DE10121035C2 - Verfahren und Klimasystem zur Klimatisierung eines Raumes mit unterschiedlichen Temperaturbereichen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Klimatisierung eines Raumes mit wenigstens zwei abgetrennten Bereichen mit unterschiedlicher Temperatur, wobei in einem ersten Bereich, der insbesondere dem Aufenthalt von Personen dient, eine höhere und in wenigstens einem weiteren Bereich eine niedrigere Temperatur einstellbar ist.

Eine derartige Anforderung an die Klimatisierung existiert beispielsweise bei Übertragungswagen, in welchen einerseits die Arbeitsplätze für Personen mit den entsprechenden Anfor­ derungen klimatisiert und andererseits die elektronische Aus­ rüstung gekühlt werden muß. Bisher ist es üblich, die Ar­ beitsbereiche und die meist in Gerätegestellen angeordneten elektrischen Geräte mit getrennten Klimaverdampfern und Luft­ kanalsystemen zu klimatisieren, da die elektronische Ausrü­ stung in den Gerätegestellen mit einer niedrigeren Umgebungs­ temperatur gekühlt werden muß, als dies für den Arbeitsbe­ reich von Personen gewünscht ist. Bekannt ist dabei ledig­ lich, einen gemeinsamen Kondensator für die Verdampfer zu verwenden, der aufgrund seines hohen Geräuschpegels außerhalb der Bedienräume angeordnet ist und über Kältemittelleitungen mit den Verdampfern für jeweils einen getrennten Klimatisie­ rungskreislauf verbunden ist. Anordnungen von Klimaanlagen für Übertragungswagen mit mehreren Verdampfern sind z. B. aus dem DE 78 38 775 U1 und der DE 198 59 103 A1 bekannt.

Insbesondere für die Klimatisierung der Gerätegestelle sind lange und voluminöse Kanalwege im Bereich der elektrischen Ausrüstung notwendig. Diese Kanalwege müssen aufwendig schallgedämmt werden und verursachen vergleichsweise hohe Druckverluste, die wiederum den Einsatz größerer und damit geräuschintensiverer Lüfter erforderlich machen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, daß die Klimatisierung unterschiedlicher Tempera­ turbereiche eines Raumes mit geringerem Aufwand und getrenn­ ter Temperaturregelung für die verschiedenen Temperaturberei­ che ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren der ein­ gangs beschriebenen Art gelöst, bei welchem die Luft in einem einzigen Kreislauf abwechselnd über Übergangsstellen durch die Bereiche unterschiedlicher Temperatur geleitet wird, wo­ bei in einem ersten Verdampfer die Zuluft eines Bereiches ge­ kühlt und in wenigstens einem weiteren Verdampfer an der Übergangsstelle zu einem weiteren Bereich die Umluft nachge­ kühlt wird.

Ein derartiges Verfahren bietet eine Reihe von Vorteilen. Zu­ nächst ist durch die den jeweiligen Bereichen vorgeschalteten Verdampfer eine individuelle Temperaturregelung in den Berei­ chen unterschiedlicher Temperatur möglich, obgleich die Luft in einem einzigen Kreislauf zirkuliert. Da keine separaten Zu- bzw. Rückleitungen für die einzelnen Bereiche erforder­ lich sind, verringert sich neben dem baulichen Aufwand auch der Raumbedarf einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens erheblich und es treten insgesamt geringere Strömungsverluste auf. Dadurch kann die Lüfterleistung gesenkt werden und das Verfahren kann insgesamt geräuscharmer und mit niedrigerem Energiebedarf durchgeführt werden.

Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Klimatisierung von Übertragungsfahrzeugen, kann jedoch grundsätzlich auch in sonstigen Räumlichkeiten eingesetzt werden, wo beispielsweise einerseits Aufenthaltsbereiche für Personen auf einem ange­ nehmen Temperaturniveau gehalten werden sollen und anderer­ seits die Kühlung einer elektrischen Ausrüstung notwendig ist.

