EP2565548A1 - Luftentspannungsdüse für Hochdruckbelüftung - Google Patents
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- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/02—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using Joule-Thompson effect; using vortex effect
Definitions
- the invention relates to the ventilation and simultaneous air conditioning of buildings.
- Ventilation in low-energy buildings is usually not via windows but via ventilation ducts.
- the object of the invention is to provide an air inlet nozzle for high pressure ventilated rooms, which no longer affects people at work or sleep.
- the nozzle should be able to reduce compressed air from a pressure range between 2 and 12 bar to ambient pressure (approximately 1 bar) while generating less than 40 dB (A), preferably less than 37 dB (A), of noise. It should also have little space and optically not disturbing.
- the invention provides, the air inlet nozzle run very flat, so that it can be attached inconspicuously to the ceiling or wall.
- the height to diameter ratio is less than 1: 3, preferably less than 1: 4.
- the air inlet nozzle has a substantially low-cylindrical structure.
- the center forms a preferably cylindrical air inlet space LE. This has on one side (base of the cylinder) the inlet opening for the compressed air, on the other side (top surface of the cylinder), it is closed.
- the cylinder jacket ZE At the periphery of the air inlet space LE (the cylinder jacket ZE) are narrow openings (passages), e.g. simple bores, which forward the compressed air radially into a first Beerentitatisraum L1.
- This Beerentitatisraum L1 surrounds the cylindrical air inlet space LE also cylindrical and has the same height in a preferred embodiment.
- Its outer wall (cylinder jacket Z1) is formed by a likewise again provided with openings cylinder jacket Z1 same height as that of the air introduction space LE.
- the space in this first air release space L1 is filled with a gas-permeable material.
- a gas-permeable material In an advantageous embodiment, it is a band (width preferably equal to the height of the Beerentthesesraumes L1), which is wound around the jacket ZE of the air inlet space LE and thereby fills the Gutentschreibsraum L1.
- the first air release space L1 is further surrounded by a second air release space L2.
- This air release space L2 is also preferably cylindrical. Also, it is surrounded by a cylindrical cylinder Z2 provided with openings and contains in its interior a gas-permeable material, which is advantageously, as already in L1, wrapped around the outer jacket Z1 of the Beerentmechanicalsraums L1.
- the following air release space L2 usually has the same height as the air release space L1. But it is also possible to make the air relaxation space L2 higher than L1!
- the outer jacket Z1 is increased by Vietnameseentthesesraum L1 and also the outer jacket Z2 of Vietnameseentthesesraum L2 is increased to the same height.
- the inner space L2 between the lateral surfaces Z1 and Z2 is filled with a gas-permeable material.
- the cylinder jacket ZE of the air introduction space has openings of small diameter whose total opening area is small in relation to the cylinder jacket surface ZE.
- the ratio of the added opening areas to the "active" total cylinder area is less than 0.05, preferably less than 0.02.
- the diameter of the openings is (in the case of circular holes) 0.2 to 2 millimeters, preferably about 1 mm.
- the gas-permeable, windable material is preferably a band-shaped nonwoven fabric.
- a suitable material was a thickness of 4 mm and a weight per unit area of 600 g / m 2 .
- the thickness may vary approximately up to a factor of 3, the basis weight by a factor of 2.
- a fleece made of needled PES staple fibers proved to be particularly suitable.
- Such a suitable nonwoven can be obtained with the type designation HDF H2511 from FILC (SI-1234 Menges).
- the web is wound around the inner respective cylinder jacket with a small amount of tension so that its thickness is reduced only slightly (less than 30%).
- the outer jacket Z1 of the first air venting space L1 likewise has openings, which are larger this time than in the inner cylinder jacket ZE.
- the ratio of added opening areas to the total cylinder area is preferably greater this time than in the case of the inner cylinder jacket area of LE, namely at least 0.02.
- the openings in the outer cylinder jacket Z2 of the Lucasentpressivesraums L2 also preferably have larger diameter than the innermost cylinder shell ZE.
- the ratio of the added opening areas to the total cylinder area is here also preferably larger than at the innermost cylinder surface area ZE of LE, namely at least 0.05, preferably at least 0.1.
- the radial distance d1 of the cylinder jacket surfaces from ZE to Z1 and d2 from Z1 to Z2 is not the same, but if d1 is greater than d2!
