenfalls in Abhängigkeit von der Außenluft-Temperatur, so kurz geschlossen werden können, daß das Filter, der Kondensator, der Verdampfer und andere Wärmetauscher einzeln oder in beliebiger Kombination aus den zugehörigen Luftströmen der Zuluft- und/oder der Fortluft ausgeschieden sind.

Ein solches Gerät ist vorteilhafterweise durch die nachfolgenden, einzeln oder in Kombination verwendeten Merkmale gekennzeichnet ist:

a) Zwischen dem Rückluftanschluß und dem Zuluftventilator sind eine erste Umluftklappe und eine zweite Umluftklappe vorgesehen, wobei die erste Umluftklappe einen stromab nach dem Rückluftanschluß gelegenen Zwischenraum mit einem stromauf des Filters gelegenen Teilraum eines Mischraumes verbindet, der saugseitig an dem Zuluftventilator anschließt, und wobei die zweite Umluftklappe den Zwischenraum mit einem stromab des Filters gelegenen Teilraum des Mischraumes verbinden kann;

b) Der Außenluftanschluß mündet in den Teilraum des Zwischenraumes ;

c) Zwischen dem Zuluftventilator und dem Zuluftanschluß sind eine erste Zuluftklappe und eine zweite Zuluftklappe vorgesehen, wobei die erste Zuluftklappe einen Teilraum des Druckraumes, der unmittelbar druckseitig an den Zuluftventilator anschließt, mit einem vor dem Zuluftanschluß befindlichen Strömungskanal verbindet, und wobei die zweite Zuluftklappe einen Teilraum des Druckraumes, der sich stromab hinter dem Verdampfer und/oder einem weiteren Wärmetauscher und/oder Luftbefeuchter befindet, mit dem Strömungskanal verbindet;

d) Der Fortluftanschluß stromab unterhalb des Fortluftventilators ist zweigeteilt ausgeführt, wobei mindestens ein erster, mit einer ersten Fortluftklappe versehener Fortluft-Teilanschluß einen Teilraum des druckseitig an den Fortluftventilator anschließenden Druckraumes mit einem anschließenden Fortluftkanal und ein zweiter mit einer Fortluftklappe versehener Fortluft-Teilanschluß im Fortluft-

-A-

strom stromab hinter einem Kondensator der Kältemaschine oder einem anderen Wärmetauscher und/oder Luftbefeuchter einen Teilraum des Druckraumes mit dem Fortluftkanal verbindet.

Die erfindungsgemäße Anordnung gestattet es, ohne Druckverlust durch nicht im Betrieb befindliche Bauteile den Energieaustausch zu verändern, indem lediglich die Stromstärke der beteiligten Luftströme verändert wird. Es hat sich dabei gezeigt, daß die Kältemaschine erst bei einer wesentlieh höheren Außenlufttemperatur zugeschaltet werden muß, als das bisher bei den bekannten Geräten der Fall war. Dies bedeutet aber eine starke Verminderung des erforderlichen Energieaustausches und damit der erforderlichen, zuzuführenden Energie. Hier ist es beispielsweise gelungen, in zu kühlenden elektrischen Schaltanlagen die Zuschaltung eines oder mehrerer Kühlaggregate von einer Außentemperatur von 20° Celsius auf eine solche von 26° Celsius zu verschieben. Es hat sich gezeigt, daß dadurch ungefähr die Hälfte der sonst erforderlichen Energie eingespart werden kann.

Die Energiebilanz läßt sich noch verbessern, wenn alle Armaturen und Meßgeräte, die Kältemaschine sowie alle elektrischen Steuereinrichtungen und Bauelemente außerhalb der Luftströme angeordnet sind. Es ist darüberhinaus besonders vorteilhaft, wenn das Gerät aus zwei Moduln besteht, deren erstes Modul alle Bauteile enthält, welche für die ohne Zusatzkühlung arbeitende Luftströme erforderlich sind, während das zweite Modul die komplette Kältemaschine einschließlich Verdampfer und Kondensator umfaßt. Auf diese Weise kann das erste Modul auch für sich allein betrieben werden, ohne daß dazu Kühlaggregate vorgesehen sein müssen.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Gerätes und

Fig. 2 die obere Hälfte einer Draufsicht auf Fig. 1.

