DE19941780C2 - Klimaanlage - Google Patents

Abstract

Eine Klimaanlage zur Heizung, Kühlung, Befeuchtung und Entfeuchtung von Räumen gemäß vorgegebenen Werten mit einem Einlaß für Frischluft und einem Auslaß für behandelte Luft sowie wenigstens einem Ventilator, mit dem die in der Klimaanlage zu behandelnde Luft durch die Klimaanlage gefördert wird, mit wenigstens einem Luftfilter und wenigstens einem Lufterhitzer sowie einem Sammelbecken zum Auffangen von in der Klimaanlage aus der Luft abgeschiedenem Wasser, ist so ausgebildet, daß eine Zentralkammer mit einer Lufteinlaßöffnung und einer Luftauslaßöffnung vorgesehen ist, wobei in der Zentralkammer zwei Filter und ein Heizelement vorgesehen sind, daß auf der Lufteinlaßseite der Zentralkammer ein Ventilator angebracht ist, zwischen dem und der Zentralkammer eine Strömungsverbindung vorgesehen ist, daß an der Luftauslaßseite der Zentralkammer ein Filterelement angeordnet ist, welches mit der Zentralkammer strömungsmäßig verbunden ist, und oberhalb der Zentralkammer eine Befeuchtungskammer vorgesehen ist, und daß die Decke zwischen der Befeuchtungskammer und der Zentralkammer wasserdurchlässig ausgebildet ist und unterhalb der Zentralkammer wenigstens eine Wasserauffangwanne vorgesehen ist (Figur 1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage zur Heizung, Kühlung, Befeuchtung und Entfeuchtung von Räumen gemäß vorgegebenen Werten mit einem Einlaß für Frischluft und einem Auslaß für behan­ delte Luft sowie wenigstens einem Ventilator, mit dem die in der Klimaanlage zu behandelnde Luft durch die Klimaanlage gefördert wird, mit wenigstens einem Luftfilter und wenigstens einem Lufter­ hitzer sowie einem Sammelbecken zum Auffangen von in der Klima­ anlage aus der Luft abgeschiedenem Wasser, wobei eine Zentral­ kammer mit einer Lufteinlaßöffnung und einer Luftauslaßöffnung vorgesehen ist.

Eine Klimaanlage besitzt im allgemeinen Einrichtungen zum Filtern, Erwärmen, Kühlen, Befeuchten und Entfeuchten der Luft sowie meß- und regeltechnische Bauelemente. Eine Klimaanlage stellt eine raumlufttechnische Anlage dar, die während des ganzen Jahres das Raumklima selbsttätig auf vorgegebenen Werten hält, und zwar in einem Betriebsbereich, der durch vereinbarte Grenzwerte für die Wärme- und Feuchteentwicklung im Raum sowie durch festgelegte Grenzwerte der Temperatur und Feuchte der Außenluft gekenn­ zeichnet ist.

Die Luftaufbereitung erfolgt normalerweise außerhalb des zu klima­ tisierenden Raumes. Die Klimazentrale enthält alle für eine umfas­ sende Luftaufbereitung erforderlichen Anlageteile einschließlich der Steuer- und Schalteinrichtungen. Soweit die aus dem Raum abge­ führte Abluft nicht als Feuchtluft ins Freie gelangt, wird sie in der Mischkammer mit Außenluft vermischt. Im Luftfilter wird die Luft von Verunreinigungen befreit. Der Vorwärmer dient zur Erwärmung der gereinigten Mischluft, und zwar soweit, daß die Luft ausreichend aufnahmefähig wird für Wasser bei der anschließenden Befeuchtung.

