DE3644567C2 - Verfahren zum Einblasen von Zuluft in einen Raum - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einblasen von Zuluft in einen Raum gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient insbesondere dem Einblasen von Zuluft in einen Raum eines lufttechnischen Gerätes oder dem Einblasen von Zuluft mittels eines lufttechnischen Gerätes in einen Raum eines Gebäudes.

Die vorstehend genannten Geräte dienen in der Raumlufttechnik dem Einblasen von Zuluft in Räume von Gebäuden, in denen sich Personen aufhalten können. Die eingeblasene Zuluft dient oder wirkt mit an der Belüftung des Raumes. Sie kann auch durch ent­ sprechende Temperierung der Kühlung bzw. Beheizung des Raumes dienen oder an dieser mitwirken.

Solche lufttechnischen Geräte können insbesondere Luftauslässe oder Induktionsgeräte sein, in die Zuluft einleitbar ist, die in mindestens einem Druckraum des Gerätes ungefähr konstanten statischen Druck aufweist, indem sie entweder schon vor dem Einströmen in das Gerät etwa konstanten statischen Druck besitzt oder in dem Gerät auf diesen ungefähr konstanten statischen Druck geregelt oder gesteuert wird. Aus mindestens einem Druckraum dieses Gerätes strömt die Zuluft in mindestens einen Zuluftkanal ein, dem Verstellmittel zugeordnet sind, um den Volumenstrom der ihn durchströmenden Zuluft verstellen zu können. Die Verstellung des gesamten Volumenstromes der Zuluft kann in bekannter Weise dazu dienen, um die Temperatur des betreffenden Raumes oder einer Raumzone zu steuern oder zu regeln und/oder um die dem Raum oder der Raumzone zugeführte zeitliche Zuluftmenge in gewünschter Weise (beispielsweise zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert) je nach Belegungsgrad des betreffenden Raumes zu verstellen.

Derartige Geräte verursachen durch die Zuluftströmung Geräusche, die von im Raum anwesenden Personen störend empfunden werden können. Es ist daher angestrebt, den Geräuschpegel der Zuluft möglichst gering zu halten.

Wenn in das Gerät die Zuluft mit variablem Volumenstrom eingeleitet wird, also nicht innerhalb des Gerätes der variable Volumenstrom der Zuluft erzeugt wird, verursacht ein aus einem Zuluftkanal ausströmender Zuluftfreistrahl infolge seiner Tur­ bulenz eine Schallabstrahlung, die für kleine Ausström-Machzahlen proportional zur 8. Potenz der Strahlgeschwindigkeit ist. Bei Halbierung des Volumenstromes wird also die Schalleistung um den Faktor 1/256 verringert. Jedoch ist es oft nicht möglich oder nicht mit vertretbarem Aufwand, für jedes einzelne Gerät den in es einströmenden Zuluftvolumenstrom unabhängig von den anderen, demselben Raum zugeordneten Geräten dieser Art zu verstellen. Meist sind in einem Raum mehrere Geräte angeordnet, wobei es oft erwünscht ist, daß für jedes Gerät individuelle Einstellung oder Verstellung des Volumenstromes der Zuluft auch nach dessen Einbau in den betreffenden Raum oder seine Decke, Wand oder dergleichen möglich ist, um eine individuelle Belüftung oder auch Klimatisierung von Kleinzonen des Raumes zu realisieren. Zu diesem Zweck sind Geräte der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art bekannt, bei denen also mindestens einem Zuluftkanal Verstellmittel zum Verstellen des ihn durchströmenden Volumenstroms zugeordnet sind. Bei den bekannten Geräten dieser Art erhöht sich jedoch die Schalleistung mit zunehmender Drosselung der betreffenden Zuluftkanäle.

Aus der DE-OS 28 20 115 ist ein Induktionsgerät bekannt, bei dem der variable Volumenstrom der Zuluft durch Drosseln oder Absperren der in die Eintrittsmündungen von Primärluftdüsen einströmenden Zuluft mittels Klappen erfolgt. Dabei erhöht sich mit zunehmender Drosselung die Schallabstrahlung der Zuluft der einzelnen drosselbaren Düsen.

Aus der DE-PS 20 06 928 ist ein als Deckenluftauslaß ausgeschaltetes Gerät bekannt. Der Deckenluftauslaß bläst die Zuluft direkt in den betreffenden Gebäuderaum ein. Das Gerät weist einen schlitzförmigen Zuluftkanal auf, der durch im Querschnitt rechteckförmige Füllkörper gebildet ist, deren zueinander zugewendeten ebenen Seiten parallel zueinander verlaufen und von denen jeder zur Verstellung des Volumenstromes quer zum Schlitz verstellbar ist. Auch dieser Zuluftauslaß strahlt mit zunehmender Drosselung eine erhöhte Schalleistung ab.