- the distance d1 is about 20 to 100% greater than d2. It proved to be very suitable if d1 was 50% larger than d2.
- vent nozzle is reversed in the figures as it hangs from the ceiling, but such a nozzle could also be mounted vertically to the wall, behind a radiator, or behind or in a cabinet.
- Fig. 1 shows an overall perspective view of a cut vent nozzle.
- the actual Gasentpressivesteil invention is still provided with an optical aperture 8 in the form of an inverted plate, which is connected by connecting means 12 to the Gasentpressivesteil.
- the aperture 8 also has an additional, albeit minor, portion of the noise attenuation by blocking off noises originating from the air introduction space LE 9!
- the cylinder top surface and base are here designed as a front plate 1 and base plate 2, which are held together by means of screws 11 (also 12), since there is an overpressure between the two plates 1 and 2, which would drive the plates apart.
- the compressed air supply leads in the form of a nozzle in the air inlet space LE 9.
- the cylinder wall ZE 10 extends beyond the base plate 2 and there forms the connecting piece to the high pressure pipe.
- the air introduction space LE 9 is in this embodiment, in addition to the face plate 1, suitably closed upwards to the face plate 1 out.
- the total part of perforated cylinder shell ZE 10, cylinder end closure and supply line is referred to in the figure as an expansion core 3.
- Fig. 2 shows a cross section through the same embodiment.
- the outer diameter of the outermost cylinder wall Z2 5 is 190 mm.
- the inner height of the nozzle cylinder (distance between front plate 1 and base plate 2) is 30 mm.
- the air introduction space LE 9 has an inner diameter of 30 mm in the exemplary embodiment. However, this can vary within a wide range, depending on the application and overall size of the air inlet nozzle. Useful diameters are between 10 and 100 millimeters.
- the embodiment described allows an air flow rate of 90 m 3 / h at an exit velocity of the air from the nozzle of 2.7 to 3 m / s.
- the noise level is very low at 35 to 37 dB (A)!
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft die Lüftung und gleichzeitige Klimatisierung von Gebäuden.
- Belüftung in Niederenergiegebäuden, also Gebäuden mit geringem Energieverbrauch, erfolgt gewöhnlich nicht über Fenster sondern über Lüftungskanäle.
- Der Einsatz von Druckluft zur mechanischen Belüftung und Klimatisierung von Gebäuden ermöglicht wesentliche Raumgewinne gegenüber herkömmlichen Lösungen mittels Lüftungskanälen.
- Es ist bereits bekannt, Gebäude nachträglich mit Druckluftleitungen zu versehen, mit Hilfe derer die Raumlüftung durchgeführt werden kann.
- Aufgrund des Joule-Thomson Effektes bei der Luftentspannung bietet sich hier gleichzeitig die Möglichkeit zur Raumklimatisierung an.
- Ein bislang nicht hinreichend gelöstes Problem stellte aber bislang die Geräuschbelästigung durch den Entspannungsvorgang an den Düsen dar.
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lufteinleitungsdüse für hochdruckbelüftete Räume anzugeben, die Menschen bei Arbeit oder Schlaf nicht mehr beeinträchtigt. Die Düse soll hierzu in der Lage sein, Druckluft aus einem Druckbereich zwischen 2 bis 12 bar auf Umgebungsdruck (ungefähr 1 bar) zu reduzieren und dabei weniger als 40 dB(A), bevorzugt weniger als 37 dB (A) an Geräusch zu erzeugen. Sie soll außerdem geringen Raumbedarf haben und optisch nicht störend auffallen.
- Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen beschriebenen Merkmale gelöst.
- Hierzu sieht die Erfindung vor, die Lufteinleitungsdüse sehr flach auszuführen, so daß sie unscheinbar an Decke oder Wand angebracht werden kann. Das Verhältnis von Höhe zu Durchmesser ist geringer als 1:3, bevorzugt geringer als 1:4.
- Die Lufteinleitungsdüse weist einen im wesentlichen niedrigzylindrischen Aufbau auf. Das Zentrum bildet ein bevorzugt zylindrischer Lufteintrittsraum LE. Dieser weist an der einen Seite (Grundfläche des Zylinders) die Eintrittsöffnung für die Druckluft auf, auf der anderen Seite (Deckfläche des Zylinders) ist er geschlossen.
