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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Luftaustausch in Räumen von Gebäuden, insbesondere Wohnräumen, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1, eine entsprechende Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 6 und eine elektronische Regelung für eine solche Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 9.
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Im vorliegenden Fall geht es um den Luftaustausch in Gebäuden. Gebäude können Wohngebäude, Bürogebäude und alle Arten von sonstigen Gebäuden sein. Die Erfindung bezieht sich auf Gebäude insgesamt, aber auch auf Wohnungen oder Abschnitte in Gebäuden oder einzelne Räume in Gebäuden. Wird im Folgenden der Begriff ”Raum” oder ”Gebäude” genannt, so sind jeweils die weitesten Begriffsbestimmungen zugrunde zu legen.
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Um Wärmeverluste zu vermeiden werden moderne Gebäude mit einer dichten äußeren Gebäudehülle ausgeführt. Dadurch ist es erforderlich, mit gezielten Verfahren zu dem lebensnotwendigen Luftaustausch in Räumen von Gebäuden, insbesondere in Wohnräumen, zu gelangen. Typischerweise wird verbrauchte Raumluft als Abluft über Abluftleitungen aus den verschiedenen Räumen des Gebäudes abgezogen, und zwar mittels eines Abluftgebläses, das die abgezogene, verbrauchte Raumluft als Fortluft nach außen in die Umgebungsatmosphäre bläst. Gleichzeitig ist es erforderlich, entsprechend Zuluft aus der Umgebungsatmosphäre in das Innere des Gebäudes einzubringen. Dazu saugt mindestens ein Zuluftgebläse Frischluft von außen an und verteilt diese von außen angesaugte Frischluft als Zuluft über Zuluftleitungen in die verschiedenen Räume des Gebäudes.
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Normalerweise werden sowohl die Abluft als auch die Zuluft über einen Wärmetauscher geführt, der die in der warmen Abluft enthaltene Wärme auf die eintretende kalte Außenluft und damit auf die Zuluft überträgt. Die Außenluft wird also vor dem Eintritt in die Räume des Gebäudes aufgewärmt, während die warme Abluft aus dem Gebäude abgekühlt und erst dann als Fortluft in die Umgebungsatmosphäre geblasen wird.
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Im Rahmen der Erfindung wird von mindestens einem Abluftgebläse und mindestens einem Zuluftgebläse gesprochen. Im Folgenden wird die Erfindung jeweils mit Bezug auf ein Abluftgebläse und ein Zuluftgebläse erläutert. Es versteht sich, dass in jedem Fall auch mehrere Abluftgebläse und/oder Zuluftgebläse vorhanden sein können. Das hängt von der Größe des Gebäudes und weiteren Faktoren ab. In gleicher Weise ist von Abluftleitung und Zuluftleitung die Rede, wobei auch hier natürlich normalerweise eine Vielzahl von in unterschiedliche Räume eines Gebäudes verlaufende Zuluftleitungen und aus unterschiedlichen Räumen eines Gebäudes verlaufende Abluftleitungen vorhanden sein werden.
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Ausgangspunkt für die Lehre der vorliegenden Patentanmeldung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung der zuvor beschriebenen Art, in seiner grundsätzlichen Struktur beschrieben in der
DE 20 2007 012 044 U1 .
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Normalerweise werden das Abluftgebläse und das Zuluftgebläse bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Luftaustausch in Gebäuden von einer elektronischen Regelung geregelt. Normalerweise befinden sich nämlich in den Leitungen Filter, um die von außen einströmende Luft ebenso wie die von innen nach außen strömende Luft von Verschmutzungen zu befreien. Diese Filter setzen sich im Laufe der Zeit zu und dann muss die Regelung die Leistung der Gebläse anpassen. Schließlich muss die Regelung bei kompletter Verstopfung der Filter anzeigen, dass eine Filterwartung zu erfolgen hat, weil die Gebläse nicht mehr wirken.
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Der Erfindung liegt nun das Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung sowie eine elektronische Regelung zum Luftaustausch in Räumen von Gebäuden, insbesondere Wohnräumen, anzugeben, bei dem die Umstände in modernen, weitestgehend luftdicht ausgeführten Gebäuden noch besser berücksichtigt werden als bisher.
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Die zuvor aufgezeigte Problemstellung ist bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
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Auch bei modernen Gebäuden gibt es immer gewisse Leckagen. Diese können größer oder kleiner sein. Beispielsweise besteht eine große Leckage dann, wenn jemand im Gebäude ein Fenster teilweise geöffnet hat. Auch gibt es moderne Fenster, die bei eigentlich geschlossener Stellung einen minimalen Luftaustausch mit der Umgebungsatmosphäre ermöglichen, also eine konstruktiv eingeplante Leckage haben. Laufen das Abluftgebläse und das Zuluftgebläse konstant durch, so kommt es systembedingt zu einer Differenz zwischen dem Innen-Luftdruck und dem Außen-Luftdruck. Durch die vorhandenen Leckstellen führt eine solche Druckdifferenz zu Wärmeverlusten. Auch aus bauphysikalischer Sicht ist eine Luftströmung von warmer Innenraumluft nach außen problematisch, da diese dann an Stellen kondensieren kann, die zu Bauschäden führen können.