Im Sommerbetrieb tritt an die Stelle der Vorwärmung die Tempera­ turerniedrigung im Luftkühler. In der Düsenkammer bzw. im Be­ feuchter wird die Luft durch Wasserzerstäubung befeuchtet und da­ bei nochmals in gewissem Maße gereinigt und durch Verdunstungs­ kühlung gekühlt. Die Luftbefeuchtung kann durch auch durch Dampfeinspritzung erfolgen. Im Luftnacherhitzer wird die erforderli­ che Zulufttemperatur eingestellt. Über Luftkanäle wird die aufberei­ tete Luft als Zuluft dem Raum zugeführt und die verbrauchte Luft als Abluft aus dem Raum abgeführt, wobei diese über Geräte zur Wär­ merückgewinnung auch zur Erwärmung der angesaugten Außenluft herangezogen werden kann. Zu- und Abluftventilatoren sorgen für den Transport der Luft in den entsprechenden Kanalleitungen.

Die Bezeichnung Niederdruck- oder Hochdruck-Klimaanlage bezieht sich auf den Förderdruck der Ventilatoren, von dem die Luftge­ schwindigkeit in den Luftkanälen abhängt, nämlich bei der Nieder­ druck-Klimaanlage etwa 5 bis 10 m/s und bei der Hochdruck-Klima­ anlage bis zu 30 m/s.

Bei der Hochdruck-Klimaanlagen können grössere Luftströme in kleinen Kanalquerschnitten transportiert werden.

Bekanntlich erlangt die Qualität der Luft, die ins Innere von Wohn­ bereichen abgegeben wird, hinsichtlich Reinheit und Feuchtigkeits­ gehalt immer grössere Bedeutung, um bestmögliche Lebensbedin­ gungen für die Bewohner zu garantieren. Sowohl im Winter als auch im Sommer entstehen je nach bestehenden unterschiedlichen Klimabedingungen der verschiedenen Jahreszeiten Probleme auf­ grund der Heizung einerseits und der Luftkühlung andererseits.

Insbesondere werden üblicherweise Gebäude mittels einer Zentral­ heizung mit Heizkessel und Brenner beheizt. Diese Heizkessel wer­ den zum Heizen mittels Verbrennung gasförmiger, flüssiger oder fe­ ster Verbrennungsprodukte unter Zuhilfenahme einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser oder diathermisches Öl und dergleichen als Wärmefluidum eingesetzt. Dieses Wärmefluidum kann bei Umge­ bungsdruck oder bei höherem Druck verwendet werden. Das erwärm­ te Fluidum wird zu den Heizkörpern im Gebäude zur Beheizung der Räume transportiert. Alternativ dazu können Heizelemente des Typs Wärmeträger eingesetzt werden, in denen die vom Wärmefluidum abgegebene Wärme in Form eines angetriebenen Luftflusses mittels eines Elektroventilators oder dergleichen an den Heizkörper geliefert wird.

Aus der US 3 672 126 ist eine Klimaanlage bekannt, deren Zentral­ kammer einen Einlaß für die zu klimatisierende Luft und einen Aus­ laß für die klimatisierte Luft hat. Am Eingang der Zentralkammer sind drei Filter kurz hintereinander gestellt. Im Anschluß an die drei Filter sind Wasserbrausen vorgesehen, die Wasser in Strömungsrichtung der zu klimatisierenden Luft sprühen. Mit Abstand von den Wasser­ brausen sind ein weiteres Filter und kurz dahinter eine Heizschlange vorgesehen. In Strömungsrichtung hinter der Heizschlange ist ein Ventilator angeordnet, der die aus der Heizschlange austretende klimatisierte Luft durch einen Auslaß aus der Zentralkammer heraus­ bläst, insbesondere in einen zu klimatisierenden Raum hineinbläst. Die zu klimatisierende Luft strömt von außen durch die drei hintereinander gestellten Filter in die Zentralkammer, in der mehrere Wasserbrausen in Strömungsrichtung der zu klimatisierenden Luft Wasser in den Raum sprühen, wodurch die zu klimatisierende Luft Feuchtigkeit aufnimmt. Anschließend strömt die feuchte Luft durch ein weiteres Filter und daran anschließend durch eine Heizschlange sowie von da aus mittels einer Turbine aus der Klimatisierungs­ anlage heraus in den zu klimatisierenden Raum.

