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DE9400184U1 - Klima-Gerät mit Redundantventilator - Google Patents

Klima-Gerät mit Redundantventilator

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DE9400184U1
DE9400184U1 DE9400184U DE9400184U DE9400184U1 DE 9400184 U1 DE9400184 U1 DE 9400184U1 DE 9400184 U DE9400184 U DE 9400184U DE 9400184 U DE9400184 U DE 9400184U DE 9400184 U1 DE9400184 U1 DE 9400184U1
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Germany
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fan
duct
redundant
exhaust air
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DE9400184U
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Dillinger Stahlbau GmbH
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Dillinger Stahlbau GmbH
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Description

Mein Zeichen: D206/Gm
Haar, den 10. Januar 1994
DSD Dillinger Stahlbau GmbH D-66386 St. Ingbert
Beschreibung Klima-Gerät mit Redundantventilator
Die Neuerung bezieht sich auf ein Klima-Gerät gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
Klimageräte dieser Art sind bekannt (Prospekt "Redundanz-Kompakt-Geräte" der Firma Hansa, Ventilatoren- und Maschinenbau, Neumann GmbH & Co. KG, Ausgabe 1993).
Bei den bekannten Klima-Geräten ist sowohl dem Zuluftventilator als auch dem Fortluftventilator je ein eigener Redundantkanal mit Redundantventilator zugeordnet, der beim Ausfall des Zuluft-bzw. Fortluftventilators dessen Funktion übernimmt. Die beiden zusätzlichen Redundant-Ventilatoren mit ihren zugehörigen Redundant-Kanalen haben einen erheblich Platzbedarf in dem Gehäuse des Klima-Geräts.
Der Neuerung liegt gegenüber dem Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Klima-Gerät zu schaffen, das - bei gleicher Gesamt-Leistung - mit kleineren Abmessungen seines Gehäuses, also kompakter als die bekannten Geräte, realisierbar ist und einen geringeren Energieverbrauch hat als die bekannten Geräte, und das sich trotzdem durch ein ausreichend hohe Betriebssicherheit auszeichnet.
Die vorstehende Aufgabe wird durch die im Schutzanspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Die Neuerung beruht auf der Erkenntnis, daß es zur Erzielung einer ausreichend hohen Betriebssicherheit völlig ausreichend ist, einen einzigen Redundantventilator mit zugehörigem Redun-
dantkanal vorzusehen, wenn dieser wahlweise entweder für den Zuluftventilator oder für den Fortluftventilator einsetzbar ist, da für einen Störfall, bei dem gleichzeitig sowohl der Zuluftventialtor als auch der Fortluftventilator ausfällt, eine so geringe Wahrscheinlichkeit besteht, daß diese für die Praxis vernachlässigbar ist. Demgegenüber ist der Vorteil, das Klima-Gerät in gegenüber den bekannten Geräten geringeren Abmessungen bei gleicher Nennleistung realisieren zu können, bei weitem gravierender, da in vielen Anwendungsfällen die räumlichen Verhältnisse für die Aufstellung des Klima-Geräts sehr beengt sind.
Für den Fall, daß die bei den gattungsgemäßen Klima-Geräten stets vorhandene Kältemaschine, deren Verdampfer im Zuluftkanal und deren Kondensator im Abluftkanal angeordet ist, durch Ausfall des Verdichters außer Funktion tritt, ist bei dem bekannten Klima-Geräten vorgesehen, alle vier Ventilatoren, also den Zuluftventilator, den Abluftventilator und die beiden Redundant-Ventilatoren, laufen zu lassen, mit dem Ziel, den Nenn-Volumenstrom zu erhöhen. Damit steht in diesem Betriebsfall für die Ventilatoren keine Redundanz zur Verfügung.
