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Die Erfindung betrifft ein Lüftungsgerät mit wenigstens einem Wärmetauscher zur Temperierung von Luft, welcher wenigstens einem Ventilator-Temperierungsmodul des Lüftungsgerätes zugeordnet ist, wobei das Ventilator-Temperierungsmodul wenigstens einen Ventilator zum Erzwingen einer Strömung von durch wenigstens einer Ansaugöffnung des Lüftungsgeräts angesaugter Luft in Wärmekontakt mit dem Wärmetauscher an diesem vorbei aufweist.
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Derartige Lüftungsgeräte werden beispielsweise zur Raumlufttemperierung eingesetzt. Durch den Ventilator ist es möglich, Raumluft in das Lüftungsgerät hineinzusaugen und nach einer Erwärmung durch den Wärmetauscher wieder dem Raum zuzuführen. Es versteht sich von selbst, dass an Stelle einer Erwärmung auch eine Kühlung im Sinne einer Klimaanlage stattfinden kann. Durch die Zwangsumwälzung mittels des Ventilators lassen sich hohe Luftgeschwindigkeiten erzielen, welche jedoch mit ausgeprägten Turbulenzen und im Allgemeinen mit einem hohen Geräuschpegel einhergehen.
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In der
DE 10 2004 036 886 A1 wird ein Lüftungsgerät sowie Verfahren zum Heizen, Kühlen und/oder Belüften eines Raumes beschrieben, bei welchem Raumluft über eine Induktionseinrichtung in einen Wärmetauscher geleitet werden kann. Ein ähnliches Gerät ist auch aus der
DE 10 2004 010 738 A1 bekannt. Diese Geräte sind nicht modular aufgebaut. Die Luftführung ist bei diesen Geräten jeweils so, dass sowohl Primärluft als auch Raumluft jeweils durch die gesamte Breite des Wärmetauschers geleitet wird.
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Die
DE 196 04 531 C1 beschreibt eine lufttechnische Einrichtung zur Klimatisierung eines Raumes. Die Einrichtung umfasst einen im oberen Abschnitt des Gehäuses angeordneten Ventilator und einen Luftraum, in dem eine Trennwand bis zu einem mittleren Abschnitt des Mischraums hineinragt. Primärluft aus im Bodenbereich angeordneten Induktionsdüsen wird in den Mischraum geleitet, in den auch die Raumluft eingesaugt wird, die dabei ein Heizelement durchströmt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lüftungsgerät mit geringerem Geräuschpegel bei gleichzeitig hoher Lüftungsleistung bereitzustellen, das besonders variabel einsetzbar ist und einen möglichst kompakten Aufbau aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Lüftungsgerät mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßes Lüftungsgerät mit wenigstens einem Wärmetauscher oder Konvektor zur Temperierung von Luft, welcher wenigstens einem Ventilator-Temperierungsmodul des Lüftungsgerätes zugeordnet ist, wobei das Ventilator-Temperierungsmodul wenigstens einen Ventilator zum Erzwingen einer Strömung von durch wenigstens einer Ansaugöffnung des Lüftungsgeräts angesaugter Luft in Wärmekontakt mit dem Wärmetauscher oder Konvektor an diesem vorbei aufweist, weist außerdem wenigstens ein nach dem Induktions-Prinzip arbeitendes Induktions-Temperierungsmodul auf.