Wenn sich in einem der klimatisierten Bereiche Personen auf­ halten, ist in bevorzugter Weiterbildung des Verfahrens vor­ gesehen, daß an wenigstens einem Verdampfer Frischluft beige­ mischt wird. Die Menge der zugemischten Frischluft wird man dabei vorzugsweise von der Anzahl der sich in dem Bereich hö­ herer Temperatur aufhaltenden Personen abhängig machen. Auch eine Beimischung von Frischluft an den Verdampfern für die Bereiche mit niedrigerer Temperatur ist denkbar, beispiels­ weise um im Winter kühle Umgebungsluft zur Reduzierung des Leistungsbedarfes der Anlage beizumischen.

Andererseits ist es denkbar, daß im Winter die zirkulierende Luft im Bedarfsfall erwärmt wird.

Eine weitere bevorzugte Maßnahme kann vorsehen, daß der Luft­ strom hinter dem Bereich zum Aufenthalt von Personen in we­ nigstens zwei Teilbereiche aufgetrennt und jeweils über we­ nigstens einen Verdampfer nachgekühlt wird. Ein solches Ver­ fahren ist dann zweckmäßig, wenn beispielsweise eine bestimm­ te Anzahl von Geräten in Gruppen zusammengefaßt sind, wobei es auch denkbar ist, daß einige Geräte einen höheren Kühlbe­ darf als andere haben und die entsprechenden Verdampfer so eingestellt werden, daß in den Bereichen höherer Kühlanforderung eine niedrigere Temperatur als in anderen Kühlbereichen vorherrscht.

Zweckmäßig ist bei einem besonders einfach durchzuführenden Verfahren vorgesehen, daß das Kältemittel für alle Verdampfer durch einen gemeinsamen Kondensator geleitet wird.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist neben dem zuvor be­ schriebenen erfindungsgemäßen Verfahren auch ein Klimatisie­ rungssystem zur Durchführung dieses Verfahrens. Ein solches Klimatisierungssystem dient zur Klimatisierung eines Raumes mit wenigstens zwei abgetrennten Bereichen mit unterschiedli­ chen Temperaturen, wobei ein erster Bereich mit höherer Tem­ peratur für den Aufenthalt von Personen und wenigstens ein weiterer Bereich mit niedrigerer Temperatur zur Aufnahme von kühlungsbedürftigen Geräten vorgesehen sind und die Bereiche über jeweils wenigstens einen zugeordneten Verdampfer verfü­ gen, wobei erfindungsgemäß nur ein Luftkreislauf vorgesehen ist und an den Übergangsstellen zwischen zwei Bereichen mit unterschiedlichem Temperaturniveau jeweils wenigstens ein Verdampfer vorgesehen ist.

Der Verdampfer für den ersten Bereich, in welchem sich das Bedienpersonal der zu kühlenden Geräte aufhält, ist dabei vorzugsweise zur Geräuschdämpfung außerhalb des Raumes ange­ ordnet, während die Verdampfer der weiteren Bereiche mit niedrigerer Temperatur in der Nähe der elektrischen Geräte angeordnet sind. So können diese Bereiche beispielsweise durch jeweils ein geschlossenes Gerätegestell gebildet sein, wobei in weiterer bevorzugter Ausbildung des Klimatisierungs­ systems in Fußbodennähe jedes Gestells wenigstens eine Verdampfereinheit sitzt, die verbrauchte Luft aus dem Aufent­ haltsbereich der Personen bezieht.

Bei einer derartigen Lösung, bei welcher die Verdampferein­ heiten vorzugsweise als Einschubelemente für die Gestelle konzipiert sind, saugen die Verdampfer die Luft aus dem Raum ab, kühlen sie auf eine eingestellte Temperatur, die niedri­ ger als die Temperatur des Aufenthaltsbereiches ist, und bla­ sen sie mit vorzugsweise integrierten Lüftern mit sehr nied­ riger Geschwindigkeit in den Raum hinter die Wärmequellen. Der Rückraum füllt sich mit kühler Luft, mit der die Wärme­ quellen in den Gestellen gekühlt werden. Die sich erwärmende Luft steigt nach oben und wird oben über einen Kanal vom Ver­ dampfer des ersten Temperaturbereichs abgesaugt.