Aus der US-PS 3 018 088 geht eine Klimaanlage für einen Raum hervor, deren Zuluftleitung ein einstellbarer Einlaß zugeordnet ist. Die Luft durchströmt - in Abhängigkeit der Stellung des Einsatzes - eine nicht verstellbare Düse.

Aus der britischen Patentschrift 15 92 145 geht eine Volumenstrom-Steuereinrichtung für einen Primär- und einen Sekundär-Luftstrom einer Mischkammer hervor. Es ist eine nach Art einer Wasserstrahlpumpe aufgebaute Düsenvorrichtung vorgesehen, das heißt, dem durch eine im Querschnitt verstellbare Düse strömenden Primär-Luftstrom wird durch Unterdruck radial Sekundärluft zugeführt. Die Sekundärluft durchströmt hierzu einen Ringschlitz.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, mit dem ein geräuscharmes Drosseln des Zuluftvolumenstromes möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.

Die Erfindung ermöglicht es, daß es bei einer Verringerung des Volumenstromes der Zuluft zumindest in einem größeren Verstellbereich, gegebenenfalls im gesamten Verstellbereich, nicht zur Erhöhung der Schallabstrahlung kommt. Es gelingt sogar, die Schallabstrahlung mit abnehmendem Volumenstrom der Zuluft vorzugsweise über den gesamten vorgesehenen Verstellbereich zu reduzieren. Dies gelingt ist dadurch gegeben, daß die Wandgrenzschicht der den Zuluftkanal durchströmenden Zuluft ablösungsfrei ist, wobei die Drosselung durch Verstellung der Größe des lichten Querschnitts der Austrittsmündung des Zuluftkanals erfolgt und der Zuluftkanal dabei so mit verformt wird, daß in ihm im Betrieb die Wandgrenzschicht der Zuluft ablösungsfrei erhalten bleibt. Mit zunehmender Drosselung tritt somit keine Erhöhung der Schalleistung auf, sondern es läßt sich sogar die Schallabstrahlung verringern. Bei Versuchen wurde durch Halbierung der Größe des lichten Querschnittes der Austrittsmündung des Zuluftkanals eine Schallpegelsenkung bis zu -3 dB erzielt. Der Turbulenzgrad der Zuströmung wird hierbei nicht erhöht. Im Druckraum kann ebenfalls zweckmäßigerweise die Wandgrenzschicht der Zuluft ablösungsfrei sein, was durch ein entsprechendes strömungsgünstiges Gestalten erzielbar ist. Alternativ ist es jedoch auch möglich, daß im Bereich der Wandung des Druckraums auch Wirbel zugelassen werden können.

Die Erfindung läßt sich u. a. bei lufttechnischen Geräten realisieren, bei denen der oder die Zuluftkanäle oder mindestens ein Zuluftkanal direkt in den zu belüftenden Raum ausmünden, also die Zuluftaustrittsmündung oder -austrittsmündungen dieses Gerätes bilden, wie auch u. a. bei Geräten, bei denen der oder die Zuluftfreistrahlen oder min­ destens ein Zuluftfreistrahl noch innerhalb des Gerätes aus dem oder den betreffenden Zuluftkanälen ausgeblasen wird, also beispielsweise bei Induktionsgeräten oder dergleichen, die einen einen Druckraum bildenden Primärluftkasten aufweisen, in den die Zuluft vorzugsweise geregelt durch einen Pressostaten einströmt und an dem Primärluftdüsen angeordnet sind, von denen jede einen Zuluftkanal bildet, durch den die ihm aus dem Primärluftkasten zuströmende Zuluft innerhalb des Gerätes ausströmt.

Wenn das lufttechnische Gerät mehrere oder viele Zuluftkanäle aufweist, können vorzugsweise allen Zuluftkanälen Verstellmittel zugeordnet sein. Es kann jedoch in vielen Fällen zur Kosteneinsparung oder aus sonstigen Gründen auch vorgesehen sein, daß nur einem oder einigen Zuluftkanälen Verstellmittel zugeordnet sind und dem oder den anderen Zuluftkanälen nicht.