- Am Umfang des Lufteintrittsraumes LE (dem Mantel ZE des Zylinders) befinden sich enge Öffnungen (Durchlässe), z.B. einfache Bohrungen, die die Druckluft radial in einen ersten Luftentspannungsraum L1 weiterleiten. Dieser Luftentspannungsraum L1 umgibt den zylindrischen Lufteintrittsraum LE ebenfalls zylindrisch und hat in bevorzugter Ausgestaltung die gleiche Höhe. Seine Außenwand (Zylindermantel Z1) wird gebildet durch einen ebenfalls wieder mit Öffnungen versehenen Zylindermantel Z1 gleicher Höhe wie der des Lufteinleitungsraumes LE.
- Der Raum in diesem ersten Luftentspannungsraum L1 ist mit einem gasdurchlässigen Material gefüllt. In vorteilhafter Ausgestaltung ist es ein Band (Breite bevorzugt gleich der Höhe des Luftentspannungsraumes L1), das um den Mantel ZE des Lufteintrittsraumes LE gewickelt ist und den Luftentspannungsraum L1 dadurch ausfüllt.
- Der erste Luftentspannungsraum L1 ist weiterhin von einem zweiten Luftentspannungsraum L2 umgeben. Auch dieser Luftentspannungsraum L2 ist bevorzugt zylindrisch. Auch er ist von einem mit Öffnungen versehenen Zylindermantel Z2 umgeben und enthält in seinem Inneren ein gasdurchlässiges Material, das vorteilhafterweise, wie schon in L1, um den Außenmantel Z1 des Luftentspannungsraums L1 gewickelt ist.
- Der folgende Luftentspannungsraum L2 hat üblicherweise die gleiche Höhe wie der Luftentspannungsraum L1. Es ist aber auch möglich, den Luftentspannungsraum L2 höher auszuführen als L1! Hierzu ist (vorzugsweise) der Außenmantel Z1 von Luftentspannungsraum L1 erhöht und auch der Außenmantel Z2 von Luftentspannungsraum L2 ist auf die gleiche Höhe erhöht. Auch in diesem möglichen Ausführungsbeispiel ist der Innenraum L2 zwischen den Mantelflächen Z1 und Z2 mit einem gasdurchlässigen Material ausgefüllt.
- Es hat sich aber gezeigt, daß schon ein Luftentspannungsraum L2 von gleicher Höhe wie Luftentspannungsraum L1 ausreicht, um eine ausreichende Geräuschdämpfung beim Luftentspannungsprozeß zu erreichen! Überraschenderweise hat es sich gezeigt, daß es nicht möglich ist, auf den Außenmantel Z1 um den Luftentspannungsraum L1 zu verzichten, also nur einen einzigen vereinigten Luftentspannungsraum L1 + L2 größeren Durchmessers zur Druckluftentspannung einzusetzen! Hierdurch waren keine befriedigenden Ergebnisse der Geräuschdämpfung zu erzielen! Erfindungsgemäß ist es auch möglich, noch weitere mit luftdurchlässigem Material gefüllte Luftentspannungsräume L3, ..... mit Außenmänteln Z3,..... einzusetzen, doch schon 2 Luftentspannungsräume L1 und L2 haben sich als für das menschliche Gehör ausreichend geräuschdämmend erwiesen.
- Der Zylindermantel ZE des Lufteinleitungsraumes weist Öffnungen geringen Durchmessers auf, deren gesamte Öffnungsfläche klein ist im Verhältnis zur Zylindermantelfläche ZE. Das Verhältnis der addierten Öffnungsflächen zur "aktiven" Gesamtzylinderfläche (damit ist nur die Zylinderfläche gemeint, die in den Luftentspannungsraum L1 weist) beträgt weniger als 0,05, bevorzugt weniger als 0,02.
- Der Durchmesser der Öffnungen beträgt (für den Fall kreisrunder Bohrungen) 0,2 bis 2 Millimeter, bevorzugt etwa 1 mm.
- Das gasdurchlässige wickelbare Material ist bevorzugt ein bandförmiges Vlies.
- Als geeignet erwies sich ein Material einer Dicke von 4 mm und einem Flächengewicht von 600 g/m2. Die Dicke darf ungefähr bis um den Faktor 3 variieren, das Flächengewicht bis um den Faktor 2.