Zweckmäßigerweise sind sämtliche Verdampfer über eine Käl­ temittelleitung mit einem gemeinsamen Kondensator außerhalb des Raumes verbunden. Während der erste Verdampfer wie der Kondensator außerhalb des Raumes sitzen kann, sind die in den Gestellen angeordneten Verdampfer vorzugsweise über eine Ringleitung im Fußbodenbereich des Raumes mit dem Kondensator verbunden, wobei Vorkehrungen getroffen sein können, um mög­ lichst schnell zusätzliche Verdampfereinheiten anschließen zu können, auch innerhalb eines Gestells, wenn dort ein beson­ ders hoher Kühlbedarf herrscht.

Wie bereits zuvor erwähnt, kann an wenigstens einem Verdamp­ fer eine Beimischung von Frischluft vorgesehen sein, um den Luftverbrauch durch die im ersten Bereich arbeitenden Perso­ nen auszugleichen oder kühle Außenluft zum Kühlen der elek­ trischen Geräte heranzuziehen.

Das Zuleiten der klimatisierten Luft zum Aufenthaltsbereich kann in an sich bekannter Weise beispielsweise über Filter­ lochdecken-Paneele oder sonstige möglichst zugfrei arbeitende Zuleitungssysteme erfolgen.

Unter Umständen ist es denkbar, bei einer geringen Anzahl von zu kühlenden Geräten einen Teil der zirkulierenden Luft ohne Nachkühlung wieder unmittelbar dem Verdampfer für den ersten Bereich zuzuführen, beispielsweise durch ein leeres Gestell ohne Geräteeinschübe.

Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eingegangen. Es zeigen:

Fig. 1 ein Klima-Luft-Schema nach dem Stand der Technik und

Fig. 2 ein Klima-Luft-Schema mit nur einem Luftkreislauf.

In Fig. 1 ist ein Klima-Luft-Schema dargestellt, wie es bis­ her zur Klimatisierung beispielsweise von Übertragungswagen angewandt wird. Ein im Querschnitt vereinfacht dargestellter Raum 10 gliedert sich in einen ersten Bereich 12 zum Aufent­ halt von Personen und einen zweiten Bereich 14, in welchem Gerätegestelle vorgesehen sind, in welchen je nach Bedarf Ge­ räteeinschübe eingefügt sind, wobei die elektrischen Geräte gekühlt werden müssen. Eine derartige Raumaufteilung ist bei­ spielsweise aus sogenannten Übertragungswagen bekannt, in welchen einerseits die zur Übertragung von Fernsehsendungen notwendige Technik als auch die Arbeitsplätze der Techniker untergebracht sind.

Bei der in Fig. 1 dargestellten bisherigen Lösung erfolgt die Klimatisierung des Aufenthaltsbereiches 12 und der Gerätege­ stelle mit der zu kühlenden elektronischen Ausrüstung mit ge­ trennten Verdampfern 16, 18, die über Kältemittelleitun­ gen 20, 22 an einen gemeinsamen Kondensator 24 angeschlossen sind, der aufgrund seines hohen Geräuschpegels außerhalb des Raumes 10 angeordnet ist.

Der erste Verdampfer 16 zur Klimatisierung des ersten Berei­ ches 12 in einen Klimaluftkreis 11 verfügt über Lüfter 26 und bläst die gekühlte Luft über einen Schalldämpfer 28 durch Filterlochdecken-Paneele 30 in den ersten Bereich 12. Die Filterlochdecken-Panee­ le 30 sorgen als Diffusor für eine zugfreie Durchströmung des Raumes, wobei jedoch der Einsatz auch sonstiger Systeme zur zugfreien Zuleitung klimatisierter Luft denkbar ist. Der er­ ste Verdampfer 16 saugt die verbrauchte Luft aus dem ersten Bereich 12 und sorgt bei 31 für eine Beimengung von Frisch­ luft entsprechend der Anzahl sich in dem ersten Bereich 12 aufhaltenden Personen, wobei durch Entlüftungsschlitze bei 33 Fortluft in die Umgebung abgegeben werden kann.