Diese Lösungen bringen auf der einen Seite den grossen Nachteil mit sich, daß sie wegen des Brenners, der die Verbrennungsrück­ stände in die Atmosphäre entläßt, zur Umweltverschmutzung beitragen, auf der anderen Seite wird dadurch die erwärmte Luft sehr trocken, da ihr die notwendige Feuchtigkeit entzogen wird, die benötigt wird, damit die Bewohner gut atmen können.

Eine Teillösung für den vorstehend genannten Nachteil ist die Auf­ stellung von Wasserbehältern in der Nähe der Heizkörper in den Wohnungen, um dadurch aufgrund der Verdampfung des Wassers jene Feuchtigkeit zu erzeugen, die der Luft von der Heizanlage entzogen wird.

Aber auch diese Lösung, die teilweise das Problem der Aufrechter­ haltung der Luftfeuchtigkeit löst, vermeidet nicht den Nachteil der Umweltverschmutzung, die eine normale Heizanlage verursacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klimaanlage der einleitend genannten Art zu schaffen, die das Problem der für die Brenner des herkömmlichen Typs charakteristischen Umweltver­ schmutzung löst. Des weiteren soll eine optimale Feuchtigkeit der erwärmten Luft garantiert und die Möglichkeit geschaffen werden, das eventuell nach der Luftbehandlung überschüssige Wasser aus der Luft zu entfernen. Außerdem soll durch die Klimaanlage ein Klima geschaffen werden, welches dem natürlichen Klima weitgehend entspricht bzw. diesem gleich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 erfindungsgemäss vorgesehen, daß in der Zentralkammer zwei Filter und ein Heizelement vorgesehen sind, daß auf der Lufteinlaßseite der Zentralkammer ein Ventilator angebracht ist, zwischen dem und der Zentralkammer eine Strö­ mungsverbindung vorgesehen ist, daß an der Luftauslaßseite der Zentralkammer ein Filterelement angeordnet ist, welches mit der Zentralkammer strömungsmässig verbunden ist, und oberhalb der Zentralkammer eine Befeuchtungskammer vorgesehen ist, und daß die Decke zwischen der Befeuchtungskammer und der Zentralkam­ mer wasserdurchlässig ausgebildet ist und unterhalb der Zentral­ kammer wenigstens eine Wasserauffangwanne vorgesehen ist.

Auf diese Weise gelangt man zu einer Klimaanlage, die die vorer­ wähnte Aufgabe voll erfüllt. Insbesondere entfallen alle bisherigen Umweltprobleme, die vom Verbrennen von Öl oder Gas in einem Brenner herrühren. Außerdem ist es möglich, ein solches Klima zu schaffen, welches dem natürlichen Klima, also dem Klima in der freien Natur weitestgehend entspricht, damit die Personen, die sich in den durch diese Klimaanlage klimatisierten Räumen aufhalten, nicht im Winter unter Kopfschmerzen und im Sommer unter Schulterschmerzen leiden, weil die klimatisierte Luft im Winter warm und trocken sowie im Sommer kalt und trocken ist, wodurch sich im Winter Kopfschmerzen und im Sommer Schulterschmerzen einstellen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein,

• a) daß im Inneren der Zentralkammer mindestens ein Filterelement derart vorgesehen ist, daß die von der Befeuchtungskammer nach Durchtritt durch das Heizelement befeuchtete Luft gefiltert wird,
• b) daß in der Zentralkammer ein Paar von Filterelementen vorgesehen ist, die strömungsmässig am Anfang des Heizelementes liegen,
• c) daß der Ventilator von einem Elektromotor angetrieben ist,
• d) daß die Befeuchtungskammer unmittelbar auf der Zentral­ kammer aufliegt und mit dieser mittels eines wasserdurch­ lässigen bzw. porösen Bauteiles am Boden der Befeuch­ tungskammer verbunden ist,
• e) daß an der Lufteinlaßöffnung der Zentralkammer ein Gitter vorgesehen ist, durch das der Luftstrom am Eingang der Zentralkammer geteilt wird,
• f) daß eine Pumpe zur Regulierung der Wassermenge vorgesehen ist, die von der Befeuchtungskammer an die Luft abgegeben wird, wobei die Pumpe je nach Temperatur und Luftvolumen, das in die Zentralkammer eingelassen wird, reguliert wird oder
• g) daß ein weiteres Filterelement für die Ausfilterung des überschüssigen Wassers aus der Luft vorgesehen ist, welches unterhalb der Auslaßöffnung der Zentralkammer angeordnet ist.

