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Die
Erfindung betrifft eine Raumbelüftungseinrichtung
für die
Bereitstellung von thermisch vorbehandelter und gefilterter Raumluft
aus unkonditionierter Umgebungsluft für vertikale und horizontale Einbaulagen,
die aus Filterelementen, Ventilator, Wärmetauschern und Luftführungselementen
besteht und welche in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Derartige
technische Lösungen werden
in der Raumklimatisierungstechnik benötigt.
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Technische
Lösung
für die
Klimatisierung und Bereitstellung von konditionierter Umgebungsluft,
die als Rein- oder Reinstluft für
Wohnräume
und Gewerberäume
benötigt
wird, sind in verschiedenen Varianten bereits entwickelt worden.
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So
beschreibt die
DE 333
18 64 A1 ein Verfahren zur Klimatisierung und Herstellung
von Reinluft, vorzugsweise für
Wohnräume
oder gewerbliche Räume,
mit dessen Hilfe Rohluft nach Passieren eines Grobtrockenfilters
durch ein Chemisorptionsmassenpaket zur Abscheidung von saueren
Bestandteilen der Rohluft geführt
wird. Die derart aufbereitete Rohluft wird dann einem nachgeschalteten
Filtersystem zur Trocknung und zur Einbindung von Restschadstoffen
zugeführt.
Die vorgereinigte Luft kann anschließend noch einer Katalysatorstufe
zugeführt
werden, um die dann chemisch und staubtechnisch gereinigte Luft
einer Klimaanlage zur weiteren Behandlung zu übergeben. Die benötigten Komponenten
für diese
technische Lösung
können
bedarfsweise in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein, um
die Einrichtung als Fertigmodul am Einsatzort einbauen zu können.
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Die
Nachteile dieser technischen Lösung
bestehen im wesentlichen darin, dass sie für den Einsatz von auch stark
verunreinigter Rohluft konzipiert ist und alle benötigten Komponenten
enthält,
um unabhängig
vom Verunreinigungsgrad Reinluft von hoher Qualität bereitstellen
zu können.
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Die
enthaltenen Chemisorptions- und Katalysatorkomponenten verteuern
die technische Lösung unnötig für einfache
Einsatzfälle.
Durch die verhältnismäßig großen Abmessungen
der Kompletteinrichtung werden beachtliche räumliche Anforderungen an den
jeweiligen Einsatzort gestellt.
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Eine
weiterentwickelte technische Lösung für die Bereitstellung
von gereinigter und klimatisierter Luft ist der
DE 299 16 321 U1 zu entnehmen.
Die dort beschriebene Reinstlufteinrichtung für den Pharmazie-, Lebensmittel-
und Biotechnologiebereich besteht aus mindestens einem Ventilator,
dem wenigstens ein Filterelelement nachgeschaltet und mindestens
ein Wärmeübertrager
vorgeschaltet ist. Der Wärmeübertrager
ist dabei vorzugsweise ein Kühler. Das
kennzeichnende Merkmal dieser Lösung
besteht darin, dass die benötigten
Komponenten in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind und dieses Gehäuse als
Einbaumodul ausgebildet ist. Die Nachteile dieses Vorschlages bestehen
im wesentlichen in der konzipierten bautechnischen Lösung. Die
räumliche
Trennung der einzelnen Vorrichtungskomponenten führen zu einer Gehäusegeometrie,
die im wesentlichen die Anordnung außerhalb der zu versorgenden
Wohn- oder Gewerberäume
erfordert, beispielsweise auf Flachdächern oder an der Außerwand
von Gebäuden.
Hinzu kommt, dass im Falle der benötigten Zuführung oder Abführung von
Feuchte aus der zu behandelnden Rohluft die dazu benötigten Vorkehrungen
nicht vorgesehen sind.
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Es
ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine technische Lösung zu
entwickeln, mit deren Hilfe die Mängel des bekannten Standes
der Technik überwunden
werden können.
