PL195263B1 - Urządzenie klimatyzacyjne - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie klimatyzacyjne w szczególnosci mo- cowane pod sufitem, o niewielkiej wysokosci zawieraja- ce przynajmniej jeden zorientowany pionowo wymiennik ciepla o zasadniczo poziomej perkolacji chlodzonego powietrza, przynajmniej jeden kanal wentylacyjny do- prowadzajacy swieze powietrze, umieszczony zasadni- czo równolegle do i w niewielkiej odleglosci od wymien- nika ciepla po stronie wylotowej, przy czym pomiedzy kanalem wentylacyjnym a wymiennikiem ciepla umiesz- czona jest otwarta od dolu komora powietrzna oraz dysze powietrzne, znajdujace sie w bocznej scianie kanalu wentylacyjnego, zwróconej w kierunku komory powietrznej, które sa skierowane w strone wylotu komo- ry powietrznej, znamienne tym, ze komora powietrzna (22) ma przekrój poprzeczny, który rozszerza sie w kie- runku jej wylotu (28), a wyloty dysz powietrznych (16) znajduja sie w górnej, cienszej czesci komory powietrz- nej (22), oraz tym, ze sciana boczna (15) stanowi pierw- sza czesc sciany (15a) nachylonej pod katem ostrym (a) wzgledem wymiennika ciepla (11), tworzac bok kanalu wentylacyjnego (14), zas gladko zaokraglona druga czesc sciany (15b), znajdujaca sie pomiedzy pierwsza czescia sciany (15a), a trzecia czescia sciany (15c) stanowi dno kanalu wentylacyjnego (14). PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie klimatyzacyjne przeznaczone do zamontowania pod sufitem i posiadające niewielką wysokość.

Urządzenia klimatyzacyjne przeznaczone do montowania pod sufitem są znane, zwłaszcza w odniesieniu do chłodzenia i wymiany powietrza w pomieszczeniach, patrz na przykład GB 2271175A i WO 94/24491. W rozwiązaniach tych powietrze pierwotne to jest powietrze wentylujące dodawane jest do powietrza w pomieszczeniu, schłodzonego przez element chłodzący, uczestniczy w obiegu przez element chłodzący. Te urządzenia są skonstruowane i pracują w taki sposób, że ciepłe powietrze z pomieszczenia, przy pomocy środków obiegu własnego przepływa pionowo do góry do urządzeń, w których ciepłe powietrze jest schładzane przez element chłodzący i w związku ze swoją gęstością, opadłoby do pokoju, jeśli powietrze pierwotne nie było by kierowane w taki sposób, iż przepływa pod sufitem. W ten sposób uzyskuje się obieg własny powietrza w pomieszczeniu, regulację temperatury powietrza, oraz stosunkowo stabilne środowisko wewnątrz pokoju.

Wadami konwencjonalnych urządzeń klimatyzacyjnych są:

- ich duża wysokość, wynikająca z faktu, iż element chłodzący jest zwykle umieszczony poziomo i powietrze perkolacyjne musi być doprowadzone do górnej części elementu chłodzącego;

- nieprzyjemny hałas spowodowany przez wylot powietrza pierwotnego; oraz

- to, że schłodzone powietrze tylko w ograniczonym stopniu przepływa wzdłuż sufitu, ponieważ występuje nagła zmiana kierunku przepływu powietrza.

Celem prezentowanego wynalazku jest wprowadzenie urządzenia klimatyzacyjnego, które:

- ma niewielką wysokość, a więc zmniejszona może być wysokość pomieszczenia, a przez to koszty;

- jest umieszczone blisko sufitu, co ułatwia montaż od spodu i sprawia, że nie widać wgłębienia w którym zbiera się pył i kurz;

- ma prostą konstrukcję, a więc cechują je niskie koszty utrzymania;

- poziom emisji dźwięku jest bardzo mały;

- ma dobre własności jeśli chodzi o kierowanie schłodzonego powietrza tak, aby to płynęło na dłuższym odcinku pod sufitem, a więc redukuje ryzyko powstawania przeciągu;

- jest zbudowane z modułów i może być zmontowane w wielu różnego rodzaju kombinacjach z różnym przeznaczeniem, z uwzględnieniem warunków lokalnych;

- pozwala na zintegrowanie go z lampami oświetleniowymi oraz opcjonalnie dodatkowym ogrzewaniem.

