Wandelement zur Klimatisierung von Räumen
B E S C H R E I B U N G
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein zur Klimatisierung durch Austausch von Wärmestrahlung bestimmtes Wandelement mit mindestens einer Warme- tauschplatte sowie ein Verfahren zur Klimatisierung durch Austausch von Wärmestrahlung mittels einer Warmetauschplatte
Derartige Warmetauschplatten werden zur Temperatursteuerung insbesondere von Gebauderaumen und insbesondere zu deren Kühlung zunehmend als Alternative zur herkömmlichen Zwangsbelüftung eingesetzt
Stand der Technik
Bei der herkömmlichen Zwangsbelüftung wird ein Gebauderaum über eine Quelluftleitung die über einen Quelluftauslaß in den Gebauderaum mundet, mit neuer oder aufbereiteter Luft versorgt, die durch ihre Temperatur gleichzeitig die Temperatur des Raumes beeinflußt und diesen beispielsweise kühlt Herkömmliche Quelluftauslasse werden in der Regel im Fußbereich angebracht
Die gebräuchlichen Zwangsbeluftungseinπchtungen sind in mehrfacher Hinsicht nachteilig Die ausschließlich durch Lufterneuerung bewirkte Klimatisierung, insbesondere Kühlung des Raumes erfordert hohe Luftwechselraten mit oft unangenehmen Folgen für im Raum anwesende Personen So fuhrt der hohe Luftaustausch leicht zu thermischer Un-
BESWIGUNGSKOPIE
behaghchkeit der Personen infolge Zugluft, bedingt durch eine hohe Austrittsgeschwindigkeit kompakter Quellluft und durch einen hohen Turbulenzgrad der Quellluftstromung
Zudem wirken die durch hohe Stromungsgeschwindigkeiten verursachten Konvektionsgerausche akustisch meist sehr störend Diese Hintergrundgeräusche können wegen der begrenzten Querschnittsflache der Luftaustritte nur bedingt reduziert werden So dürfen die Quelluftauslas- se in der Regel eine Bauhohe von etwa 80 cm nicht überschreiten, um Zugluft durch zu hohe waagerechte Strömungen im Kopfbereich zu vermeiden Infolgedessen ist eine ausreichende Luftversorgung nur durch eine entsprechend hohe Stromungsgeschwindigkeit erreichbar
Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Klimatisierung durch Zwangsbelüftung besteht dann, daß die Luftzufuhrung über einen einzigen Quellluftauslaß eine individuelle Einstellung des Raumklimas, d h eine arbeitsplatzspezifische Regulierung der (lokalen) Raumtemperatur prinzipiell ausschließt Auch im Falle mehrerer Quellluftauslasse wird nach bisherigem Stand der Technik die Quellluftzufuhrung lediglich verzweigt, ohne daß eine Steuerung der Luftzufuhr durch die einzelnen Quellluftschachte vorgesehen ist Jedoch kann eine undifferenzierte Belüftung aufgrund des naturgemäß individuell unterschiedlichen Warmeempfin- dens nur von einem Teil der in Arbeits- und Aufenthaltsraumen gleichzeitig anwesenden Personen als angenehm empfunden werden So betragt die sog minimale Unzufriedenheitsrate bei konventioneller Belüftung auch in gunstigen Fallen immer noch 5 % bis 20 %
Schließlich fuhrt die Luftbewegung bei derzeit erforderlichen Stomungs- geschwindigkeiten in konventionell belüfteten Aufenthaltsraumen zu häufigen Klagen über „trockene Luft , wobei der Staubgehalt der zuge-
führten Luft wesentlich zur Belastung der Atemwege beitragt Diese Belastung wird besonders im Falle der Heizung des Raumes durch Quellluftzufuhr spurbar