Das Ziel besteht im Bereitstellen einer kompakten Vorrichtung, die
im erforderlichen Umfang die unerlässlichen Behandlungsschritte
zur Überführung von
normaler Umgebungsluft in klimatisierte Reinluft sichert. Außerdem soll
die zu entwickelnde Vorrichtung unproblematisch in Decken oder Wänden von
Wohn- oder Gewerberäumen
integrierbar sein.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die vorteilhaften Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Danach
besteht eine Raumbelüftungseinrichtung
für die
Bereitstellung von thermisch vorbehandelter und gefilterter Raumluft
aus unkonditionierter Umgebungsluft für vertikale und horizontale
Einbaulagen aus Filterelementen, wenigstens einem Ventilator, Wärmetauschern
und Luftführungselementen,
die in einem gemeinsamen Gehäuse
angeordnet sind. Der Einströmkanal
des Ventilators ist mit einem luftundurchlässigen Abdeckelement ausgestattet.
Hierbei ist der Ventilator innerhalb eines konischen Luftführungsgehäuses angeordnet.
Zwischen dem Abdeckelement und dem konischen Luftführungsgehäuse sind
Wärmetauscherflächen angeordnet,
wobei diese mit Einrichtungen für
die Bereitstellung von Wärme-
oder Kälteträgermitteln
in Verbindung stehen. Außerhalb
des Anschlusses der Wärmetauscherflächen am
Abdeckelement sind Zuluftöffnungen
für den
Zutritt von unkonditionierter Umgebungsluft angeordnet. Das konische
Luftführungsgehäuse ist
in der Ebene des kleinsten Durchmessers mit einer umlaufenden inneren
Kondensatführungsrinne
ausgestattet. Zwischen dem konischen Luftführungsgehäuse und der umlaufenden Gehäusewand ist
eine äußere Kondensatführungsrinne
angeordnet. Schließlich
ist innerhalb der umlaufenden äußeren Kondensatführungsrinne
im konischen Luftführungsgehäuse druckseitig
in Strömungsrichtung
nach dem Ventilator ein Feinfilter angeordnet.
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Eine
derart ausgebildete Raumbelüftungseinrichtung
erlaubt es nun, in äußerst kompakter Form
Belüftungsaufgaben
für Wohn-
oder gewerbliche Räume
dadurch zu erfüllen,
dass verfügbare Umgebungsluft
gegebenenfalls mehrstufig gereinigt und thermisch behandelt bereitgestellt
wird. Die konstruktive Ausgestaltung der Vorrichtung ermöglicht sowohl
den horizontalen Einbau in Deckenbereichen als auch den geneigten
und den vertikalen Einbau in Wandbereichen. Unabhängig von
der Einbaulage kann anfallendes Kondensat aus der Entfeuchtung von
Umgebungsluft gezielt abgeführt
werden, ohne dazu in die einheitliche Gestaltung der Raumbelüftungseinrichtung
eingreifen zu müssen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsvariante
ist zwischen dem Abdeckelement und dem Einströmkanal ein lichter Abstand
von wenigstens 10 mm, vorzugsweise von 80 mm, angeordnet.
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Dieser
Abstand bezieht sich auf die freie Fläche zwischen Abdeckelement
und kleinstem Durchmesser des konischen Luftführungsgehäuses. Im Kühlfall strömt die gekühlte Umgebungsluft durch die Wärmetauscherflächen auf
den Mantel des kegelstumpfförmig
ausgebildeten konischen Luftführungsgehäuses. Dies
Flächen
dienen auch der Kondensatabscheidung, wobei der Luftstrom das Fördern des anfallenden
Kondensates zur inneren Kondensatabführungsrinne unterstützt. Das
dort ablaufende Kondensat wird auf diese Weise der Wiederaufnahme durch
die gekühlte
Umgebungsluft sicher entzogen.
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Im
konischen Luftführungsgehäuse sind
bevorzugt Führungselemente
für den
Ventilatoreinschub angeordnet. Damit wird das Demontieren und Montieren
des Ventilators im Austausch- oder Wartungsfall erleichtert.
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Die
Wärmetauscherflächen werden
bevorzugt umlaufend ausgeführt.