Bei Primärluftdüsen sieht die Erfindung bevorzugt vor, daß alle oder eine Teilanzahl der Primärluftdüsen vollständig oder zumindest auf einem bis zur Austrittsmündung reichenden Längsabschnitt aus elastomerem Material bestehen und die Verstellung des Querschnittes der Austrittsmündung durch elastische Verformung dieser Austrittsmündung vorgenommen wird.

Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, daß die Primärluftdüse in ungedrosseltem Zustand kreisrunden Querschnitt aufweist und ihr Zuluftkanal sich in Richtung auf die Austrittsmündung zu verjüngt, vorzugsweise konisch verjüngt. Die Austrittsmündung dieser Primärluftdüse läßt sich dann von ihrer kreisrunden Form in ovale oder elliptische Gestalt durch außenseitiges Drücken mittels einer Zange, Klemme oder dergleichen verformen, wobei sich diese Verformung infolge des elastomeren Materials noch in stromabwärtiger Richtung der Zuluftströmung mehr oder weniger weit unter allmählichem Übergang in den weiter unten noch vorhandenen kreisrunden Querschnitt verformt. Hierdurch kann die Wandgrenzschicht der Zuluftströmung in diesem Zuluftkanal bei der variablen Drosselung sogar bis zum Absperren der Austrittsmündung ablösungsfrei bleiben.

Bei Luftauslässen, bei denen die Zuluft aus mindestens einem Zuluftkanal direkt in den betreffenden Raum ausströmt, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Austrittsmündung dieses Zuluftkanals oder mindestens eines dieser Zuluftkanäle zur Verstellung des Volumenstromes in ihrem lichten Querschnitt zusammen mit der Gestalt des Zuluftkanals verstellt wird. Wie erwähnt, ist es für die Geräuscharmut besonders günstig, allen Zuluftkanälen des betreffenden lufttechnischen Gerätes Verstellmittel zuzuordnen.

Vorzugsweise kann ferner vorgesehen sein, die Austrittsmündungen der Zuluftkanäle, denen Verstellmittel zugeordnet sind, jeweils gleich stark zu verstellen, da dann der Geräuschpegel dieses Gerätes mit abnehmendem Volumenstrom jeweils besonders gering wird. Jedoch kann auch vorgesehen sein, die Drosselung der Zuluftkanäle unterschiedlich groß vorzunehmen, wenn dies aus irgendwelchen Gründen erwünscht ist, beispielsweise um gewünschte spezielle Raumströmungsverhältnisse zu erzielen.

In vielen Fällen können erfindungsgemäß arbeitende lufttechnische Geräte jeweils einen einzigen Druckraum aufweisen. Doch ist es auch möglich, es mit mehreren Druckräumen zu versehen, in denen unterschiedliche statische Drücke gesteuert oder geregelt werden können, um die Ausblasverhältnisse hierdurch zu beeinflussen.

Wie erwähnt, können erfindungsgemäß arbeitende lufttechnische Geräte auch als raumlufttechnische Geräte oder Belüftungsgeräte bezeichnet werden. Sie sind Geräte der Raumlufttechnik.

Wie erwähnt, kann jedoch das erfindungsgemäße Verfahren auch an anderen lufttechnischen Geräten als Induktions­ geräten gleichfalls Anwendung finden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein im Schnitt dargestellte Induktionsgerät,

Fig. 2 eine gebrochene Seitenansicht einer Primärluftdüse,

Fig. 3 eine Draufsicht auf zwei Primärluftdüsen.

In den Fig. 1-3 ist ein Induktionsgerät 50 für Klimaanlagen im Schnitt schematisch und in einigen Einzelheiten darge­ stellt. Dieses weist einen Primärluftkasten 51, einen Wärme­ tauscher 52, einen keinen Wärmetauscher aufweisenden Bypass 53 und einen Luftauslaßschacht 54 auf. Der Primärluftkasten 51 bildet einen Druckraum 13 mit konstantem statischen Druck der die Primärluft bildenden Zuluft und weist auf seiner Oberseite zwei Reihen von Primärluftdüsen 55 aus elastomerem Material auf, bspw. aus Gummi.

Der Wärmetauscher 52 führt kaltes oder warmes Wärme­ trägermedium zur Kühlung bzw. Erwärmung der ihn durch­ strömenden, aus dem betreffenden Raum durch die Induktion der aus Zuluft bestehenden Primärluft­ strahlen angesaugten Sekundärluft. Sekun­ därluft kann auch durch den Bypass 53 hindurch an­ gesaugt werden. Durch Verstellen der Klappe 56 läßt sich die Heiz- bzw. Kühlleistung dieses Induk­ tionsgerätes 50 in bekannter Weise steuern.