- Als besonders geeignet erwies sich ein Vlies aus vernadelten PES Stapelfasern. Ein solches geeignetes Vlies ist mit der Typenbezeichnung HDF H2511 von der Firma FILC (SI-1234 Menges) zu beziehen.
- Das Vlies wird mit geringer Spannkraft um den innenliegenden jeweiligen Zylindermantel gewickelt, so daß sich seine Dicke nur geringfügig (weniger als 30%) reduziert.
- Der Außenmantel Z1 des ersten Luftentspannungsraumes L1 weist ebenfalls Öffnungen auf, die diesmal aber größer als im inneren Zylindermantel ZE sind. Außerdem ist das Verhältnis von addierten Öffnungsflächen zur Gesamtzylinderfläche diesmal vorzugsweise größer als bei der innenliegenden Zylindermantelfläche von LE, nämlich mindestens 0,02.
- Die Öffnungen im Außenzylindermantel Z2 des Luftentspannungsraums L2 weisen ebenfalls bevorzugt größere Durchmesser als am innersten Zylindermantel ZE auf. Das Verhältnis der addierten Öffnungsflächen zur Gesamtzylinderfläche ist hier ebenfalls vorzugsweise größer als an der innersten Zylindermantelfläche ZE von LE, nämlich mindestens 0,05, bevorzugt mindestens 0,1.
- Um eine gute Geräuschdämpfung zu erzielen, ist es zudem bevorzugt, wenn der radiale Abstand d1 der Zylindermantelflächen von ZE zu Z1 und d2 von Z1 zu Z2 nicht gleich groß ist, sondern wenn d1 größer als d2 ist! Vorzugsweise ist der Abstand d1 ungefähr 20 bis 100% größer als d2. Als sehr geeignet erwies es sich, wenn d1 um 50% größer als d2 war.
- Die Figuren beschreiben ohne Einschränkung der Allgemeinheit der Erfindung ein Ausführungsbeispiel für eine Deckenbelüftung über eine Hochdruckbelüftung bei 10 bar. (Die Belüftungsdüse ist in den Figuren umgekehrt dargestellt, als sie an der Decke hängt. Eine solche Düse könnte aber auch senkrecht an der Wand befestigt sein, hinter einem Heizkörper oder hinter oder in einem Schrank.)
-
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Gesamtansicht einer aufgeschnittenen Belüftungsdüse. Der eigentliche erfindungsgemäße Gasentspannungsteil ist noch mit einer optischen Blende 8 mit der Form eines umgedrehten Tellers versehen, der mit Verbindungsmitteln 12 mit dem Gasentspannungsteil verbunden ist. Die Blende 8 hat aber auch noch zusätzlich einen, wenn auch geringfügigen, Anteil an der Geräuschdämpfung, indem sie vom Lufteinleitungsraum LE 9 stammende Geräusche abblockt! - Die Zylinderdeckfläche und -grundfläche sind hier als Stirnplatte 1 und Unterlagsplatte 2 ausgeführt, die mittels Schrauben 11 (auch 12) zusammengehalten werden, da zwischen den beiden Platten 1 und 2 ein Überdruck herrscht, der die Platten auseinandertreiben würde.
- Durch die Unterlagsplatte 2 führt die Druckluftzuführung in Form eines Stutzens in den Lufteinleitungsraum LE 9. Im Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Zylinderwand ZE 10 über die Unterlagsplatte 2 hinaus und bildet dort den Anschlußstutzen an das Hochdruckrohr.
- Der Lufteinleitungsraum LE 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel, zusätzlich zur Stirnplatte 1, zweckmäßigerweise nach oben zur Stirnplatte 1 hin geschlossen.
- Das Gesamtteil aus gelochtem Zylindermantel ZE 10, Zylinderendverschluß und Zuleitung ist in der Figur als Expansionskern 3 bezeichnet.
-
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch dieselbe Ausführung. - Der Außendurchmesser der äußersten Zylinderwand Z2 5 beträgt 190 mm. Die Innenhöhe des Düsenzylinders (Abstand zwischen Stirnplatte 1 und Unterlagsplatte 2) beträgt 30 mm. Der Lufteinleitungsraum LE 9 hat im Ausführungsbeispiel einen Innendurchmesser von 30 mm. Dieser kann aber, je nach Anwendungsfall und Gesamtgröße der Lufteinleitungsdüse, in einem weiten Bereich variieren. Sinnvolle Durchmesser liegen zwischen 10 und 100 Millimetern.