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Durch die erfindungsgemäße Kombination eines Ventilator-Temperierungsmoduls und eines Induktions-Temperierungsmoduls in einem Lüftungsgerät können in Abhängigkeit der Rahmenbedingungen und Anforderungen individuelle Betriebsprofile abgerufen oder eingestellt werden, die beispielsweise an die Nutzerpräferenzen und/oder Tages- oder Jahreszeiten angepasst sind. So kann mit einem derartigen Lüftungsgerät bei einem sehr niedrigen Geräuschpegel trotzdem eine hohe Klimatisierungs- oder Lüftungsleistung erreicht werden. Gleichzeitig zeichnet sich das Lüftungsgerät durch einen kompakten Aufbau und individuelle Einbaumöglichkeiten aus. Das Lüftungsgerät ist insbesondere Bestandteil einer Lüftungsinstallation in einem Gebäude. Als Wärmetauscher können geläufige Wärmetauscher verwendet werden, beispielsweise von einem Wärmetauscherfluid durchströmbare Röhren, welche in dem Ventilator-Luftstrom angeordnet sind. Das Wärmetauscherfluid kann dabei sowohl als Heizmedium als auch als Kühlmedium dienen. Sofern lediglich eine Heizwirkung erwünscht ist, kann ein Konvektor verwendet werden, der z. B. im Wesentlichen aus elektrisch heizbaren Drähten oder dgl. besteht.
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Wenn die Ansaugöffnung des Ventilator-Temperierungsmoduls in den zu klimatisierenden Raum mündet, kann das Lüftungsgerät im Umluftbetrieb arbeiten. Für das Induktions-Temperierungsmodul ist vorzugsweise eine Einlassöffnung vorgesehen, welche das Einströmen von Frischluft ermöglicht.
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Das Induktions-Prinzip basiert darauf, dass bei Durchströmung einer Ejektordüse durch einen Primärluftstrom in Strömungsrichtung hinter der Ejektordüse ein Unterdruck erzeugt werden kann, welcher dazu genutzt wird, einen weiteren Luftstrom in einen Abschnitt hinter der Ejektordüse einzusaugen. Das Induktions-Prinzip nutzt dabei die bspw. durch die Strömungsgeschwindigkeit von Frischluft bereitgestellte Energie zum Ansaugen von Raumluft.
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Für einen besonders leisen Betrieb des Lüftungsgerätes ist es günstig, wenn das Induktions-Temperierungsmodul ein passives Modul ist. Dies bedeutet, dass auf einen Ventilator oder dgl. bei dem Induktions-Temperierungsmodul verzichtet werden kann. Insbesondere sind keine aktiven Mittel vorgesehen, die einen Impuls des in das Induktions-Temperierungsmodul einströmenden Luftstromes erhöhen. Eine Regulierung der Strömungsgeschwindigkeit erfolgt beispielsweise mittels Lüftungsklappen, welche an einer und/oder mehreren Ausströmungsöffnung/en oder aber in einem Leitungsquerschnitt im Inneren des Induktions-Temperierungsmoduls vorgesehen sind.
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Alternativ oder zusätzlich kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen sein, dass wenigstens ein weiterer Wärmetauscher oder Konvektor zur Temperierung durch das Induktions-Temperierungsmodul dient. Dies ermöglicht eine bessere thermische Entkopplung der durch die verschiedenen Module temperierten Luftströme. Insbesondere kann durch einen zusätzlichen Wärmetauscher oder Konvektor dem Umstand Rechnung getragen werden, dass der von dem Induktions-Temperierungsmodul zu temperierende Luftstrom im Allgemeinen eine niedrigere Temperatur aufweist als der vom Ventilator-Temperierungsmodul zu temperierende Luftstrom.
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Das Ventilator-Temperierungsmodul und das Induktions-Temperierungsmodul können in verschiedenen baulichen Varianten angeordnet sein. In einer ersten Ausführungsform mit longitudinaler Anordnung ist es vorgesehen, dass wenigstens ein Ventilator-Temperierungsmodul und wenigstens ein Induktions-Temperierungsmodul benachbart zueinander, insbesondere in Reihe, angeordnet sind und dass diesen jeweils ein Längsabschnitt wenigstens eines Wärmetauschers oder Konvektors zugeordnet ist. Insbesondere ist den Temperierungsmodulen genau ein Wärmetauscher oder Konvektor zugeordnet. Bei einem im Wesentlichen durch mehrere Wärmetauscherröhren gebildeten Wärmetauscher ragt dieser Wärmetauscher z. B. in etwa hälftig in jedes der Module hinein, sofern genau zwei Module vorgesehen sind. Die verwendeten Temperierungsmodule sind strömungstechnisch voneinander getrennt.