Demgegenüber ist zur Lösung dieses Teilproblems der Neuerung gemäß Anspruch 4 vorgesehen, daß der Zuluftventilator, der Fortluftventilator und der Redundantventilator wahlweise mit einer ersten Betriebsdrehzahl für Normalbetrieb und einer dieser gegenüber erhöhten zweiten Drehzahl für Notbetrieb bei Ausfall der Kältemaschine unter höheren Außentemperaturen betreibbar sind, womit trotz des Vorhandenseins von insgesamt 0 nur drei Ventilatoren ein wesentlich größerer Luftdurchsatz durch das Klimagerät erzielbar ist und überdies gemäß Anspruch 6 auch für diesen Betriebsfall noch Redundanz zur Verfügung gestellt werden kann.
Die weiteren Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen des Klima-Geräts zum Gegenstand.
Die Neuerung wird nachstehend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung den inneren Aufbau des Klima-Geräts, und zwar in
Fig. 1 mit den - durch entsprechende Einstellung der Steuerklappen herbeigeführten - Luftströmungsverhältnissen bei Außentemperaturen tÄU kleiner 21° C, und
10
Fig. 2 mit den - durch entsprechende Einstellung der Steuerklappen herbeigeführten - Luftströmungsverhältnissen für Außentemperaturen tAU größer 21° C,
wobei in Fig. 1 und 2 jeweils gestrichelt auch die
durch zugehörige Steuerklappen herbeigeführten Luftströmungs-Verhältnisse für den Störfall des Ausfalles des Zuluftventilators und für den Störfall des Ausfalles des Fortluftventilators wiedergegeben sind.
Das Klima-Gerät weist in einem Gehäuse G .eine Zuluftkanal I und einen Abluftkanal II auf, die zueinander parallel verlaufen und durch eine Wandung 26a, 26b und 26c voneinander getrennt sind. Der Zuluftkanal I führt von einem Außenlufteinlaß AU mit einem elastischen Anschlußstutzen 22 und einer Außenluft-Regelklappe 14 zu einem Zuluftauslaß ZU mit einer Zuluft-Absperrklappe 17, und es sind in ihn hintereinander ein Luftfilter 7, der Verdampfer 4 einer Kältemaschine und ein unmittelbar vor dem Zuluftauslaß ZU angeordneter Zuluftventilator 1 angeordnet, der über eine Schließvorrichtung 24 saugseitig luftdicht vom übrigen Zuluftkanal I getrennt werden kann.
Der Abluftkanal II führt von einem Ablufteinlaß AB mit elastischem Stutzen 22 zu einem mit einer Fortluft-Absperrklappe versehenen Fortluft-Auslaß FOa, und in ihn sind hintereinander der Kondensator 5 der Kältemaschine und ein Fortluftventilator
2 eingebaut, der unmittelbar vor dem Fortluftauslaß FOa angeordnet und mittels einer Schließvorrichtung 25 saugseitig gegen den übrigen Teil des Abluftkanals II luftdicht absperrbar ist. In den Wandungsabschnitt 26a ist eine Regelklappe 13 für gefilterte Umluft und eine Regelklappe 12 für ungefilterte Umluft eingebaut, über die der Zuluftkanal I mit dem Abluftkanal II geregelt verbindbar ist. Der Wandungsabschnitt 26a umgrenzt auf drei Seiten einen zum Abluftkanal II gehörenden Raum Ha, vor dem der Verdichter 6 der Kältemaschine in einem separaten Raum angeordnet ist. Aus dem Abluftkanalraum Ha zweigen die vorgenannten Absperrklappen 12, 13 für gefilterte bzw. ungefilterte Umluft ab.