Ein Gerät nach der Erfindung umfaßt zunächst ein Gehäuse 1, das alle wesentlichen Funktionselemente aufnimmt, und durch entsprechende Luftanschlüsse 2 mit den zu steuernden Größen verbunden ist. Die Luftanschlüsse 2 umfassen im einzelnen einen Außenluftanschluß 21, einen Fortluftanschluß 22, einen Rückluftanschluß 23 und einen Zuluftanschluß 24. Über den Außenluftanschluß 21 gelangt Frischluft in einen Mischraum 11, der durch Filter 3 in zwei Teilräume 11a; 11b unterteilt ist. Beide Teilräume 11a und 11b sind durch Umluftklappen 4 mit einem Zwischenraum 12 verbunden, der über den Rückluftanschluß 23 mit Rückluft aus dem zu klimatisierenden Raum beschickbar ist. In dem Zwischenraum 12 sind die elektrischen Schalteinrichtungen untergebracht. Sie umfassen nur ein geringes Raumvolumen und stören den Luftdurchsatz nicht. Eine erste Umluftklappe 41 verbindet den Zwischenraum 12 mit dem Teilraum 11a des Mischraumes, aus dem die Rückluft und/oder Außenluft jeweils nach Passage der Filter 3 abströmen kann. Eine zweite Umluftklappe 42 verbindet hingegen den Zwischenraum 12 mit dem Teilraum 11b des Mischraumes 11, der in Strömungsrichtung der Außenluft hinter den Filtern 3 angeordnet ist. Während der Zwischenraum 12 mit der Saugseite eines Fortluftventilators 51 verbunden ist, ist ein Zuluftventilator 52 saugseitig mit dem Mischraum 11 verbunden. Beide Ventilatoren 5 erzeugen Luftströme, die in der Fig. 1 schematisiert durch mit strichpunktierten Linien verbundene Pfeile verdeutlicht sind.

Druckseitig hinter beiden Ventilatoren 5 sind die zu einer Kältemaschine 6 gehörigen Wärmetauscher angeordnet. Während ein Verdampfer 61 im druckseitigen Luftstrom hinter dem Zuluftventilator 52 vorgesehen ist, befindet sich ein zugehö-

riger Kondensator 62 im druckseitigen Luftstrom des Fortluftventilators 51. Der Verdampfer 61 teilt dabei einen Druckraum 13 in zwei Teilräume 13a und 13b in Strömungsrichtung des Zuluftstromes vor bzw. hinter dem Verdampfer 61. Es sind zwei Zuluftklappen 7 vorgesehen, wobei eine Zuluftklappe 71 den Teilraum 13a mit einem Strömungskanal 8 verbindet, der über den Zuluftanschluß 24 mit dem zu klimatisierenden Raum strömungstechnisch verbunden ist. Eine Zuluftklappe 72 hingegen verbindet den Teilraum 13b mit dem Strömungskanal 8. Schließlich unterteilt der Kondensator 62 einen Druckraum 14 in Teilräume 14a und 14b in Strömungsrichtung vor bzw. hinter dem Kondensator. In dem Fortluftanschluß 22 befindet sich eine erste Fortluftklappe 221, die den Fortluftstrom aus dem Teilraum 14a, und eine zweite Fortluftklappe 222, die diesen aus dem Teilraum 14b fortführt. In ähnlicher Weise wie der Fortluftanschluß 22 sind der Außenluftanschluß 21 mittels einer Außenluftklappe 210 und der Rückluftanschluß 2 3 mittels einer Rückluftklappe 230 steuerbar.

Die Wirkungsweise der Anordnung wird durch die schematisch symbolisierten Luftströme deutlich. Ein reiner Umluftbetrieb, bei dem beide Fortluftklappen 221 und 222 wie auch die Außenluftklappe 210 geschlossen sind, erfolgt durch Inbetriebnahme des Zuluftventilators 52 und kann, je nach Stellung der Umluftklappen 4, sowohl über das Filter 3 als auch am Filter 3 vorbei geführt werden. Die Zuluftklappe 72 ist dabei ebenfalls geschlossen. Beim reinen Außenluftbetrieb sind die Umluftklappen 4 geschlossen, die Außenluftklappe 210 hingegen geöffnet. Je nachdem, ob eine zusätzliehe Kühlung oder Erwärmung erforderlich ist, sind die Zuluftklappen 71 oder 72 bzw. die Fortluftklappen 221 oder 222 geöffnet. In ähnlicher Weise läßt sich ein Mischbetrieb durchführen, bei dem Rückluft mit Außenluft gemischt wird.

Es ist auch möglich, über die Filter 3 und die übrigen thermodynamisehen Strömungswiderstände (Kondensator, Verdampfer, andere Wärmetauscher) Teilströme zu leiten; die Teilung der Luftströme wird ebenfalls mit Hilfe der Luftklappen vorgenommen.