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Es wird bevorzugt, wenn die Temperierungsmodule in Reihe längs des Wärmetauschers oder Konvektors angeordnet sind. Beispielsweise können jeweils zwei oder mehr Ventilator-Temperierungsmodule sowie Induktions-Temperierungsmodule alternierend längs des Wärmetauschers aufgereiht sein. Der Wärmetauscher erstreckt sich dabei durch alle der verwendeten Module. Dies bewirkt bei einer alternierenden Abfolge der entsprechenden Ausströmungsöffnungen der jeweiligen Module eine homogenere Gesamtluftströmung in den Raum.
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Für einen möglichst unabhängigen Betrieb der jeweiligen Module voneinander ist vorgesehen, dass den Temperierungsmodulen getrennte Ausströmungsöffnungen zugeordnet sind.
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Im Hinblick auf eine möglichst verwirbelungsarme und geräuscharme Ausströmung kann es günstig sein, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die insbesondere benachbarten Ausströmungsöffnungen die gleiche Ausströmungsrichtung aufweisen. Die Ausströmungsöffnungen können dabei z. B. so ausgestaltet sein, dass von dem Ventilator-Temperierungsmodul und dem Induktions-Temperierungsmodul im Wesentlichen zueinander parallele Strömungsvorhänge gebildet werden.
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Bei den vorgenannten Ausgestaltungen sind das Ventilator-Temperierungsmodul und das Induktions-Temperierungsmodul vorzugsweise sowohl einzeln, d.h. unabhängig voneinander, als auch zusammen betreibbar. Insbesondere sind die Module strömungstechnisch voneinander separiert, so dass eine unabhängige Einstellung der Betriebsparameter der jeweiligen Module erfolgen kann.
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In einem nicht beanspruchten Verfahren zum Klimatisieren eines Raumes mittels eines Lüftungsgerätes mit wenigstens einem Wärmetauscher oder Konvektor wird wenigstens ein erster Raumluftstrom mit wenigstens einem Ventilator angesaugt und zur Temperierung an dem Wärmetauscher oder Konvektor vorbeigeführt und in einem ersten Zuluftstrom an den Raum abgegeben. Weiter wird die Strömung eines Primärluftstromes zur Erzeugung einer Saugwirkung genutzt, um wenigstens einen weiteren Raumluftstrom anzusaugen und mit dem Primärluftstrom zu einem Mischluftstrom zu vereinigen, der an den Raum als Zuluftstrom abgegeben wird. Hierbei werden der Primärluftstrom, der weitere Raumluftstrom und/oder der Mischluftstrom zur Temperierung an dem wenigstens einen Wärmetauscher oder Konvektor oder an einem weiteren Wärmetauscher oder Konvektor vorbeigeführt. Die Erzeugung der Saugwirkung erfolgt vorzugsweise passiv, wobei der dem Primärluftstrom, z. B. Frischluft, innewohnende Impuls genutzt wird. Statt des ersten und/oder zweiten Raumluftstromes kann über den Ventilator bzw. nach dem Induktions-Prinzip auch oder zusätzlich Außenluft zugeführt werden. Vorzugsweise handelt es sich jedoch um Raumluft. Dadurch kann die Temperierung des Primärluftstromes, welcher bspw. in erster Linie zur Frischluftversorgung dient, durch den weiteren Raumluftstrom und/oder durch den Wärmetauscher erfolgen.