Urządzenie klimatyzacyjne według wynalazku, w szczególności mocowane pod sufitem, o niewielkiej wysokości, zawiera przynajmniej jeden zorientowany pionowo wymiennik ciepła o zasadniczo poziomej perkolacji chłodzonego powietrza, przynajmniej jeden kanał wentylacyjny doprowadzający świeże powietrze, umieszczony zasadniczo równolegle do i w niewielkiej odległości od wymiennika ciepła po stronie wylotowej, przy czym pomiędzy kanałem wentylacyjnym a wymiennikiem ciepła umieszczona jest otwarta od dołu komora powietrzna oraz dysze powietrzne, znajdujące się w bocznej ścianie kanału wentylacyjnego, zwróconej w kierunku komory powietrznej, które są skierowane w stronę wylotu komory powietrznej.

Urządzenie klimatyzacyjne według wynalazku charakteryzuje się tym, że komora powietrzna ma przekrój poprzeczny, który rozszerza się w kierunku jej wylotu, a wyloty dysz powietrznych znajdują się w górnej, cieńszej części komory powietrznej oraz tym, że ściana boczna stanowi pierwszą część ściany nachylonej pod kątem ostrym a względem wymiennika ciepła, tworząc bok kanału wentylacyjnego, zaś gładko zaokrąglona druga część ściany, znajdująca się pomiędzy pierwszą częścią ściany, a trzecią częścią ściany stanowi dno kanału wentylacyjnego.

Korzystnie, dysze powietrzne mają wybrzuszenia wyposażone w otwory, które to wybrzuszenia rozciągają się od ściany kanału w kierunku wymiennika ciepła oraz tym, że przednia część wybrzuszenia zachodzi na przednią krawędź dyszy powietrznej.

Dysze powietrzne korzystnie mają kształt części sfery i wybrzuszenia wystają na zewnątrz ściany kanału, obejmując ponad połowę sfery.

Zewnętrzny bok ściany kanału wentylacyjnego korzystnie tworzy jeden z bocznych szczytów urządzenia, który jest skierowany w poprzek płyty górnej kanału.

Trzecia część ściany kanału wentylacyjnego korzystnie przechodzi w nieznacznie nachyloną względem płaszczyzny poziomej część ściany.

PL 195 263 B1

W pobliżu dolnego krańca wymiennika ciepła może być umieszczona płyta kierująca, która rozciąga się aż do dolnej części komory mieszającej, która jest zaprojektowana tak, aby skierować powietrze wtórne z wymiennika ciepła w kierunku dolnej części ściany kanału.

Kanał wentylacyjny oraz wymiennik ciepła korzystnie są ze sobą połączone, tworząc zintegrowany moduł, w którym płyta górna kanału wentylacyjnego stanowi element łączący pomiędzy tymi zespołami.

Kąt a pomiędzy pierwszą częścią ściany a wymiennikiem ciepła zawiera się w przedziale 15° do 45°.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w korzystnym przykładzie wykonania na rysunku na którym: fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny podstawowego modelu urządzenia według wynalazku; fig. 2 przedstawia w powiększeniu wycinek widoku z przodu jednego z wylotów powietrza; fig. 3 przedstawia przekrój poprzeczny wzdłuż linii III-III z fig. 2; fig. 4 przedstawia przekrój poprzeczny wzdłuż linii IV-IV z fig. 2; fig. 5-11 przedstawiają przekroje różnych przykładów wykonania wynalazku.

Podstawowy model urządzenia klimatyzacyjnego przedstawiony na fig. 1 zawiera konwencjonalny ciągły wymiennik ciepła 11, na przykład element chłodzący, zawierający kanały 12, którymi płynie czynnik chłodzący, oraz dużą liczbę poprzecznych kołnierzy chłodzących 13 umieszczonych w pewnej odległości od siebie. Równolegle do wymiennika ciepła znajduje się kanał wentylacyjny 14, którym przepływa powietrze pierwotne. Jest on tak zaprojektowany, iż ściana 15 kanału ta, która zwrócona jest w stronę wymiennika ciepła 11, tworzy ostry kąt a względem wymiennika ciepła, który to kąt nie powinien być mniejszy niż 15°, pod którym górny narożnik 14a kanału wentylacyjnego 14 jest umieszczony w pobliżu górnego krańca wymiennika ciepła 11. W górnej, prostej części 15a wspomnianej ściany kanału, umieszczony jest przynajmniej jeden podłużny rząd dysz 16, które są skierowane do dołu tak, iż wylotowy strumień powietrza 17 przepływa wzdłuż nachylonej ściany 15 kanału. Ściana 15 przechodzi w część ukośną 15b, a następnie w płaską, dolną ścianę 15c w kierunku dolnego narożnika 14b kanału wentylacyjnego 14, który jest umieszczony po przekątnej, naprzeciwko narożnika 14a. Dolna ściana 15c tworzy kąt ostry β względem płaszczyzny poziomej, przed przejściem w narożnik 14b oraz sufit 21. Oczywiście możliwe jest zaprojektowanie części ściany 15b kanału w postaci prostych krótszych odcinków zmontowanych tak, aby tworzyły krzywą zamiast wklęsłego, ukośnego odcinka, ważne jest jednak to, iż zmiana kierunku nie jest większa od tej powodującej zachowanie zjawiska Coandy na niezmienionym poziomie nawet w znacznej odległości od sufitu.