Diese Nachteile haben in der Vergangenheit zur Entwicklung von Kuh- leinπchtungen gefuhrt, die die durch interne oder auch externe Wärmequellen verursachte Warme durch Aufnahme langwelliger Strahlung im Infrarotbereich aufnehmen können Da die Wärmeabgabe von Personen an die Umgebung bei fast ruhender Luft größtenteils durch die Aussendung von Wärmestrahlung erfolgt, kann deren Absorption das Raumklima wesentlich beeinflussen
Beispielhaft wird hierzu auf die DE 43 08 968 C1 , die DE 42 01 595 A1 sowie die DE 94 12 349 U1 und die DE 92 05 497 U1 verwiesen
Die herkömmlichen Kuhleinrichtungen werden als Wandelemente vorzugsweise im Deckenbereich angebracht und bestehen aus großen wasser- oder luftdurchstromten Kuhlplatten, die die Wärmestrahlung über eine raumseitige Warmetauschflache absorbieren Die aufgenommene Wärmemenge wird durch das in der Kuhlplatte stromende Kuhlwasser bzw die Luft abgeführt
Obwohl der Einsatz dieser Wandelemente grundsätzlich wünschenswert ist, da die wesentlich durch Strahlungsaustausch bewirkte Raumkuhlung die sonst zur Kühlung erforderliche hohe Luftwechselrate wesentlich verringert, ist der Einsatz solcher Kuhldecken durch den eigens dafür benotigten Wasserkreislauf mit erheblichen Kosten verbunden Aus diesem Grund wird bei einem Neubau - ebenso wie bei einer Sanierung bereits bestehender Klimaanlagen - aus Kostengrunden häufig auf eine auf Infrarotabsorption beruhende Kuhleinrichtung verzichtet
Aber selbst bei Verwendung der wasser- oder luftdurchstromten Dek- kenkuhlung wird hierdurch lediglich die Raumtemperatur beeinflußt, der Austausch verbrauchter Luft dagegen muß weiterhin durch Luftzufuhr über konventionelle Quellluftauslasse erfolgen Damit bleiben die mit der Zwangsbelüftung bisher verbundenen Nachteile, insbesondere die Zugluft- und Gerauschentwicklung, weiter bestehen
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wandelement, das zur Klimatisierung des jeweiligen Raumes durch Austausch von Wärmestrahlung mindestens eine Warmetauschplatte aufweist, derart weiterzubilden, daß eine Regulierung sowohl der Raumtemperatur als auch der Lufterneuerung ohne eine akustisch oder thermisch bedingte Belästigung möglich ist
Insbesondere stellt sich die Aufgabe, eine Vorrichtung anzugeben, die die Absorption von Wärmestrahlung zur Raumkuhlung auf eine kostengünstigere Art und Weise nutzbar macht, als dies mit dem bisherigen Stand der Technik möglich ist Darüber hinaus soll möglichst auch die Qualität, d h die Reinheit der Luft verbessert werden und ihre Temperatur im Bereich jedes Arbeitsplatzes individuell eingestellt werden können
Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelost, daß die Warmetauschplatte eine Vielzahl von Beluftungsoffnungen aufweist, und daß die Warmetauschplatte auf einer Seite mit Luft bespult wird und ein Teil der Luft durch in der Warmetauschplatte befindliche Beluftungsoffnungen geleitet wird
Durch die an der Warmetauschplatte vorbeigespulte bzw vorbeigelei- tete Luft wird die durch die Infrarotstrahlung aufgenommene Warme wie im Falle der herkömmlichen Wasserkühlung abgeleitet Darüber hinaus weist die Warmetauschplatte des erfindungsgemaßen Wandelements eine Vielzahl von Beluftungsoffnungen auf, so daß die zur Kühlung verwendete Luft nicht nur abgeleitet, sondern teilweise auch in den Raum hinein geleitet wird