Mittels dieses Induktionsgerätes 50 kann die die Zuluft bildende Primärluft aus den Primärluftdüsen 55 mit variablem Volumenstrom auch bei dessen Verringerung geräuscharm als Freistrahlen 44 ausgeblasen werden, indem die Primärluftdüsen 55 der einen Düsenreihe mittels je zweier gegensinnig zu­ einander bewegbarer Klemmbacken 57 an ihren obe­ ren, jeweils die Austrittsmündung 21 aufweisen­ den Endbereichen verstellbar stark deformiert werden können. Die Primärluft wird noch im Gehäuse des Induktionsgerätes 50 mit der Sekundärluft vermischt und die hierdurch gebildete Gesamtzuluft strömt aus der Luftaustrittsöffnung 63′ in den betreffenden Gebäuderaum aus. Die Primärluft bildet hier also nur den einen Teil der in den Raum durch die Luftaustrittsöffnung 63′ ausge­ blasenen Gesamtzuluft, deren anderer Teil Raumluft ist. Die einzelne Primärluftdüse 55 weist einen sich in Strömungs­ richtung der Zuluft konisch verjüngenden Zuluft­ kanal 17 auf, der untenseitig einen trompetenför­ migen Einlaß hat und obenseitig zum Luftauslaßschacht 54 hin offen ausmündet.

Vorzugsweise können alle der betreffenden Reihe zu­ geordneten Primärluftdüsen 55 mittels der ihnen zugeordneten Klemmbackenpaare synchron gemeinsam an ihren Aus­ trittsmündungen 21 variabel gedrosselt werden, so daß die Primärluftdüsen 55 dieser einen Primärluftreihe je­ weils gleich stark gedrosselt oder gleichzeitig ungedrosselt sind. Es kann auch gleichzeitig unter­ schiedlich starke Drosselung dieser Primärluftdüsen 55 vor­ gesehen sein.

Die Drosselung jeder Primärluftdüse 55 kann stetig verstellt werden, indem ihr kreisrunder, maximal großer unverform­ ter lichter Querschnitt der Austrittsmündung 21 durch das das Verstellmittel bildende zugeordnete Klemmbackenpaar 57, 57 mehr oder weniger weit in längliche, ungefähr elliptische Gestalt verformt wird. Infolge des unveränderten Umfangs dieser Austrittsmündung 21 wird hierdurch ihre Querschnittsfläche zum Drosseln des Volumen­ stromes der sie durchströmenden Zuluft kleiner. Diese elastische Deformation des Umfangs der Aus­ trittsmündung 21 pflanzt sich natürlich in strom­ aufwärtiger Richtung des Zuluftkanales 17 noch entlang der Düsenwandung mehr oder weniger weit nach unten fort, jedoch nur derart, daß die Zuluftströmung in dem Zuluftkanal 17 dieser Primärluftdüse 55 ständig mit ablösungsfreier Wandgrenzschicht strömt. Die Klemmbacken 57 jedes Klemmbackenpaares 57, 57 sind gemäß Fig. 3 so geformt, daß sie mit dem obe­ ren Endbereich der Primärluftdüse 55 in Kontakt kommen und nach unten zueinander divergierend ausgebildet sind, wobei diese Klemmbacken 57 hierdurch auch an der Deformation der Primärluftdüse 55 unterhalb ihres oberen Randes, wie an einem Beispiel strichpunktiert darge­ stellt, mitwirken können, so daß sie auch die De­ formation der Primärluftdüse 55 unterhalb des oberen Randes mit beeinflussen können, um besonders sicher die Wandgrenzschicht der Zuluft im Zuluftkanal 17 ablösungs­ frei zu erhalten.

Die Austrittsmündung 21 der Primärluftdüse 55 weist stets den kleinsten lichten Querschnitt des Zuluftkanals 17 auf und der Querschnitt des Zuluftkanales 17 vergrößert sich von ihr aus nach unten stetig schwach, so daß es im gesamten Verstellbereich der Primärluftdüse 55 nicht zum Ablösen der Grenzschicht der Zuluft in dem Zuluftkanal 17 kommt.

Es kann vorgesehen sein, daß die Primärluftdüsen 55 mittels den Klemmbacken 57 auch absperrbar sind. Doch kann in vielen Fällen auch zweckmäßig vorgesehen sein, daß die Querschnitte der Austrittsmündungen 21 der Primärluftdüsen 55 der betreffenden Reihe nur bis zu einer vorbestimmten Mindestgröße zur Gewährleistung eines minimalen Volumenstromes verstellt werden kön­ nen.