Dies erlaubt es, auf vergleichsweise kleinem Raum verhältnismäßig groß dimensionierte
Wärmetauscherflächen anzuordnen. Dies
ist sowohl der Möglichkeit
einer umlaufenden Anordnung als auch der vorgesehenen winkligen
Anordnung, bezogen auf die Achse des konischen Luftführungsgehäuses, geschuldet.
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In
einer besonderen Ausführungsform
können
die Wärmetauscherflächen auch
parallel zur Achse des Ventilators bzw. zur Achse des konischen Luftführungsgehäuses angeordnet
sein. Das ist vorzugsweise dann der Fall, wenn die Zutrittsöffnungen für die Umgebungsluft
am äußeren Rand
des Gehäuses
der Raumbelüftungseinrichtung
angeordnet werden können.
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Es
hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Wärmetauscherflächen mit
einer geringeren Konizität
als der Konizität
des konischen Luftführungsgehäuses anzuordnen.
Bei gleicher Konizität
werden sich die Wärmetauscherflächen parallel
um das konische Luftführungsgehäuse befinden
und mit größerer Wahrscheinlichkeit
Luftströmungen
durch die Wärmetauscherflächen ermöglichen,
die vor dem Durchtritt durch den Ventilator keinen ausreichenden
Kontakt mit den konischen Luftführungsgehäuse erhalten,
was zu unzureichenden Abscheidungen von Kondensaten an der Außenfläche des
konischen Luftführungsgehäuses führen würde. Nicht
abgeschiedene Kondensate könnten
somit in den dem Ventilator nachgeordneten Feinfilter gelangen und dort
Funktionsstörungen
bewirken.
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In
einer weiteren Ausführungsvariante
sind an den Zuluftöffnungen
Grob- und/oder Feinfilterelemente
angeordnet, die einerseits einer Vorreinigung der Umgebungsluft
dienen und andererseits sowohl die Wärmetauscherflächen vor
beschleunigter Verschmutzung schützen
als auch die Lebensdauer des nachgeschalteten Feinfilters verlängern.
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In
der Ebene der äußeren Kondensatführungsrinne
ist wenigstens ein mit einem geeigneten Ableitungssystem in Verbindung
stehender Kondensatablauf angeordnet. Im Falle der Nutzung der Wärmetauscherflächen zum
Zwecke der Luftkühlung werden
die dabei abgeschiedenen Kondensate dem System sicher entzogen und
eine Wiederbefeuchtung der konditionierten Luft vermieden.
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Als
vorteilhaft hat sich auch erwiesen, am größten Durchmesser des konischen
Luftzuführungsgehäuses einen
zylindrischen Rand mit einer Breite von wenigstens 10 mm, vorzugsweise
jedoch von 50 mm, anzuordnen. Eine derartige Versteifung dient einerseits
der Stabilität
des konischen Luftführungsgehäuses und
ermöglicht
andererseits die Anordnung eines Ablaufventils für abgeschiedene Kondensate
an beliebiger Stelle des Umfangs.
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Die
Vorteile der Erfindung bestehen zusammengefasst in der nun verfügbaren Raumbelüftungseinrichtung
für die
Klimatisierung von Wohnbereichen und Gewerberäumen, die sich wegen der kompakten
und funktionsgerechten Ausführungsform auch
als Raumgestaltungselemente nutzen lassen. Im Vergleich zu bekannten
technischen Lösungen lassen
sich in Folge der besonderen Anordnung der einzelnen baulichen Komponenten
der Vorrichtung hohe Konditionierungsleistungen auf verhältnismäßig kleinem
Raum realisieren. Zudem lässt
sich die vorgeschlagene Vorrichtung sowohl unter Einsatz von Außenluft
als auch für
die Aufbereitung der Nachbarräume
entnommenen Luft nutzen. Die Vorrichtung dient damit als kostengünstig herstellbares und
montierbares System nicht nur der Raumbelüftung mit konditionierter Luft,
sondern bedarfsweise zugleich der Raumheizung oder der Raumkühlung.