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Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die zu temperierende Luftströme an dem selben Wärmetauscher oder Konvektor, insbesondere auf verschiedenen Seiten, vorbeigeführt werden. Für einen effizienten Betrieb des Lüftungsgerätes ist es günstig, wenn das Verhältnis von erstem und zweiten Zuluftstrom in den Raum in Abhängigkeit wenigstens eines Umgebungsparameters eingestellt wird. Als Verhältnis der beiden Zuluftströme ist insbesondere das Verhältnis der jeweiligen Luftmassenströme zu verstehen. Vorteilhafterweise kann je nach Umgebungsbedingungen bzw. vom Nutzer gewünschten Anwendungsprofil wahlweise der erste und/oder der zweite Zuluftstrom in den Raum vollständig aktiviert oder vollständig deaktiviert oder stufenlos auf einen anderen Wert eingestellt werden. Beispielsweise kann zur Erzielung einer hohen Leistung, insbesondere zur Vorkonditionierung eines Raumes, der zweite Zuluftstrom nahezu deaktiviert werden, so dass die Temperierung des Raumes hauptsächlich durch den ersten Zuluftstrom bewirkt wird. Andererseits kann, insbesondere wenn lediglich geringere Lüftungsleistungen abgefordert werden sollen, der erste Zuluftstrom zumindest nahezu deaktiviert werden, wogegen der zweite Zuluftstrom zur geräuscharmen Lüftung bzw. Temperierung des Raumes genutzt wird.
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Zur Verbesserung des Komforts lassen sich der erste und der zweite Zuluftstrom in Abhängigkeit der Tages- oder Jahreszeit steuern. Insbesondere kann auch eine Steuerung in Abhängigkeit der Temperaturdifferenz zwischen dem Raum und der Umgebung oder alleine anhand der Außentemperatur vorgenommen werden. Beispielsweise kann während der Nachtzeit auf die mit einem lediglich äußerst geringen Geräuschpegel behaftete Induktions-Temperierung zurückgegriffen werden, während zur Tageszeit verstärkt das Ventilator-Temperierungsmodul zum Einsatz kommt. Außerdem kann beispielsweise das Ventilator-Temperierungsmodul verstärkt zum Einsatz kommen, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen der Außenluft, d. h. dem Primärluftstrom, und der Innenluft, d. h. dem ersten Raumluftstrom, einen bestimmten Schwellwert überschreitet. Z. B. kommt das Ventilator-Temperierungsmodul verstärkt im Winter und das Induktions-Temperierungsmodul verstärkt im Sommer zum Einsatz.
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Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Erzeugung des ersten und/oder des zweiten Zuluftstromes in Abhängigkeit eines Umgebungsgeräuschpegels gesteuert wird. Beispielsweise kann das Lüftungsgerät selbsttätig erkennen, ob - beispielsweise nachts - ein geringer Geräuschpegel vorliegt und daher auf einen möglichst leisen Betrieb umschalten, nämlich auf einen Betrieb im Wesentlichen mit dem zweiten Zuluftstrom aus dem Induktions-Temperierungsmodul. Andererseits kann, wenn ein höherer Geräuschpegel erkannt wird, ein weniger geräuscharmer Betrieb gewählt werden, beispielsweise durch verstärkten Einsatz des ersten Zuluftstromes aus dem Ventilator-Temperierungsmodul.
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Für eine möglichst verwirbelungsarme Luftumwälzung kann es günstig sein, wenn gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens der erste und der zweite Zuluftstrom in der gleichen Strömungsrichtung aus dem Lüftungsgerät heraustreten. Dabei wird es bevorzugt, wenn beide Zuluftströme in den Raum zumindest näherungsweise die gleiche Strömungsgeschwindigkeit aufweisen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung schematisch und beispielhaft erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die dort dargestellten Merkmalskombinationen beschränkt. Vielmehr können in der Beschreibung und/oder den Figuren dargestellte Merkmale, jeweils einzeln oder in Kombination und unabhängig von deren Rückbeziehung in den Patentansprüchen, erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
- 1 im Querschnitt ein Lüftungsgerät nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
- 2 eine Draufsicht auf das in der 1 dargestellte Lüftungsgerät,
- 3 eine Draufsicht auf ein Lüftungsgerät nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
- 4 im Querschnitt entlang der Linie A-A das in 3 gezeigte Lüftungsgerät, und
- 5 im Querschnitt entlang der Linie B-B das in 3 gezeigte Lüftungsgerät.