Przy wykorzystaniu znanego zjawiska Coandy, powietrze pierwotne wypływające z dysz powietrznych 16 „przylega” do części 15a, 15b i 15c ściany kanału i płynie wzdłuż nich, a powietrze wtórne z obiegu własnego 20, to jest wznoszące się ciepłe powietrze, które przepływa i jest schładzane przez wymiennik ciepła 11, jest zasysane przez powietrze pierwotne, które przepływa w dół i jest prowadzone wzdłuż wspomnianych części ścian płynące zasadniczo poziomo poniżej sufitu 21 zanim zaczynie opadać w dół.

Wolna przestrzeń 22 pomiędzy wymiennikiem ciepła 11, a kanałem wentylacyjnym 14 odchyla się w kierunku dolnej części wymiennika ciepła, gdzie umieszczona jest płyta prowadząca 23, która kieruje strumień powietrza - głownie powietrza wtórnego - w kierunku sufitu 21. Płyta kierująca 23 jest umieszczona tak, że przepływający strumień powietrza, jest spowolniony tylko w nieznacznym stopniu, i korzystnie nadany mu jest taki sam kąt względem płaszczyzny poziomej jak kąt b części ściany 15c. Korzystnie płyta kierująca 23 jest częścią tacy 24, która otacza dolną część wymiennika ciepła, i pracuje wtedy jako zbiornik gromadzący skondensowaną wodę.

Korzystnie kanał wentylacyjny 14 i wymiennik ciepła 11 są zintegrowane ze sobą, na przykład przez wykorzystanie wspólnej płyty szczytowej 25, znamiennej tym, że zewnętrzna strona boczna 29 kanału wentylacyjnego 14 tworzy zasadniczo kąt 90° z płytą szczytową tak, iż utworzony zostaje zasadniczo prostokątny moduł, który może być zmontowany w różnych kombinacjach przedstawionych na fig. 5 do 11.

Kształt i rozmieszczenie dysz powietrznych 16 ma zasadnicze znaczenie dla funkcjonowania systemu klimatyzacyjnego. Tak jak to pokazano na fig. 2 do 4, dysze są wycięte ze ściany kanału 15, korzystnie w postaci tak zwanych „powiek” 26 o częściowo sferycznym kształcie, które wystają w kierunku otwartej przestrzeni 22, tworząc skierowane do dołu otwory 27, które są zorientowane tak, iż strumienie powietrza 17 wypływające z otworów są kierowane zasadniczo równolegle do ścian kanału 15. Patrząc na fig. 3 linie rozpoczynające się na przedniej krawędzi 30 otworu 21 prowadzące do przedniej

PL 195 263 B1 krawędzi 31 powieki 26 tworzą kąt i względem ściany kanału 15, co oznacza, iż powieki do pewnego stopnia przykrywają otwory 27, tak więc wypływające strumienie powietrza otrzymują oczywisty impuls kierunkowy w kierunku biegnącym wzdłuż ściany kanału 15, i pojawia się zjawisko Coandy. Wybór częściowo sferycznych wybrzuszeń 26, jest o tyle korzystny, iż strumienie powietrza nie są kierowane bezpośrednio w dół poprzez otwór, ale otrzymują także składową wektora prędkości nachyloną względem ściany kanału.

Opisany powyżej przykład wykonania dysz powietrznych 16 bazuje na konstrukcji, która jest korzystna z punktu widzenia technologii wykonania, ale dysze mogą oczywiście mieć inne kształty i konstrukcję, pod warunkiem, że spełniają wspomniane powyżej wymagania.