Claims (4)

PATENTANWALT ARNE MISSLING Dipl.-Ing. *s (0641) 71019, 63 Giessen MVI-Anlagentechnik GmbH, W-4154 Tönisvorst 1 20. April 1993 Mi/Zu 92.303GM Wärmetauscher- oder Raumluft-Klimagerät Ansprüche:

1. Wärmetauscher- oder Raumluft-Klimagerät mit Steuerung der damit generierten Luftströme, wobei die aus einem zu klimatisierenden Raum abgesaugte Rückluft als Fortluft aus dem Raum abtransportiert und/oder als Zuluft in den Raum zurückgeführt wird und die Zuluft aus einem Gemisch von Rückluft und Außenluft oder nur aus Außenluft gebildet werden kann und wobei ferner im Zuluftstrom stromauf eines diesen genierenden Zuluftventilators (52) mindestens ein Filter (3) und stromab mindestens ein Verdampfer (61) einer Kältemaschine (6) und im Fortluftstrom stromab eines diesen generierenden Fortluftventilators (51) mindestens ein Kondensator (62) der Kältemaschine (6) und/oder in beiden Luftströmen noch weitere Wärmetauscher und/oder Luftbefeuchter angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

5 Luftklappen (4; 7; 22) so vorgesehen sind, daß der Zuluft- und/oder der Fortluftstrom, gegebenenfalls in Abhängigkeit von der Außenluft-Temperatur, so kurz geschlossen werden

können, daß das Filter (3), der Kondensator (62), der Verdampfer (61) und andere Wärmetauscher oder Luftbefeuchter einzeln oder in beliebiger Kombination aus den zugehörigen Luftströmen der Zuluft und/oder der Fortluft ausgeschieden sind.

2. Gerät nach Anspruch 1 mit einem Gehäuse (1), vorzugsweise in Modul-Bauweise, zur Unterbringung des Filters (3), der Kältemaschine (6) mit dem zugehörigen Kondensator (62) und dem zugehörigen Verdampfer (61), weiterer Wärmetauscher und/oder Luftbefeuchter, des Zuluftventilators (52) und des Fortluftventilators (51) sowie der erforderlichen mechanischen und elektrischen Steuereinrichtungen und mit mindestens je einem Außenluftanschluß (21), Fortluftanschluß (22), Rückluftanschluß (23) und Zuluftanschluß (24),

gekennzeichnet durch die nachfolgenden, einzeln oder in Kombination verwendeten Merkmale:

a) Zwischen dem Rückluftanschluß (23) und dem Zuluftventilator (52) sind eine erste Umluftklappe (41) und eine zweite Umluftklappe (42) vorgesehen, wobei die erste Umluftklappe (41) einen stromab nach dem Rückluftanschluß (23) gelegenen Zwischenraum (12) mit einem stromauf des Filters (3) gelegenen Teilraum (lla) eines Mischraumes (11) verbindet, der saugseitig an dem Zuluftventilator (52) anschließt, und wobei die zweite Umluftklappe (42) den Zwischenraum (12) mit einem stromab des Filters (3) gelegenen Teilraum (Hb) des Mischraumes (11) verbinden kann;

b) Der Außenluftanschluß (21) mündet in den Teilraum (Ha) des Zwischenraumes (11);

c) Zwischen dem Zuluftventilator (52) und dem Zuluftanschluß (24) sind eine erste Zuluftklappe (71) und eine zweite Zuluftklappe (72) vorgesehen, wobei die erste Zu-

luftklappe (71) einen Teilraum (13a) des Druckraumes (13), der unmittelbar druckseitig an den Zuluftventilator (52) anschließt, mit einem vor dem Zuluftanschluß (24) befindlichen Strömungskanal (8) verbindet, und wobei die zweite Zuluftklappe (72) einen Teilraum (13b) des Druckraumes (13), der sich stromab hinter dem Verdampfer (61) und/oder einem weiteren Wärmetauscher und/oder Luftbefeuchter befindet, mit dem Strömungskanal (8) verbindet;

d) Der Fortluftanschluß (22) stromab unterhalb des Fortluftventilators (51) ist zweigeteilt ausgeführt, wobei mindestens ein erster, mit einer ersten Fortluftklappe (221) versehener Fortluft-Teilanschluß einen Teilraum (14a) des druckseitig an den Fortluftventilator (51) anschließenden Druckraumes (14) mit einem anschließenden Fortluftkanal und ein zweiter mit einer Fortluftklappe (222) versehener Fortluft-Teilanschluß im Fortluftstrom stromab hinter einem Kondensator (62) der Kältemaschine (6) oder einem anderen Wärmetauscher und/oder Luftbefeuchter einen Teilraum (14b) des Druckraumes (14) mit dem Fortluftkanal verbindet.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Armaturen und Meßgeräte, die Kältemaschine (6) sowie alle elektrischen Steuereinrichtungen und Bauelemente außerhalb der Luftströme angeordnet sind.

4. Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es aus zwei Moduln besteht, deren erstes Modul alle Bauteile enthält, welche für die ohne Zusatzkühlung arbeitenden Luftströme erforderlich sind, während das zweite Modul die komplette Kältemaschine (6) einschließlich Verdampfer (61) und Kondensator (62) sowie eventuell weitere Wärmetauscher und/oder Luftbefeuchter umfaßt.