Die den Zuluftkanal I und den Abluftkanal II trennende Wandung 26a, 26b und 26c ist vor dem Zuluftventilator 1 bzw. dem Fortluftventilator 2 und hinter dem Verdampfer 4 bzw. dem Kondensator 5 zur Bildung eines Redundant-Kanales III, der mit einem Abschnitt IHa zwischen dem Zuluftkanal I und dem Abluftkanal II angeordnet ist, verzweigt. In dem Redundant-Kanal III ist ein Redundantventilator 3 angeordnet, dessen Saugseite sich unmittelbar an den Kanalabschnitt IHa anschließt und der unter der Steuerung durch eine Absperrklappe 18 für Fortluft-Redundanzbetrieb und durch eine Absperrklappe 20 für Zuluft-Redundanzbetrieb die Luft aus dem Kanalabschnitt IHa je nach Einstellung der vorgenannten Klappen entweder zu einem weiteren Fortluftauslaß FOb oder zu einem weiteren Zuluftauslaß ZUb, die jeweils unmittelbar neben dem Zuluftauslaß ZUa des Zuluftkanals bzw. dem Fortluftauslaß FOa des Abluftkanals angeordnet sind, zu fördern vermag.
Der Kanalabschnitt IHa des Redundant-Kanales III ist wahlweise über eine zwischen dem Verdampfer 4 und dem Zuluftventilator 1 in der Wandung 26c angeordnete Umsehaltklappe 21 für Zuluft-Redundanzbetrieb mit dem Zuluftkanal und durch eine zwischen dem Kondensator 5 und dem Fortluftventilator 2 in die Wandung 26b eingebaute Umsehaltklappe 19 für Fortluft-Redundanzbetrieb mit dem Abluftkanal verbindbar, und zwar 2gesteu-
ert durch eine nicht näher dargestellten Betriebsüberwachungseinrichtung.
Die Ankopplung des Redundantkanals III an den Zuluftkanal I erfolgt durch Öffnen der beiden im geschlossenen Zustand luftdichten Jalousieklappen 20 und 21, während die Ankopplung an den Abluftkanal II durch Öffnen der beiden im geschlossenen Zustand ebenfalls luftdichten Jalousieklappen 18 und 19 vorgenommen wird, wobei die beiden anderen Jalousieklappen 18 und 19 bzw. 20 und 21 jeweils geschlossen bleiben.
Die Betriebsüberwachungseinrichtung mißt auch die Außentemperatur tAU und stellt für Außentemperaturen kleiner 21° C die Steuer- und Regelklappen für den Betriebs-Normalfall so ein, daß sich die in Fig. 1 mit ausgezogenen Linien dargestellten Luftströmungsverhältnisse für Mischluftbetrieb ergeben, bei dem die Zuluft aus Außenluft mit einem Anteil Abluft gebildet wird. Für Außentemperaturen von mehr als 21° C bewirkt die Betriebsüberwachungseinrichtung durch entsprechende Einstellung der Steuer- und Regelklappen die in Fig. 2 mit ausgezogenen Linien wiedergegebenen Luftströmungsverhältnisse für Außenluftbetrieb, bei dem die Zuluft nur aus Außenluft besteht. Wenn im Normalbetrieb entweder der Zuluftventilator 1 oder der Abluftventilator 2 ausfällt, stellt die Überwachungseinrichtung mittels der Umschaltklappen 20 und 21 oder mittels der Umschaltklappen 18 und 19 in jedem Falle eine Strömung auf dem gestrichelt dargestellten Weg in den Redundant-Kanal III und aus diesem heraus über den zusätzlichen Zuluftauslaß ZUb bzw. den zusätzlichen Fortluftauslaß FOb her, so daß der ausgefallene Ventilator 1 oder 2 in seiner Funktion zuverlässig ersetzt ist. Die durch Bleche realisierten Schließvorrichtungen 24 bzw. 25 sowie die Absperrklappen 17 und 16 ermöglichen es, den ausgefallenen Ventilator zu reparieren, während das Klima-Gerät im übrigen im Betrieb bleibt.