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Das Lüftungsgerät 1 weist in einem gemeinsamen Gehäuse 2 einen im Wesentlichen durch mehrere Rohre 3 gebildeten Wärmetauscher 4 auf. Zur Ansaugung eines ersten Raumluftstromes 5 aus einem zu temperierenden Raum ist eine Ansaugöffnung 6 in der Gehäuseoberseite 7 angeordnet.
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Dieser erste Raumluftstrom 5 passiert den Wärmetauscher 4 in Folge der Sogwirkung eines Ventilators 8, wodurch der erste Raumluftstrom 5 temperiert wird. Zur Temperierung werden die Rohre 3 von einem geeigneten Wärmetauscherfluid durchströmt. Auf diese Weise kann je nach Bedarf eine Heizung oder eine Kühlung des ersten Raumluftstromes 5 erfolgen.
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Die auf diese Weise temperierte Luft verlässt das Gehäuse 2 bzw. das Lüftungsgerät 1 als erster Zuluftstrom 9 durch eine erste Ausströmungsöffnung 10 in den Raum. Der Ventilator 8, der Wärmetauscher 4 sowie die erste Ausströmungsöffnung 10 sind in einem Ventilator-Temperierungsmodul 11 zusammengefasst.
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Unter dem Ventilator-Temperierungsmodul 11 ist ein Induktions-Temperierungsmodul 12 angeordnet, welches von einem Primärluftstrom 13 gespeist wird. Dieser Primärluftstrom, bspw. Frischluft, durchströmt eine Ejektordüse 14, so dass in einem stromabwärts folgenden Rohrabschnitt 15 ein Unterdruck erzeugt wird. Dieser bewirkt, dass ein weiterer Raumluftstrom 16 durch den Wärmetauscher 4 bzw. an diesem vorbei in den Rohrabschnitt 15 eingesaugt wird. Dabei wird der weitere Raumluftstrom 16 mit dem Primärluftstrom 13 vermischt und durch den Wärmetauscher 4 temperiert. Der weitere Raumluftstrom 16 und der Primärluftstrom 13 werden in dem Rohrabschnitt 15 zu einem Mischluftstrom 17 vereinigt, der als zweiter Zuluftstrom 18 aus einer zweiten Ausströmungsöffnung 19 aus dem Lüftungsgerät 1 austritt. In einer nicht dargestellten Variante kann auch vorgesehen sein, dass der Mischluftstrom 17 durch den Wärmetauscher 4 geleitet wird. Im vorliegenden Fall durchtritt lediglich der durch den weiteren Raumluftstrom 16 gebildete Anteil des Mischluftstroms 17 den Wärmetauscher 4.
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Der Primärluftstrom 13 wird dabei von der Außenseite 20 einer schematisch dargestellten Gebäudewand 21 in das Lüftungsgerät 1 geführt. Zur Erzeugung der Sogwirkung hinter der Ejektordüse 14 dient ausschließlich der Impuls der Primärluftströmung 13. Auf diese Weise kann eine sehr leise, passive Belüftung mittels des Lüftungsgerätes 1 erfolgen. Das Lüftungsgerät nach 1 ist als Unterflur-Lüftungsgerät ausgestaltet, was durch das ansatzweise angedeutete Fußbodenniveau 22 zum Ausdruck kommt.
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Wie aus der 2 ersichtlich, sind die erste Ausströmungsöffnung 10 des Ventilator-Temperierungsmoduls und die zweite Austrittsöffnung 19 des Induktions-Temperierungsmoduls benachbart zueinander an der Oberseite 23 des Lüftungsgerätes 1 angeordnet. Die Ansaugöffnung 6 ist durch ein Lüftungsgitter 24 abgedeckt.