- Die beschriebene Ausführungsform ermöglicht einen Luftdurchsatz von 90 m3/h bei einer Austrittsgeschwindigkeit der Luft aus der Düse von 2,7 bis 3 m/s. Die Geräuschentwicklung ist dabei mit 35 bis 37 dB(A) sehr niedrig!
-
- 1
- Stirnplatte
- 2
- Unterlagsplatte
- 3
- Expansionskern
- 4
- Zylindermantel Z1 mit Öffnungen
- 5
- Zylindermantel Z2 mit Öffnungen
- 6
- Luftentspannungsraum L1 mit luftdurchlässigem Material
- 7
- Luftentspannungsraum L2 mit luftdurchlässigem Material
- 8
- Optische Blende / Verkleidung
- 9
- Lufteintrittsraum LE
- 10
- Zylindermantel ZE mit Öffnungen
- 11
- Verbindung (z.B. Schraube) zwischen 1 und 2
- 12
- Verbindung (z.B. Schraube) zwischen 1, 2 und 8
Claims (10)
- Lufteinleitungsdüse für hochdruckbelüftete bewohnte Räume, die Luft aus einem Druckbereich von 2 bis 12 bar auf Umgebungsdruck entspannt und dabei geringe Schallemissionen von weniger als 40 dB(A) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß- die Düse einen im wesentlichen niedrigzylindrischen Aufbau aufweist mit einem Verhältnis von Höhe zu Durchmesser des Zylinders von weniger als 1:3,- daß sie über einen mittig gelegenen Lufteintrittsraum LE (9) mit einem mit Öffnungen versehenen Zylindermantel ZE (10) verfügt, der radial zylindrisch von mindestens zwei mit einem luftdurchlässigen Material gefüllten Luftentspannungsräumen L1 (6), L2 (7), .... umgeben ist,- wobei die Luftentspannungsräume L1 (6), L2 (7), .....durch mit Öffnungen versehene Zylindermäntel Z1 (4),..... voneinander getrennt sind, und- wobei die Luft durch den äußersten Zylindermantel (5) in den zu belüftenden Raum austritt.
- Lufteinleitungsdüse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zylindermantel ZE (10) des Lufteintrittsraumes LE (9) Öffnungen des Durchmessers 0,2 bis 2 Millimeter aufweist. - Lufteinleitungsdüse nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Summe der Öffnungsflächen im Zylindermantel ZE (10) zur Gesamtmantelfläche von ZE (10) geringer als 0,05 ist. - Lufteinleitungsdüse nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen im Außenmantel Z1 (4) des ersten Luftentspannungsraumes L1 (6) größer sind als die Öffnungen im Mantel ZE (10) des Lufteintrittsraumes LE (9). - Lufteinleitungsdüse nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Summe der Öffnungsflächen im Zylindermantel Z1 (4) zur Gesamtmantelfläche von Z1 (4) mindestens 0,02 beträgt. - Lufteinleitungsdüse nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen im Außenmantel Z2 (5) des zweiten Luftentspannungsraumes L2 (7) größer sind als die Öffnungen im Mantel ZE (10) des Lufteintrittsraumes LE (9). - Lufteinleitungsdüse nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Summe der Öffnungsflächen im Zylindermantel Z2 (5) zur Gesamtmantelfläche von Z2 (5) mindestens 0,05 beträgt. - Lufteinleitungsdüse nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand d1 der Zylindermantelfläche ZE (10) zur Zylindermantelfläche Z1 (4) größer ist, als der radiale Abstand d2 der Zylindermantelfläche Z1 (4) zur Zylindermantelfläche Z2 (5). - Lufteinleitungsdüse nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem in den Luftentspannungsräumen L1 (6), L2 (7), .....enthaltenen luftdurchlässigen Material um ein bandförmiges gewickeltes Vlies handelt. - Lufteinleitungsdüse nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylindermantel ZE (10) des Lufteintrittsraumes LE (9) und die Zylindermäntel Z1 (4), Z2 (5), .... der Luftentspannungsräume L1 (6), L2 (7), .... zwischen Stirnplatte (1) undUnterlagsplatte (2) gleiche Höhe aufweisen.
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