Durch die poröse Platte zwischen der Befeuchtungskammer und der Zentralkammer dringt das Wasser in der Weise hindurch, daß es innerhalb der Zentralkammer zu einem Rieseln von Wassertropfen bzw. zum Regnen kommt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles des näheren erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Grundriß der erfindungsgemäß ausgebildeten Klimaanlage,

Fig. 2 eine Frontansicht auf die erfindungsgemäß ausgebildete Klimaanlage bzw. auf Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-III der Fig. 2,

Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie 4-IV der Fig. 1,

Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linie 5-V der Fig. 1,

Fig. 6 eine Frontansicht im Aufriß des Gitters in der Klimaanlage, durch das die von dem Ventilator angetriebene Luft strömt und

Fig. 7 einen Querschnitt längs der Linie 7-VII der Fig. 6.

Die in der Zeichnung dargestellte und erfindungsgemäß ausgebil­ dete Klimaanlage weist eine Zentralkammer 1 mit zwei koaxialen Öffnungen auf beiden Seiten auf, die auf der einen Seite die Verbindung der Zentralkammer 1 mit einem Einlaßaggregat für die Luft in die Zentralkammer 1 ermöglicht, und auf der anderen Seite mit einem Schlauch für die Abgabe der behandelten Luft in die Umgebung ausgestattet ist.

Das Einlaßaggregat besteht aus einem Elektromotor 2, der minde­ stens einen Ventilator 3 antreibt, der in einer entsprechenden Kammer 4 gelagert ist. Zwischen der Kammer 4 mit der Lagerung des Ventilators 3 und der Zentralkammer 1 ist ein Gitter 5 zum Aufteilen der Luft angebracht, damit der von dem Ventilator 3 erzeugte Luftstrom aufgeteilt wird.

Das Gitter 5 ist in Front- und Querschnittsansicht in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Es ist in einem Schlauch 6 quer zu diesem an­ gebracht. Der Schlauch 6 verbindet die Kammer 4, in der die Lage­ rung für den Ventilator 3 angebracht ist, mit der Zentralkammer 1. Auf der Luftausgangsseite der Zentralkammer 1 ist ein Filterelement 7 angebracht, mit dem die aus der Zentralkammer 1 strömende Luft zu filtern ist. Die Zentralkammer 1 hat, wie in Fig. 4 gezeigt, in ihrem Inneren mehrere Einbauten, nämlich zumindest ein Filter­ elementenpaar 8a, 8b, ein Heizelement 9 und ein Filterelement 11. Das Filterelementenpaar besteht aus zwei Filtern 8a, 8b, die parallel zu den Wänden der Zentralkammer 1 angeordnet und senkrecht zur Strömungsrichtung der von dem Ventilator 3 angetriebenen Luft angebracht sind. Turbinenseitig an der Einlaßöffnung der Zentralkammer 1 liegt wenigstens ein Heiz­ element 9, welches im wesentlichen parallel zu den Filterelementen 8a, 8b angeordnet ist. Das Heizelement 9 besteht aus einer Spirale, die vom elektrischen Strom durchflossen wird, um die Erwärmung der Luft herbeizuführen.