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Bei der in den 1 und 2 gezeigten Ausgestaltung des Lüftungsgerätes 1 ist der Wärmetauscher 4 zwischen dem Induktions-Temperierungsmodul 12 und dem darüber vorgesehenen Ventilator-Temperierungsmodul 11 angeordnet, wobei beide Module zur Temperierung des ersten und des zweiten Zuluftstromes 9 bzw. 18 jeweils den Wärmetauscher 4 nutzen.
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Eine alternative Ausgestaltung ist in den 3, 4 und 5 dargestellt. Wie aus der Draufsicht gemäß 3 ersichtlich ist, weist das Lüftungsgerät 1 ein Ventilator-Temperierungsmodul 11, benachbart dazu ein Induktions-Temperierungsmodul 12 und benachbart zu diesem ein weiteres Ventilator-Temperierungsmodul 11a auf, die in Reihe längs eines gemeinsamen Wärmetauschers 4 angeordnet sind. Darüber hinaus sind die Module 11, 11a und 12 strömungstechnisch voneinander separiert. Dies ist auch anhand der getrennten ersten Ausströmungsöffnungen 10, 10a und der zweiten Ausströmungsöffnung 19 ersichtlich. Die Ausströmungsrichtung liegt dabei im Wesentlichen senkrecht zu einer Gehäuseoberseite 7, d. h. in etwa senkrecht zur Zeichenebene.
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Wie die Querschnittsansicht nach 4 zeigt, kann ein erster Raumluftstrom 5 mit dem Ventilator 8 durch den Wärmetauscher 4 in das Lüftungsgerät 1 eingesaugt werden, um dort temperiert zu werden. Nach der Temperierung verlässt ein erster Zuluftstrom 9 das Lüftungsgerät 1 durch die erste Ausströmungsöffnung 10 in den Raum. Ein Schnitt durch das in der 3 dargestellte Induktions-Temperierungsmodul 12 entlang der Linie B-B ist in 5 dargestellt. Die Einströmung eines weiteren Raumluftstromes 16 erfolgt etwa in gleicher Weise wie bei dem Ventilator-Temperierungsmodul gemäß der 4 durch eine Ansaugöffnung 6. Die Sogwirkung wird jedoch mittels eines Primärluftstromes 13 erzielt, welcher durch die Ejektordüse 14 hindurch tritt und dabei hinter der Ejektordüse 14 einen Unterdruck erzeugt. Dadurch wird der weitere Raumluftstrom 16 durch den Wärmetauscher 4 hindurchgeführt und temperiert, wonach dieser durch eine zweite Ausströmungsöffnung 19 nach Bildung eines Mischluftstromes 17 aus dem Primärluftstrom 13 und dem Raumluftstrom 16 als zweiter Zuluftstrom 18 wieder aus dem Lüftungsgerät 1 austritt.
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Zur Einstellung der Zuluftströme 9 und 18 ist die Drehzahl des Ventilators 8 z. B. über eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung veränderbar und/oder es können in den Figuren nicht dargestellte Klappen in dem Gerät vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lüftungsgerät
- 2
- Gehäuse
- 3
- Rohre
- 4
- Wärmetauscher
- 5
- erster Raumluftstrom
- 6
- Ansaugöffnung
- 7
- Gehäuseoberseite
- 8
- Ventilator
- 9
- erster Zuluftstrom
- 10, 10a
- erste Ausströmungsöffnung
- 11, 11a
- Ventilator-Temperierungsmodul
- 12
- Induktions-Temperierungsmodul
- 13
- Primärluftstrom
- 14
- Ejektordüse
- 15
- Rohrabschnitt
- 16
- weiterer Raumluftstrom
- 17
- Mischluftstrom
- 18
- zweiter Zuluftstrom
- 19
- zweite Ausströmungsöffnung / zweite Austrittsöffnung
- 20
- Außenseite
- 21
- Gebäudewand
- 22
- Fußbodenniveau
- 23
- Oberseite
- 24
- Lüftungsgitter
- 25
- seitlicher Bereich des Wärmetauschers