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Die
Erfindung soll nachstehend mit einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
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In
der beigefügten
Zeichnung zeigen:
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1 die
schematische Schnittdarstellung einer Raumbelüftungsvorrichtung für den Einbau
in beliebiger Lage.
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Ausführungsbeispiel:
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Gemäß der 1 ist
eine Raumbelüftungsvorrichtung
in einem Gehäuse 13 aus
verschweißtem Aluminiumblech
angeordnet. Gegenüber
dem Einströmkanal 12 für den Ventilator 1 ist
das Gehäuse 13 der
Raumbelüftungsvorrichtung
in Form eines Abdeckelementes 2 luftundurchlässig ausgeführt. Innerhalb
des Gehäuses 13 sind
Elemente aus gekantetem Aluminiumblech angeordnet, die mit diffusionsdichter
Schalldämmung,
vorzugsweise in Form von Kunststoffschaum, ausgestattet sind. Oberhalb
des konischen Luftführungsgehäuses 3 sind
außerhalb der
Projektionsfläche
des kleinsten Durchmessers des konischen Luftführungsgehäuses 3 Öffnungen im
Gehäuse 13 vorgesehen,
an denen Zuluftöffnungen 4 mit
Einlassgitter 14 und integrierten Vorfiltern 5 befestigt
sind. Im Abstand zu diesen Einlassgittern sind Wärmetauscherflächen 6 so
angeordnet, dass die einströmende
Luft in einem Winkle von ca. 45° auf
diese Wärmetauscherflächen auftrifft.
Bei Reinraumanwendung bzw. Pseudoreinraumanwendung werden zwischen
den Einlassgittern 14 mit Vorfiltern 5 und den
Wärmetauscherflächen 6 Taschenfilter 15, vorzugsweise
Taschenfilter F7 bis F9, angeordnet. Die im Zwischenraum zwischen
dem Gehäuse 13 der Raumbelüftungsvorrichtung
und dem innenliegenden konischen Luftführungsgehäuse 3 umlaufend angeordneten
Wärmetauscherflächen 6 sind
mit einer geringeren Konizität
als der Konizität
des kegelstumpfförmigen
Außenmantels
des konischen Luftführungsgehäuses 3 ausgestattet.
Auf diese Weise steht der durch die Vorfilter 5 einströmenden Umgebungsluft eine
vergleichsweise große
Wärmetauscherfläche 6 für die thermische
Behandlung zur Verfügung.
Als Wärmetauscherflächen 6 kommen
Kupferrohrregister in Aluminiumlamellen zum Einsatz. Die Verrohrung
für die
Zu- und Abführung
von Wärme-
oder Kälteträgermitteln
zu den Wärmetauscherflächen 6 wird inklusive
der Wärmedämmung innerhalb
des Gehäuses 13 der
Raumbelüftungsvorrichtung
angeordnet.
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Weiterhin
ist an wählbarer
Stelle des Umfangs die Möglichkeit
des Kondensatablaufes 11 gegeben. Der Ventilator 1 ist
in Führungselementen 10 für den Ventilatoreinschub
positioniert und verfügt über Befestigungselemente
am konischen Luftführungsgehäuse 3.
Das konische Luftführungsgehäuse 3 wird
in der Ebene des größten Durchmessers
mit einem Feinflilter 9 verschlossen, der zugleich den
Abschluss zum auf dieser Seite offenen Gehäuse 13 der Raumbelüftungsvorrichtung
bildet.
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Raumbelüftungsvorrichtungen
der vorgeschlagenen Art werden in Reinräumen, in Reinraumbereichen
sowie in Bereichen mit erhöhter
Reinheit eingesetzt. Sie arbeiten der turbulenzarmen Verdrängungsströmung und
können
praktisch in beliebiger Lage eingesetzt werden. Der Einsatz erfolgt
vorzugsweise in Decken- oder
Wandeinbau, in besonderen Fällen
auch zu Zwecken der Arbeitsplatz- oder Werkbankbelüftung.