Oben auf der Zentralkammer 1 ist eine Befeuchtungskammer 10 vorgesehen, in der sich Wasser befindet. Die Befeuchtungskammer 10 hat in ihrem Boden, der auf der Decke der Zentralkammer 1 liegt, eine poröse bzw. wasserdurchlässige Oberfläche, die ein Durchlaufen des in der Befeuchtungskammer 10 befindlichen Wassers in die Zentralkammer 1 ermöglicht. Auf diese Weise erreicht man den Wasserdurchgang zwischen der Befeuch­ tungskammer 10 und der Luft, die durch die Zentralkammer 1 fließt, wodurch die bereits erwärmte und zur Auslaßöffnung der Zentralkammer 1 strömende Luft befeuchtet wird. Die Befeuch­ tungskammer 10 liegt auf der Oberseite der Zentralkammer 1 zwischen dem Filterelementenpaar 8a, 8b.

Quer zu den Filterelementen 8a, 8b befindet sich ein weiteres Filterelement 11 für das Ausfiltern des in die Luft abgegebenen Wassers der Befeuchtungskammer 10. Um das überschüssige Wasser aus der erwärmten Luft entfernen zu können, stellt das Filterelement 11 eine direkte Verbindung der Zentralkammer 1 mit mindestens einer Wasserauffangwanne 12 her, wodurch der Luft das Wasser entzogen wird.

In der Zeichnung Fig. 1 ist ein Wannenpaar, bestehend aus zwei Wasserauffangwannen 12 dargestellt, wobei beide Wannen unter­ einander und mit der Zentralkammer 1 über Verbindungsschläuche 13 verbunden sind, die in Fig. 3 im einzel­ nen dargestellt sind. In einer Wand der Zentralkammer 1 ist eine In­ spektionstür 14 vorgesehen, um den Zugang in das Innere der Zen­ tralkammer 1 für Reinigungsarbeiten und dergleichen zu ermögli­ chen.

Die Funktionsweise der Klimaanlage ist folgende:
Der Elektromotor 2 treibt den Ventilator 3 oder die Ventilatoren 3 an, die Umgebungsluft ansaugen und diese durch das Gitter 5, welches den von dem Ventilator 3 angetriebenen starken Luftstrom aufteilen soll, zur Einlaßöffnung der Zentralkammer 1 transportie­ ren. Die so in die Zentralkammer 1 eingeblasene Luft wird durch das Hindurchtreten durch das Heizelement 9 erwärmt und strömt dann durch das erste Filterelement 8a.

Das erste Filterelement 8a reinigt die Luft von den darin hängen­ den Partikeln. Die Befeuchtungskammer 10 gibt Wasser in Form von kleinen Tropfen ab, die die Luft sättigen, damit der richtige Feuchtigkeitsgrad wiederhergestellt wird, der sich durch die Wär­ mebehandlung der Luft verändert hat. Das in die erwärmte Luft abgegebene Wasser im Überschuß wird daraufhin von dem Filter­ element 11 ausgefiltert und in die Sammelwanne 12 abgegeben.

Nach Hindurchströmen durch das zweite Filterelement 8b wird die Luft zur Auslaßöffnung der Zentralkammer 1 transportiert. Von dort wird die Luft erneut durch ein Filterelement 7 transportiert, das das in der Luft vorhandene Wasser nochmals verringern soll. Jetzt kann die Luft in die zu heizende Umgebung eingeblasen werden.

Falls die Anlage für die Kühlung der Innentemperatur eines Wohn­ bereiches eingesetzt werden soll, genügt es, dem Heizelement 9 keine elektrische Energie zuzuführen sondern nur kaltes Wasser in die Luft einzuspeisen, die durch die Zentralkammer 1 fließt. Die durch das kalte Wasser erreichte Luftkühlung kann eine ausrei­ chende Temperaturverringerung der Luft, die von der Klimaanlage gemäß der Erfindung abgegeben wird, garantieren. Die in die Luft abzugebende Wassermenge, die durch die Zentralkammer 1 fließt, wird durch eine in der Zeichnung nicht im einzelnen dargestellte Pumpe reguliert, deren Leistung elektronisch je nach Temperatur und Menge der in die Zentralkammer 1 eingeblasenen Luft einstell­ bar ist.