Die Ventilatoren 1, 2 und 3 arbeiten mit Motoren, deren Drehzahl zur Frequenz des Speisestromes proportional ist, und
jedem von ihnen ist ein Frequenzumformer 10 bzw. 9 bzw. 11 zugeordnet. Die Frequenzumformer, die für die Durchführbarkeit einer evtl. nötigen Reperatur bei im Betrieb bleibendem Klima-Gerät jeweils durch eine Trennwand vom Redundantkanal III luftdicht abgeschottet sind, ermöglichen es, die Ventilatoren mit einer normalen Betriebsdrehzahl und einer demgegenüber erhöhten Drehzahl zu betreiben. Die letztgenannte erhöhte Drehzahl gelangt zur Anwendung, wenn der Verdichter 6' der Kältemaschine ausfällt und die Außentemperatur tau größer als 21° C ist. Die Drehzahlerhöhung wird vorzugsweise so gewählt, daß der Luftdurchsatz durch das Klima-Gerät bei Betrieb von zwei Ventilatoren (in der Regel Zuluftventilator 1 und Fortluftventilator 2) mit erhöhter Drehzahl zu einer Steigerung des Luftdurchsatzes um den Faktor 1,5 gegenüber Normalbetrieb führt. Bei einer solchen Art des Notbetriebes steht auch bei Ausfall der Kältemaschine der Redundantventilator 3 im Regelfalle als Redundanz für den Zuluftventilator 1 und für den Fortluftventilator 2 zur Deckung der erhöhten Luftförderleistung zur Verfügung.
Die Ventilatoren 1, 2 und 3 sind als freilaufende Radiallüfter ohne Spiralgehäuse ausgeführt. Dadurch können in Richtung senkrecht zur Drehachse des Ventilatorlaufrades sämtliche Geräteanschlußpositxonen von 0° bis 360° verwirklicht werden, und es ist dadurch außerdem möglich, ohne Notwendigkeit einer Änderung der Einbaulage des betreffenden Ventilators die Geräteanschlußposition in Richtung parallel zur Drehachse des Ventilatorlaufrades einzurichten.
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Claims (12)

  1. Mein Zeichen: D206/Gm
    Haar, den 10. Januar 1994
    DSD Dillinger Stahlbau GmbH D-66386 St. Ingbert
    Schutzansprüche
    Klima-Gerät zum Klimatisieren von Räumen, mit einem Außenlufteinlaß (AU), einem Ablufteinlaß (AB), einem Zuluf tauslaß (ZUa) und einem Fortluftauslaß (FOa) , sowie mit
    a) einem mit einem Zuluftventilator (1) und lufttechnischen Einrichtungen (4,7) versehenen Zuluftkanal (I), der über Steuerklappen (12,13,14,17) mit dem Zuluftauslaß (ZUa) und/oder dem Ablufteinlaß (AB) und /oder dem Außenlufteinlaß (AU) verbindbar ist, und
    b) einem durch eine Trennwand (26a,26b,26c) von dem Zuluftkanal (I) getrennten, an den Ablufteinlaß (AB) angeschlossenen, sowie mit einem Fortluftventilator
    (2) und lufttechnischen Einrichtungen (5,15) versehenen Abluftkanal (II) , der über Steuerklappen (12,13,16,17) mit dem Fortluftauslaß (FOa) und/oder dem Zuluftauslaß (ZUa) verbindbar ist, wobei
    c) bei Ausfall des Zuluftventilators (1) oder des Fortluftventilators (2) jeweils ein Redundantventilator
    (3) , der in einem vom Zuluftkanal (I) und vom Abluftkanal (II) gesonderten Redundantkanal (III) angeordnet ist, strömungsmäßig parallel zu dem ausgefallenen Ventilator schaltbar ist, um dessen Funktion zu übernehmen,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    d) ein einziger Redundantkanal (III) mit einem einzigen Redundantventilator (3) vorgesehen ist, und
    e) der Redundantkanal (III) über erste, einlaßseitig vom Redundantventilator (3) angeordnete Redundant-Steuerklappen (19,21) wahlweise mit dem Abluftkanal (A) oder mit dem Zuluftkanal (Z) einlaßseitig vom dortigen Ventilator (1 bzw. 2) , und über zweite, auslaßseitig vom Redundantventilator (3) angeordnete Redundant-Steuerklappen (18,20) wahlweise mit dem
    Zuluftauslaß (ZUb) oder dem Fortluftauslaß (FOb) verbindbar ist.