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Die
Funktion der vorgeschlagenen Raumbelüftungsvorrichtung ist dadurch
gekennzeichnet, dass die aufzubereitende Umgebungsluft über die Zuluftöffnungen 4 in
das Gehäuse 13 der
Raumbelüftungsvorrichtung
eingesaugt wird. Die Luft wird dabei durch die schräg stehenden
Wärmetauscherflächen 6 geleitet,
wobei die Luft dabei einer thermischen Behandlung unterzogen wird.
Im Falle der Abkühlung werden
mit hoher Wahrscheinlichkeit Taupunkttemperaturen unterschritten.
Die anfallenden Kondensate gelangen von den Lamellen der Wärmetauscherflächen 6 überwiegend
auf die Außenfläche des
konischen Luftführungsgehäuses 3 und
werden dort von der inneren und zunehmend auch von der äußeren Kondensatführungsrinne 7, 8 erfasst.
Von dort gelangen die Kondensate zur Abflussverrohrung und werden
darüber
aus der Raumbelüftungsvorrichtung über einen
Kondensatablauf 11 ausgeschleust. Die ausgeschleusten Feuchteanteile
der Umgebungsluft führen
zur relativen Trocknung, so dass der dem Ventilator 1 nachgeschaltete
Feinfilter 9 nicht funktionsbeeinträchtigend mit Feuchte beaufschlagt
wird. Dabei wird die in der gekühlten
Raumluft verbleibende Feuchte vor dem Feinfilter 9 durch
den Ventilator 1 an die Innenseite des konischen Luftführungsgehäuses 3 geschleudert
und auf diese Weise ebenfalls vom Feinfilter 9 fern gehalten.
Das Innenteil der Vorrichtung mit Einströmkanal 12, Ventilator 1,
konischem Luftführungsgehäuse 3,
Wärmetauscherflächen 6, Abflusssystem 7, 8, 11,
Dämmung,
Filterelementen 5 und 9 sowie allen erforderlichen
Befestigungen ist in das Gehäuse 13 der
Raumbelüftungsvorrichtung
eingeschoben. Das Gehäuse 13 wird
nach dem Einschub mit dem Gehäusedeckel
verschlossen.
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Dies
ermöglicht
es, dass das Innenteil bei Reparaturen oder Wartungsarbeiten am
Ventilator 1 oder den Wärmetauscherflächen 6 bedarfsweise komplett
entnommen werden kann. Die Wärmetauscherflächen 6 können als
Direktverdampfer oder mit Kaltwasser betrieben werden. Bei der Direktverdampfung
wird die thermische Energie durch eine Kältemaschine bereit gestellt.
Die Wärmetauscherflächen 6 fungieren
bei gewünschter
Abkühlung
als Verdampfer des Systems und beim beabsichtigten Heizbetrieb als
Verflüssiger.
Die Steuerung der Vorrichtung beinhaltet die komplette Ventilatorregelung sowie
die Regelung des Kühl-
oder Heizkreislaufes. Die thermischen Regelungen erfolgen zuluft-
oder raumtemperaturgeführt.
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Die
vorgeschlagene Raumbelüftungsvorrichtung
kann so dimensioniert werden, dass sie im hohen Maße an individuelle
Kundenwünsche
angepasst werden kann. Wegen der geringen Bauhöhe kann die Raumbelüftungsvorrichtung
bedarfsweise unproblematisch für
den Zwischendeckeneinbau genutzt werden.
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- 1
- Ventilator
- 2
- Abdeckelement
- 3
- Konisches
Luftführungsgehäuse
- 4
- Zuluftöffnungen
- 5
- Vorfilter
- 6
- Wärmetauscherflächen
- 7
- Innere
Kondensatführungsrinne
- 8
- Äußere Kondensatführungsrinne
- 9
- Feinfilter
- 10
- Führungselement
für den
Ventilatoreinschub
- 11
- Kondensatablauf
- 12
- Einströmkanal
- 13
- Gehäuse
- 14
- Einlassgitter
- 15
- Taschenfilter