Der zweite Bereich 14 wird von einem von dem Klimaluftkreis 11 völlig getrennten Kühlkreislauf 32 gekühlt. Dem zweiten Verdampfer 18 zugeordnete Lüfter fördern dabei die gekühlte Luft über einen Schalldämpfer 34 durch Kanäle bis unter die Gerätegestelle und saugen die Rückluft im oberen Bereich der Gestelle ab. Die voluminösen und langen Kanalwege unter den Gerätegestellen haben einen hohen Platzbedarf und müssen mit aufwendigen Schalldämmaßnahmen ausgeführt werden, wodurch wiederum hohe Druckverluste entstehen und daher der Einsatz leistungsstarker Lüfter notwendig ist.

Die in Fig. 2 dargestellte erfindungsgemäße Lösung verfügt im Gegensatz zu der in Fig. 1 beschriebenen Lösung nur über ei­ nen Luftkreislauf 40. Ein erster Verdampfer 42 führt mit Hil­ fe integrierter Lüfter 44 über einen Schalldämpfer 28 dem er­ sten Bereich 12 die klimatisierte Luft über die Filterloch­ decken-Paneele 30 zu, ähnlich wie bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform. Allerdings saugt der erste Verdampfer 42 die Rückluft nicht aus dem ersten Bereich 12 ab, sondern oberhalb der Gerätegestelle im zweiten Bereich 14. Der Luftkreislauf 40 wird durch Übergangsstellen 46 in Fußbodennähe herge­ stellt, wobei an diesen Übergangsstellen in der Regel ein weiterer Verdampfer 48 pro Gestell vorgesehen ist, der die angesaugte, verbrauchte Raumluft nachkühlt und auf das zum Kühlen der in dem Gestell angeordneten elektrischen Geräte notwendige Temperatur bringt. Vergleichsweise schwach dimen­ sionierte Lüfter 50, die den Verdampfern 48 zugeordnet sind, blasen die gekühlte Luft mit sehr niedriger Geschwindigkeit in den Raum hinter die Wärmequellen im zweiten Bereich 14. Der Rückraum füllt sich mit der gekühlten Luft, die sich durch die elektrischen Geräte erwärmt, nach oben steigt und dort von den Lüftern 44 des ersten Verdampfers 42 angesaugt wird. Die Frischluftbeimischung bei 51 entsprechend dem per­ sonenabhängigen Bedarf im ersten Bereich 12 erfolgt wiederum an dem ersten Verdampfer 42, während die durch die der Frisch­ luftbeimengung entsprechende Fortluft wiederum bei 53 unmit­ telbar aus dem ersten Bereich 12 abgeleitet wird. Sämtliche Verdampfer 42, 48 sind über Kältemittelleitungen 52 mit einem Kondensator 54 verbunden, der aufgrund seiner hohen Geräu­ schentwicklung wiederum außerhalb des Raumes 10 angeordnet ist. Im Bereich der Gestelle kann die Kältemittelleitung im Fußbodenbereich beispielsweise als Ringleitung ausgebildet sein und über Anschlüsse verfügen, die auch ein nachträgliches Austauschen, Ergänzen oder Wegnehmen von Verdampfern 48 ermöglicht. Wie bereits erwähnt, sind die Lüfter 50 der Ver­ dampfer 48 sehr klein dimensioniert und arbeiten mit einer niedrigen Pressung und Drehzahl, so daß sie fast geräuschlos arbeiten. Der Einsatz mehrerer Verdampfer innerhalb eines Ge­ stells ist denkbar, um die Kühlleistung in diesem Gestell zu erhöhen oder für eine zusätzliche Betriebssicherheit im Falle des Ausfalles eines Verdampfers zu sorgen. Andererseits kön­ nen in Gestellen, in denen keine besondere Abwärme anfällt, die Verdampfer auch weggelassen werden, wobei es auch denkbar ist, in solchen Gestellen dennoch eine Übergangsstelle 46 vorzusehen, so daß auch dieses Gestell im zweiten Bereich 14 von der verbrauchten Raumluft durchströmt werden kann, so daß die Rückführung zu dem Verdampfer 42 erleichtert ist.