Aby uzyskać efektywną wymianę ciepła - chłodzenie - ważne jest, aby ciśnienie całkowite Ptoti. i Ptot2 - patrz fig. 1 - po obu stronach wymiennika ciepła 11 było bardzo małe. Uzyskuje się to przez zdławienie wylotu 28 od strony przestrzeni 22, do niewielkich rozmiarów, oraz przez to, że dysze wywołują zjawisko Coandy, wskutek czego powietrze pierwotne powoduje powstanie składowej wektora prędkości powietrza wtórnego, o takim kierunku, że strumień powietrza wypływający z urządzenia jest krótki i tak otwarty jak tylko to możliwe. Skuteczność chłodzenia wymiennika ciepła 11 zwiększa się przy wyższych prędkościach przepływu.

Gdy powietrze podstawowe przepływając zmienia kierunek z pionowego na poziomy, bez utraty lepkości, a strumień powietrza przylegający do ściany kanału 15 powinien narastać w kierunku wylotu, i być przenoszony wzdłuż poziomej powierzchni sufitu 21, każda zmiana kierunku zakrzywionego lub prostego kanału 15b pomiędzy płaskimi ścianami 15a, 15c kanału nie powinna przekraczać 20°.

Z uwagi na wysoką prędkość (kilka metrów na sekundę) powietrza pierwotnego wydostającego się dysz powietrznych 16 uzyskuje się wysokie ciśnienie dynamiczne Pdyn2. Jeśli Ptoti jest prawie takie samo jak Ptot2, a prędkość po stronie wlotowej wymiennika ciepła jest niska to jest Pdyni»0, ciśnienie statyczne Pstati, jest wyższe niż Pstat2, powietrze przepływa przez wymiennik ciepła 11.

Ptoti» Ptot2» Pstati⁺Pdyni»Pstat2⁺Pdyn2

Pstati-Pstat2»Pdyn2

Uwaga! Przybliżenia:

Ptoti»Ptot2 (niewielkie zdławienie w wylocie 28)

Pdyni»0 (niska prędkość po stronie wlotowej wymiennika ciepła)

Aby uzyskać możliwe największą ilość powietrza przepływającą przez wymiennik ciepła 11, kąt a powinien być wystarczająco duży, aby strumień powietrza 17 nie uderzał w wymiennik ciepła. Kąt a powinien więc przekroczyć 15°.

Największa ilość powietrza wtórnego, a więc największy efekt chłodzenia uzyskuje się, gdy strumień powietrza 17 odchyla się w pobliżu wymiennika ciepła. Kąt a nie powinien przekraczać 45°.

Przy opisanych powyżej wymiarach w strumieniach powietrza 17 ilość powietrza wtórnego 20 jest pięciokrotnie większa niż ilość powietrza pierwotnego. Jeśli strumienie powietrza 17 odchylają się w pobliżu wymiennika ciepła występuje wyższy poziom turbulencji na płytkach wymiennika ciepła, co zwiększa wymianę ciepła, a więc stopień schłodzenia w wymienniku ciepła.

Modułowy montaż zespołu urządzenia klimatyzacyjnego umożliwia, uzyskanie szeregu różnych zmian w urządzeniu zaspokajającym różnego rodzaju potrzeby, dając urządzenie w wielu różnych odmianach i rozmiarach.

W przykładzie wykonania na fig. 5 dwa moduły są przystosowane montażu naprzeciwko siebie, w pewnej od siebie odległości, z wymiennikami ciepła zwróconymi do siebie, tak iż utworzona zostaje wspólna komora wlotowa 33.

Na fig. 6 dwa wymienniki ciepła 11 są połączone koniec z końcem i są zamontowane poziomo leżąc w pewnej odległości od płyty szczytowej 25, pomiędzy dwoma zewnętrznymi kanałami wentylacyjnymi 14.

Figura 7 przedstawia przykład wykonania urządzenia tego samego typu, co to przedstawione na fig. 6 ale, w którym kanał doprowadzający 34 jest umieszczony w istniejącej konstrukcji sufitu, a który służy do prowadzenia powietrza, a wymienniki ciepła są umieszczone naprzeciwko płyty szczytowej 25.

Figura 8 i 9 pokazuje dwa warianty, w których występuje jedno lub kilka mocowań lamp oświetleniowych, które są rozmieszczone w większej odległości pomiędzy dwoma modułami, w komorze wlotowej 33, oraz w którym powietrze wtórne jest podawane poprzez opcjonalne żaluzje 36.