Dadurch kommt dem erfindungsgemaßen Wandelement zugleich die Funktion der Lufterneuerung zu Auch die Kühlung selbst geschieht auf zweifache Weise nam ch durch die Ableitung der durch Infrarotstrahlung aufgenommenen Wärmemenge durch den Kaltluftkreislauf auf der Ruckseite der Warmetauschplatte (d h im Innern des Wandelements und seiner Zuluft- und Abluftleitung) und zusätzlich durch die Belüftung des Raumes durch kältere Luft aus den in der Warmetauschplatte befindlichen Offnungen
Entsprechendes gilt für den Fall der Heizung des Raumes
Diese Offnungen sind bevorzugt über die ganzen Bereich der Warmetauschplatte mehr oder weniger gleichmaßig verteilt und bewirken somit eine großflächige Belüftung des Raumes Insbesondere bei Anbringung des erfindungsgemaßen Wandelements an der Decke ist die Quelluft- versorgung sehr gleichmäßig, da hohenbedingte Turbulenzen nur am Rand der Kuhlflache auftreten können Deren Große kann typischerweise zwischen der Große einer Schreibtischflache bis hin zur Große der gesamten Deckenflache variieren Sofern das Wandelement die gesamte Decke des Raumes verkleidet entfallen auch eventuelle Randturbulenzen weitgehend
Durch die Großflachigkeit der mit Beluftungsoffnungen versehenen Kuhlplatte ergibt sich bei vorgegebenem Volumenstrom eine kleine Austrittsgeschwindigkeit, wodurch der bislang unvermeidbaren Zugluftentstehung vorgebeugt wird Die große Austrittsflache bedingt ferner einen entsprechend geringen Stromungswiderstand, so daß auch die akustische Belästigung durch Konvektionsgerausche abnimmt Eine möglichst große Wandelementflache ist nicht zuletzt wegen des dadurch erhöhten langwelligen Strahlungsaustausches von Vorteil
Eine Ausfuhrungsform sieht vor, daß die Warmetauschplatte weitgehend aus Metall besteht Im einfachsten Fall wird eine perforierte bzw gelochte Metallplatte als Warmetauschplatte verwendet
Der hohe Metallflachenanteil erhöht die durch Absorption von Wärmestrahlung bewirkte Kühlung des Raumes Aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit wird die aufgenommene Warme schnell zur zuluftseiti- gen, dem Raum abgewandten Seite der Warmetauschplatte transportiert und dort durch den oberhalb der Kuhlplatte vorbeistromenden Hauptluftstrom aufgenommen und abgeleitet
Eine weitere Ausfuhrungsform sieht vor, daß die in der Warmetauschplatte befindlichen Beluftungsoffnungen mit einem Filter versehen sind Durch einen solchen Mikrofilter wird nicht nur die Luft von Staub gereinigt, zusätzlich wird auch die Austrittgeschwindigkeit der Luft selbst gebremst Dies vermeidet die Entstehung von Zugluft und hat ferner einen über die Flache der Warmetauschplatte noch gleichmaßigeren Luftdurchtritt zur Folge Dadurch können die im einfachsten Fall kreisrunden Beluftungsoffnungen beliebig vergrößert oder stattdessen beispielsweise Schlitze oder andere relativ großflächige Beluftungsoffnungen vorgesehen sein, ohne daß die Homogenitat des Luftdurchtπtts darunter lei-
det Ebenso kann die Warmetauschplatte mehrteilig gestaltet sein mit entsprechenden Beluftungsoffnungen in den Zwischenräumen Der Mi- krofilter wird vorzugsweise zuluftseitig als vollflachige Beschichtung auf der Warmetauschplatte angebracht
Gerade durch großflächige Austπttsoffnungen werden die bei Einsatz eines Filters zunächst in Kauf zu nehmenden Reibungsverluste am Filter und die dadurch bedingten Energieverluste der Ventilatoren minimiert Positiv macht sich die durch den Mikrofilter verursachte zusatzliche Dampfung der Ventilationsgerausche bemerkbar