Es kann in vielen Fällen auch zweckmäßig vorge­ sehen sein, daß allen Primärluftdüsen 55 dieses Induktionsgerätes 50 Klemmbacken 57 zur Verstel­ lung ihrer Austrittsmündungen zugeordnet sind oder nur einer Teilanzahl der Primärluftdüsen 55 einer oder beider Reihen.

Alle Klemmbackenpaare 57, 57 der betreffenden Primärluftdüsen­ reihe sind auf einer gemeinsamen zylindrischen Füh­ rungsstange 60 mittels an ihnen angeordneten Lager­ buchsen 59 axial gleitbar gelagert. Ferner ist zu der zur Führungsstange 60 parallelen, gegensinnigen Bewegung der beiden Klemmbacken 57 jedes Klamm­ backenpaares 57, 57 eine mittels eines Stellmotors oder von Hand drehbare Stellwelle 61 vorgesehen, die Gewindebohrungen der Klemmbacken 57 mit alternierend angeordneten Linksgewinden 62 und Rechtsgewinden 63 formschlüssig durchdringt. Infolge dieser gegen­ sinnigen Gewinde lassen sich die Klemmbacken 57 jedes Klemmbackenpaares 57, 57 parallel zu sich selbst nur jeweils gegensinnig verstellen.

Anstelle der Klemmbacken 57 können auch andere Mittel zum Deformieren der betreffenden Primärluftdüsen 55 vorgesehen sein, beispielsweise Zangen oder dergl.

Anstatt solche Primärluftdüsen 55 in einem Induk­ tionsgerät anzuordnen, können sie auch an anderen raumlufttechnischen Geräten zusammen mit einem sie mit Zuluft speisenden Primärluftkasten ange­ ordnet sein, bspw. die Primärluftstrahlen zwischen die Rippen eines freistehenden oder gegen Sicht abgedeckten Radiators einblasen.

In diesem Ausführungsbeispiel ist der Druck­ raum 13 so gestaltet, daß in ihm bei den auf­ tretenden Strömungsgeschwindigkeiten die Wand­ grenzschicht der Zuluft allenfalls mit Ausnahme von Eckwirbeln ablösungsfrei ist. Ferner werden bei Verstellung der lichten Austrittsmündungsquer­ schnitte 21 die Zuluftkanäle 17 diese Zuluftkanäle in ihren Gestalten mehr oder weniger stark mitgeändert, jedoch nur so, daß in ihnen die Wandgrenzschichten der Zuluftströme im gewünschten Verstellbereich ablösungsfrei bleiben.

Claims (8)

1. Verfahren zum Einblasen von Zuluft in einen Raum mittels eines lufttechnischen Geräts, mit mindestens einem Druckraum, der von Zuluft durchströmt wird, die anschließend durch mindestens einen Zuluftkanal geleitet und von dort als Freistrahl ausgeblasen wird, wobei der Volumenstrom der den Zuluftkanal durchströmenden Zuluft verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestalt des Zuluftkanals derart gewählt wird, daß die Zuluft durch ihn mit ablösungsfreier Wandgrenzschicht geleitet wird und daß mittels Verstellmittel die Größe des lichten Querschnitts der Austrittsmündung des Zuluftkanals verstellbar ist, wobei die Gestalt des Zuluftkanals bei Verstellung des Querschnitts seiner Austrittsmündung jeweils so mit verändert wird, daß im Zuluftkanal durch allmählichen Übergang des Zuluftkanal-Querschnitts in den Endquerschnitt der Austrittmündung die ablösungsfreie Wandgrenzschicht weiterhin erhalten bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Zuluftkanal durchströmende Zuluft direkt in den Raum oder das Gerät (Luftauslaßschacht 54) eingeblasen wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Verstellmitteln die Austrittsmündung elastisch verformt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung mindestens eine Klappe verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine geradlinige Verstellung mindestens eines Drosselkörpers, der einen Teilbereich einer Seitenwand des Zuluftkanales bildet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuluft aus mindestens einem Zuluftkanal in ringförmigem Freistrahl ausgeblasen wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (13) derart ausgebildet ist, daß die Wandgrenzschicht der im Druckraum (13) strömenden Zuluftströmung allenfalls mit Ausnahme eines oder mehrerer Eckwirbel ablösungsfrei ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Druckraum (13) ein ungefähr konstanter statischer Druck aufrechterhalten, vorzugsweise eingeregelt, wird.