Außerdem kann der Luft eine bestimmte, zum Volumen der behan­ delten Luft proportionale Menge Wasser zugeführt werden, um in der Luft stets die gleiche optimale Luftfeuchtigkeit zu halten. Damit ist auch der Nachteil der trockenen Luft ausgeschaltet, der sich bei Heizanlagen ergibt, die mit einem herkömmlichen Heizkes­ sel mit Brenner betrieben werden.

Bezugszeichenliste

1

Zentralkammer

2

Elektromotor

3

Ventilator

4

Kammer

5

Gitter

6

Schlauch

7

Filterelement

8

a,

8

b Filterelement

9

Heizelement

10

Befeuchtungskammer

11

Filterelement

12

Wasserauffangwanne

13

Verbindungsschläuche

14

Inspektionstür

Claims (8)

1. Klimaanlage zur Heizung, Kühlung, Befeuchtung und Entfeuch­ tung von Räumen gemäß vorgegebenen Werten mit einem Einlaß für Frischluft und einem Auslaß für behandelte Luft sowie wenig­ stens einem Ventilator, mit dem die in der Klimaanlage zu be­ handelnde Luft durch die Klimaanlage gefördert wird, mit we­ nigstens einem Luftfilter und wenigstens einem Lufterhitzer so­ wie einem Sammelbecken zum Auffangen von in der Klimaanlage aus der Luft abgeschiedenem Wasser, wobei eine Zentralkam­ mer mit einer Lufteinlaßöffnung und einer Luftauslaßöffnung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zentralkammer (1) zwei Filter (8a, 8b) und ein Heiz­ element (9) vorgesehen sind, daß auf der Lufteinlaßseite der Zentralkammer (1) ein Ventilator (3) angebracht ist, zwischen dem und der Zentralkammer (1) eine Strömungsverbindung (Schlauch 6) vorgesehen ist, daß an der Luftauslaßseite der Zentralkammer (1) ein Filterelement (7) angeordnet ist, wel­ ches mit der Zentralkammer (1) strömungsmässig verbunden ist, und oberhalb der Zentralkammer (1) eine Befeuchtungs­ kammer (10) vorgesehen ist, und daß die Decke zwischen der Befeuchtungskammer (10) und der Zentralkammer (1) wasserdurchlässig ausgebildet ist und unterhalb der Zentralkammer (1) wenigstens eine Wasserauffangwanne (12) vorgesehen ist.

2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der Zentralkammer (1) mindestens ein Filterelement (8a) derart vorgesehen ist, daß die von der Befeuchtungskam­ mer (10) nach Durchtritt durch das Heizelement (9) befeuchtete Luft gefiltert wird.

3. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß in der Zentralkammer (1) ein Paar von Filterelemen­ ten (8a, 8b) vorgesehen ist, die strömungsmässig nach dem Heizelement (9) liegen.

4. Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Ventilator (3) von einem Elek­ tromotor (2) angetrieben ist.

5. Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befeuchtungskammer (10) unmittelbar auf der Zentralkammer (1) aufliegt und mit dieser mittels eines wasserdurchlässigen oder porösen Bauteiles am Boden der Befeuchtungskammer (10) verbunden ist.

6. Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Lufteinlaßöffnung der Zentralkammer (1) ein Gitter (5) vorgesehen ist, durch das der Luftstrom am Eingang der Zentralkammer (1) geteilt wird.

7. Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pumpe zur Regulierung der Wassermenge vorgesehen ist, die von der Befeuch­ tungskammer (10) an die Luft abgegeben wird, wobei die Pumpe je nach Temperatur und Luftvolumen, das in die Zentralkammer (1) eingelassen wird, reguliert wird.

8. Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Filterelement (11) für die Ausfilterung des überschüssigen Wassers aus der Luft vorgesehen ist, welches unterhalb der Auslaßöffnung der Zentralkammer (1) angeordnet ist.