Eine weitere Ausfuhrungsform sieht eine zur Klimatisierung bestimmte Vorrichtung vor mit mindestens zwei Wandelementen und mit mindestens zwei Luftzufuhrungen von denen jede mit je einem Wandelement verbunden ist, um dessen Luftzufuhr unabhängig von der Luftzufuhr des jeweils anderen Wandelements zu steuern
In Gruppenarbeitsraumen ermöglicht diese Ausfuhrungsform in Verbindung mit einer an sich bekannten Luftzufuhrsteuerung an jedem einzelnen Arbeitsplatz eine individuelle Regulierung der Raumtemperatur, wodurch die Reduzierung der minimalen Unzufriedenheitsrate auf Null erreicht werden kann
Grundsätzlich kann das Wandelement statt an der Decke ebenso an einer Seitenwand angebracht sein, oder es kann als freistehende Wandflache im Raum aufgestellt werden und einen Arbeitsplatz beispielsweise in Kopfnahe klimatisieren
Speziell bei zwischen benachbarten Arbeitsplätzen aufgestellen Wandelementen bietet es sich an zwei erfindungsgemaße Wandelemente in
entgegengesetzter Orientierung miteinander zu verbinden Daher sieht eine weitere Ausfuhrungsform vor, daß beide Wandelemente zu einem beidseitig warmetauschenden Wandelement mit Zwischenwand zusammengefugt sind
Auf diese Weise wird auf jeder Seite des Wandelements ein Arbeitsplatz durch eine der Warmetauschflachen klimatisiert
Mit dem erfindungsgemaßen Wandelement und seinen Ausfuhrungsformen wird es möglich, in Räumen mit vorhandener Zwangsbelüftung eine zugluftarme, gerauscharme, feinstaubgefilterte und individuell einstellbare Klimatisierung zu gewährleisten Gerade angesichts der Kosten einer Umstellung des Energieträgers Luft auf Wasser bietet der Einsatz der erfindungsgemaßen Wandelemente einen kostengünstigen Ausweg
So können die erfindungsgemaßen luftdurchstromten Kuhlflachen auch zusätzlich an zu sanierende Klimaanlagen angeschlossen werden In diesem Fall wird nur noch ein Teil der bereits vorhandenen Zwangsbelüftung zur Lufterneuerung weiterverwendet, was eine Reduzierung thermisch und akustisch störender hoher Luftgeschwindigkeiten zur Folge hat
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird exemplarisch anhand der Zeichnung naher erläutert, deren einzige
Figur einen Querschnitt durch ein erfmdungsgemaßes Wand element zeigt
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Das in der Fig. dargestellte Wandelement 1 weist auf der dem Raum oder dem Arbeitsplatz zugewandten Seite eine vorzugsweise metallische Warmetauschplatte 2 auf, die eine Vielzahl von Belüftungsöffnungen 3 enthält. Zuluftseitig befindet sich ein Mikrofilter 4 zur Reinigung der Luft von Staub und dergleichen. Der Hauptstrom der Kühlluft wird durch eine Luftzuführung 5 in das Wandelement eingeleitet und strömt größtenteils zwischen der mit dem Mikrofilter versehenen Warmetauschplatte und der Rückwand 6 hindurch auf die Abluftleitung 7 zu, während ein kleinerer Teil der Luft durch den Mikrofilter und die Belüftungsöffnungen hindurch in den zu klimatisierenden Raum eintritt. Sofern das Wandelement an der Wand eines Gebäuderaumes, z. B. ganzflächig an der Decke, angebracht wird, kann der Hauptstrom der Kühlluft auch zwischen dem Wandelement und der Deckenwand verlaufen. Das erfindungsgemäße Wandelement benötigt in diesem Fall keine eigene Rückwand. In gleicher weise erstreckt sich die Erfindung auf alle weiteren naheliegenden Abwandlungen der konkreten Ausführungform.