  2. 2. Klima-Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Zuluftkanal (I) , der Abluftkanal (II) und der Redundantkanal (III) wenigstens teilweise zueinander im wesentlichen parallel erstrecken, wobei ein vor dem Redundantventilator (3) befindlicher, mit den ersten Redundant -Steuerklappen (19,21) versehener Abschnitt (lila) des Redundantkanals (III) zwischen dem Zuluftkanal (I) und dem Abluftkanal (II) angeordnet ist.
  3. 3. Klima-Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Steuerklappen (12,13,14,16,17,18,19,20,21) automatisch so gesteuert sind, daß der Zuluftauslaß (ZUa, ZUb) bei Außentemperaturen von mehr als etwa 21° C allein mit dem Außenlufteinlaß (AU) verbunden ist und bei Außentemperaturen von weniger als etwa 21° C sowohl mit dem Außenlufteinlaß (AU) als auch mit dem Ablufteinlaß (AB) in Verbindung steht.
  4. 4. Klima-Gerät nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuluftventilator (1) , der Fortluftventilator (2) und der Redundantventilator (3) wahlweise mit einer ersten Betriebsdrehzahl für Normalbetrieb und einer dieser gegenüber erhöhten Drehzahl für Notbetrieb bei Ausfall der Kältemaschine unter
    höheren Außentemperaturen betreibbar sind.
  5. 5. Klima-Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drehzahl so gewählt ist, daß die Ventilatoren (1, 2, 3) mindestens das 1,5-fache der Nennluftmenge für den Normalbetrieb fördern.
  6. 6. Klimagerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
    bei Ausfall der Kältemaschine und aktiven Zuluft- und Abluftventilatoren (1,2) diese den Volumenstrom um den Faktor 1,5 erhöhen und der Redundantventilator (3) mit erhöhter Drehzahl wahlweise für den Zuluftventilator (1) oder für den Fortluftventilator (2) als Redundanz zur Verfügung steht, falls einer von diesen ausfallen sollte. 15
  7. 7. Klima-Gerät nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß Ventilatoren (1,2,3) mit Motoren verwendet werden, deren Drehzahl zur Frequenz des Speisestromes proportional ist, und daß jedem Ventilator (1,2,3) eigener Frequenzumrichter (10 bzw. 9 bzw. 11) mit veränderbarer Frequenz zugeordnet ist.
  8. 8. Klima-Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilatoren (1, 2, 3) freilaufende, einseitig saugende Radialventilatoren ohne Spiralgehäuse sind.
  9. 9. Klima-Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftdurchsatz durch den im Abluftkanal (II) angeordneten Kondensator (5) der Kältemaschine (4, 5, 6) durch eine Bypass-Klappe (15) steuerbar ist, die zu dem Kondensator (5) in dem Abluftkanal (II) parallel angeordnet ist.
  10. 10. Klima-Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ventilator (1, 2, 3) durch eine ihm zugeordnete Schließvorrichtung (17,24 bzw.
    • ·
    #4
    16,25 bzw. 18,19,20,21) luftdicht vom übrigen luftführenden Teil des Klima-Geräts abtrennbar ist.
  11. 11. Klima-Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter (6) der Kältemaschine (4, 5, 6) so in das Klima-Gerät eingebaut ist, daß er sich nicht im Luftstrom befindet und ohne Unterbrechung des Betriebs des Klimagerätes für Reparaturen zugänglich gemacht werden kann.
  12. 12. Abwandlung des Klima-Geräts nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Klima-Gerät mehr als einen Zuluftkanal mit Zuluftventilator und/oder mehr als einen Abluftkanal mit Fortluftventilator aufweist, und daß allen diesen Kanälen ein einziger Redundantkanal mit Redundantventilator gemeinsam zugeordnet ist.
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