PL 195 263 B1

Przykład wykonania przedstawiony na fig. 10 różni się od poprzedniego tym, że kanały wentylacyjne 14 nie posiadają części ścian 15c i ściany tylnej 29. Zamiast tego kanał wentylacyjny jest owalny, za wyjątkiem skrzyni rozdzielczej 37 zbiegającej się w kierunku narożnika 14a.

Na fig. 11 wymienniki ciepła 11 są zdublowane, co może być niezbędne w przypadku, gdy istnieją większe potrzeby chłodnicze, lub gdzie niezbędne jest zapewnienie chłodzenia i ogrzewania w różnych okresach czasu.

Urządzenie według prezentowanego wynalazku zawiera jeden lub szereg fragmentów sufitu 21, to jest górna część modułu jest umieszczona na tym samym poziomie co sufit, ale oczywiście może być wykorzystywana jako niezależny element.

Claims (8)

1. Urządzenie kllmatyzacyjjne w szczególności mocowane pod sufitem, o niewielkiej wysokości zawierające przynajmniej jeden zorientowany pionowo wymiennik ciepła o zasadniczo poziomej perkolacji chłodzonego powietrza, przynajmniej jeden kanał wentylacyjny doprowadzający świeże powietrze, umieszczony zasadniczo równolegle do i w niewielkiej odległości od wymiennika ciepła po stronie wylotowej, przy czym pomiędzy kanałem wentylacyjnym a wymiennikiem ciepła umieszczona jest otwarta od dołu komora powietrzna oraz dysze powietrzne, znajdujące się w bocznej ścianie kanału wentylacyjnego, zwróconej w kierunku komory powietrznej, które są skierowane w stronę wylotu komory powietrznej, znamienne tym, że komora powietrzna (22) ma przekrój poprzeczny, który rozszerza się w kierunku jej wylotu (28), a wyloty dysz powietrznych (16) znajdują się w górnej, cieńszej części komory powietrznej (22), oraz tym, że ściana boczna (15) stanowi pierwszą część ściany (15a) nachylonej pod kątem ostrym (a) względem wymiennika ciepła (11), tworząc bok kanału wentylacyjnego (14), zaś gładko zaokrąglona druga część ściany (15b), znajdująca się pomiędzy pierwszą częścią ściany (15a), a trzecią częścią ściany (15c) stanowi dno kanału wentylacyjnego (14).

2. Urządzenie według zastrz. 1, tym, że dysze powieerzne (16) mają wybrzuszenia (26), wyposażone w otwory (27), które to wybrzuszenia rozciągają się od ściany kanału (15) w kierunku wymiennika ciepła (11), oraz tym, że przednia część (31) wybrzuszenia zachodzi na przednią krawędź (30) dyszy powietrznej (27).

3. Urządzenie według 1, tym, że dysze powieerzne (16) mają kształt części sfery i wybrzuszenia wystają na zewnątrz ściany kanału (15), obejmując ponad połowę sfery.

4. Urządzenie według 1, tym, że zewnętrzny bok ścćany kanału w^r^t^^l^<^^j^ nego (14) tworzy jeden z bocznych szczytów (29) urządzenia, który jest skierowany w poprzek płyty górnej (25) kanału.

5. Urządzenie według zas^z. 1, znamienne tym. że część ścćany (15c) kanału wentylacyjnego (14) przechodzi w nieznacznie nachyloną względem płaszczyzny poziomej część ściany.

6. Urządzenie według zas^z. 1, tym. że w pobllżu dolnego krańca wymiennika ciepła (11) umieszczona jest płyta kierująca (23), która rozciąga się aż do dolnej części komory mieszającej (22), która jest zaprojektowana tak, aby skierować powietrze wtórne (20) z wymiennika ciepła (11) w kierunku dolnej części ściany (15b, 15c) kanału.

7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że kanał wentylacyiny (14) oraz wymiennik ciepła (11) są ze sobą połączone, tworząc zintegrowany moduł, w którym płyta górna (25) kanału wentylacyjnego (14) stanowi element łączący pomiędzy tymi zespołami.

8. Urządzenie według zas^z. 1, tym, że kąt (a) pomiędzy pierwszą częścią ściany (15a), a wymiennikiem ciepła (11) zawiera się w przedziale 15° do 45°.