[0001] 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.
[0002] 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.
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.
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.
[0003] 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.
[0004] 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.
[0005] 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.
[0006] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die vorteilhaften
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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.
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.
[0007] In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist zwischen dem Abdeckelement und dem Einströmkanal
ein lichter Abstand von wenigstens 10 mm, vorzugsweise von 80 mm, angeordnet.
[0008] 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.
[0009] Im konischen Luftführungsgehäuse sind bevorzugt Führungselemente für den Ventilatoreinschub
angeordnet. Damit wird das Demontieren und Montieren des Ventilators im Austausch-
oder Wartungsfall erleichtert.
[0010] 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.
[0011] 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.
[0012] Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Wärmetauscherflächen mit einer geringeren
Konizität als der Konizität des konischen Luftführungsgehäuses anzuordnen. Bei gleicher
Konizität würden 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.
[0013] 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.
[0014] 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.
[0015] 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.
[0016] 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.
[0017] Die Erfindung soll nachstehend mit einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
In der beigefügten Zeichnung zeigen:
- Fig. 1
- die schematische Schnittdarstellung einer Raumbelüftungsvorrichtung für den Einbau
in beliebiger Lage.
Ausführungsbeispiel:
[0018] Gemäß der Figur 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.
[0019] Weiterhin ist an wählbarer Stelle des Umfangs die Möglichkeit des Kondensatablaufes
11 gegeben. Der Ventilator list 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 Feinfliter 9 verschlossen, der zugleich den Abschluss zum auf dieser Seite offenen
Gehäuse 13 der Raumbelüftungsvorrichtung bildet. 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.
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.
[0020] Dies ermöglicht es, dass das Innenteil bei Reparaturen oder Wartungsarbeiten am Ventilator
1 oder den Wännetauscherflächen 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 Wännetauscherflächen 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.
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.
Bezugszeichenliste
[0021]
- 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
1. Raumbelüftungseinrichtung für die Bereitstellung von thermisch vorbehandelter und
gefilterter Raumluft aus unkonditionierter Umgebungsluft für vertikale und horizontale
Einbaulagen, bestehend aus Filterelementen, Ventilator, Wärmetauschern und Luftführungselementen,
die in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,
dass der Einströmkanal (12) des Ventilators (1) mit einem luftundurchlässigen Abdeckelement
(2) ausgestattet ist,
dass der Ventilator (1) innerhalb eines konischen Luftführungsgehäuses (3) angeordnet
ist,
dass zwischen dem Abdeckelement (2) und dem konischen Luftführungsgehäuse (3) Wärmetauscherflächen
(6) angeordnet sind,
dass die Wärmetauscherflächen (6) mit Einrichtungen für die Bereitstellung von Wärme-
oder Kälteträgermitteln in Verbindung stehen,
dass außerhalb des Anschlusses der Wärmetauscherflächen (6) am Abdeckelement (2) Zuluftöffnungen
(4) für den Zutritt von unkonditionierter Umgebungsluft angeordnet sind,
dass das konische Luftführungsgehäuse (3) in der Ebene des kleinsten Durchmessers mit
einer umlaufenden inneren Kondensatführungsrinne (7) ausgestattet ist,
dass zwischen dem konischen Luftführungsgehäuse (3) und der umlaufenden Gehäuse (13) eine
äußere Kondensatführungsrinne (8) angeordnet ist und
dass innerhalb der umlaufenden äußeren Kondensatführungsrinne (8) im konischen Luftführungsgehäuse
(3) druckseitig in Strömungsrichtung nach dem Ventilator (1) ein Feinfilter (9) angeordnet
ist.
2. Raumbelüftungseinrichtung für die Bereitstellung von thermisch vorbehandelter und
gefilterter Raumluft aus unkonditionierter Umgebungsluft nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Abdeckelement (2) und Einströmkanal (12) ein lichter Abstand von wenigstens
10 mm, vorzugsweise 80 mm, angeordnet ist.
3. Raumbelüftungseinrichtung für die Bereitstellung von thermisch vorbehandelter und
gefilterter Raumluft aus unkonditionierter Umgebungsluft nach einem der Ansprüche
1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass im konischen Luftführunosgehäuse (3) Führungselemente (10) für den Ventilatoreinschub
angeordnet sind.
4. Raumbelüftungseinrichtung für die Bereitstellung von thermisch vorbehandelter und
gefilterter Raumluft aus unkonditionierter Umgebungsluft nach einem der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherflächen (6) umlaufend ausgeführt sind.
5. Raumbelüftungseinrichtung für die Bereitstellung von thermisch vorbehandelter und
gefilterter Raumluft aus unkonditionierter Umgebungsluft nach einem der Ansprüche
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherflächen (6) parallel zur Achse des Ventilators (1) angeordnet sind.
6. Raumbelüftungseinrichtung für die Bereitstellung von thermisch vorbehandelter und
gefilterter Raumluft aus unkonditionierter Umgebungsluft nach einem der Ansprüche
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherflächen (6) mit einer geringeren Konizität als der Konizität des
konischen Luftführungsgehäuses (3) angeordnet sind.
7. Raumbelüftungseinrichtung für die Bereitstellung von thermisch vorbehandelter und
gefilterter Raumluft aus unkonditionierter Umgebungsluft nach einem der Ansprüche
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuluftöffnungen (4) wenigstens mit Einlassgittern (14) sowie mit Vorfiltern (5)
in Form von Grob- und/oder Feinfilterelementen verschlossen sind.
8. Raumbelüftungseinrichtung für die Bereitstellung von thermisch vorbehandelter und
gefilterter Raumluft aus unkonditionierter Umgebungsluft nach einem der Ansprüche
1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ebene der äußeren Kondensatfiihrungsrinne (8) wenigstens ein mit einem Ableitungssystem
in Verbindung stehender Kondensatablauf (11) angeordnet ist.
9. Raumbelüftungseinrichtung für die Bereitstellung von thermisch vorbehandelter und
gefilterter Raumluft aus unkonditionierter Umgebungsluft nach einem der Ansprüche
1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass am größten Durchmesser des konischen Luftzuführungsgehäuses (3) ein zylindrischer
Rand mit einer Breite von wenigstens 10mm, vorzugsweise 50 mm, angeordnet ist.