Das beschriebene System mit einem Luftkreislauf eignet sich nicht nur für die Klimatisierung von Übertragungswagen mit Aufenthaltsbereichen höherer Temperatur und Kühlbereichen für die elektrischen Geräte mit niedrigerer Temperatur. Das Kon­ zept läßt sich überall dort verwenden, wo in einem Raum oder benachbarten Räumen unterschiedliche Kühlanforderungen beste­ hen, ohne daß die Einrichtung eines weiteren Luftkreislaufs mit den erforderlichen zusätzlichen Kanalwegen notwendig wä­ re.

Claims (14)

1. Verfahren zur Klimatisierung eines Raumes (10) mit wenig­ stens zwei voneinander abgetrennten Bereichen (12, 14) mit unterschiedlichen Temperaturen, wobei in einem ersten Bereich (12) eine höhere und in wenigstens einem weiteren Bereich (14) ein niedrigere Temperatur einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft in einem einzigen Kreislauf (40) über Übergangsstellen (46) durch die Be­ reiche (12, 14) unterschiedlicher Temperatur geleitet wird, wobei in einem ersten Verdampfer (42) die Zuluft eines Bereiches gekühlt und in wenigstens einem weiteren Verdampfer (48) an einer der Übergangsstellen (46) zum zweiten Bereich (14) die Umluft nachgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einem Verdampfer (42) Frischluft (51) beige­ mengt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zirkulierende Luft im Bedarfsfall erwärmt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Luftstrom hinter dem ersten Bereich (12), der zum Aufenthalt von Personen dient, in wenigstens zwei Teilbereiche (14) aufgetrennt und jeweils über wenigstens einen Verdampfer (48) nachgekühlt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kältemittel für alle Verdampfer (42, 48) durch einen gemeinsamen Kondensator (54) geleitet wird.

6. Klimatisierungssystem zur Klimatisierung eines Raumes (10) mit wenigstens zwei voneinander abgetrennten Berei­ chen (12, 14) mit unterschiedlichen Temperaturen, wobei ein erster Bereich (12) mit höherer Temperatur für den Aufenthalt von Personen und wenigstens ein weiterer Be­ reich (14) mit niedrigerer Temperatur zur Aufnahme von kühlungsbedürftigen Geräten vorgesehen sind und die Be­ reiche (12, 14) jeweils über wenigstens einen zugeordne­ ten Verdampfer (42, 48) verfügen, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Luftkreislauf (40) vorgesehen ist und an den Übergangsstellen (41, 46) zwischen zwei Bereichen (12, 14) mit unterschiedlichem Temperaturniveau jeweils wenig­ stens ein Verdampfer (42, 48) vorgesehen ist.

7. Klimatisierungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere Bereiche (14) mit niedrigerer Tem­ peratur vorgesehen sind, die jeweils durch ein geschlos­ senes Gerätegestell gebildet sind.

8. Klimatisierungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Fußbereich wenigstens eines Gestells we­ nigstens ein Verdampfer (48) sitzt, die in Fußbo­ dennähe verbrauchte Luft aus dem ersten Bereich (12) be­ zieht.

9. Klimatisierungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verdampfer (42, 48) als Ein­ schubelemente für die Gestelle konzipiert sind.

10. Klimatisierungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Verdampfer (42, 48) über eine Kältemittelleitung (52) mit einem gemeinsamen Kondensator (54) außerhalb des Raumes (10) verbunden sind.

11. Klimatisierungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einem Verdamp­ fer (42) eine Beimischung von Frischluft (51) vorgesehen ist.

12. Klimatisierungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung der Luft in den ersten Bereich zum Aufenthalt von Personen über Filter­ lochdecken oder Filterlochdecken-Paneele (30) erfolgt.

13. Klimatisierungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Gerätegestelle ohne Verdamp­ fer (48) von einem Teilstrom der zirkulierenden Luft durchströmt sind.

14. Übertragungswagen mit einem Klimatisierungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 14.