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Erfindungsgemäß wird das aufgezeigte Problem dadurch gelöst, dass mittels der elektronischen Regelung durch Beeinflussung des Fördervolumens des Abluftgebläses und/oder des Fördervolumens des Zuluftgebläses und/oder der Strömungsquerschnitte der Luftströme in den Abluftleitungen und/oder den Zuluftleitungen letztlich der Innen-Luftdruck im Wesentlichen auf den Außen-Luftdruck geregelt wird. Durch die erfindungsgemäße automatische Druckausgleichsregelung mittels gezielt unterschiedlicher Fördervolumina des Abluftgebläses und des Zuluftgebläses bzw. mittels gezielt unterschiedlicher Strömungswiderstände in den entsprechenden Leitungen, werden die Wärmeverluste durch Leckagen minimiert.
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Erfindungsgemäß ist es besonders bevorzugt, wenn von vorneherein ein Differenzdruck zwischen Innen-Luftdruck und Außen-Luftdruck ermittelt wird, der dann auf den Wert Null hin geregelt wird. Den Differenzdruck kann man auch pneumatisch unmittelbar ermitteln, indem über entsprechende Leitungen ein Differenzdrucksensor sowohl vom Innen-Luftdruck als auch vom Außen-Luftdruck beaufschlagt wird.
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Wenn im vorliegenden Fall von einer dauernden Messung des Außen-Luftdruckes und des Innen-Luftdruckes die Rede ist, so heißt das nicht unbedingt, dass es sich um eine kontinuierliche, also nicht unterbrochene Messung handelt. Vielmehr kann die Messung auch mit Abständen, und zwar sowohl mit immer gleichen Zeitabständen, als auch mit unterschiedlichen Zeitabständen erfolgen. Beispielsweise kann man dann, wenn sich ein stabiler Zustand eingestellt hat und mehrere Male hintereinander praktisch keine Veränderung der Druckdifferenz ermittelt worden ist, die Messintervalle automatisch vergrößern. Man kann sie dann mittels der Regelung anschließend wieder verringern, wenn stärkere Änderungen festgestellt werden. Wichtig ist nur, dass nicht nur eine einmalige, punktuelle Messung des Differenzdruckes erfolgt, sondern dass die Regelung im weitesten Sinne dauernd arbeitet.
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Wird ein Gebäude im Winter beheizt, so entsteht im Gebäude durch aufsteigende warme Luft in dem oberen Bereich eines Raumes bzw. in dem oberen Bereich des Gebäudes insgesamt ein höherer Innen-Luftdruck als in den unteren, kühleren Bereichen des Gebäudes.
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In Leckagen im oberen Bereich des Gebäudes entweicht die warme Luft nach außen und kalte Frischluft strömt durch Leckagen im unteren Bereich des Gebäudes nach. Hier kann die Lehre der Erfindung dadurch Abhilfe schaffen, dass die Messung des Innen-Luftdruckes an verschiedenen Stellen im Gebäude erfolgt und die Regelung eine differenzierte Einstellung der Luftströme erreicht. Man kann auf diese Weise unterschiedliche Innendrücke im Gebäude bzw. in einem Raum des Gebäudes gezielt beeinflussen, um möglichst nirgendwo einen Innen-Luftdruck zu erreichen, der höher ist als der Außen-Luftdruck.
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Das erfindungsgemäße Verfahren entwickelt noch eine besondere Qualität bei der Berücksichtigung des Einflusses einer häuslichen Feuerstätte. Bei einer häuslichen Feuerstätte werden die warmen Abgase durch den natürlichen Auftrieb über den Schornstein nach außen befördert. Gleichzeitig muss von außen die gleiche Menge Luft nachströmen. In modernen Gebäuden ist dieses Nachströmen durch natürliche Leckagen eingeschränkt. Dadurch entsteht am Aufstellort der häuslichen Feuerstätte eine erhebliche Druckdifferenz zum Außen-Luftdruck. Auch hier wirkt die erfindungsgemäße elektronische Regelung ausgleichend. Die Abluftanteile des Luftaustausches werden stark verringert, die Zuluftanteile erhöht. Im Extremfall ist vorgesehen, dass die Regelung bei Überschreiten einer bestimmten Grenz-Druckdifferenz zwischen dem Innen-Luftdruck und dem Außen-Luftdruck das Abluftgebläse komplett abschaltet.
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In einem solchen Fall kann auch an passender Stelle im Gebäude bzw. im Raum des Gebäudes eine Warneinrichtung in Wirkung treten.
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In einer Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man bei einer häuslichen Feuerstätte anstatt des Außen-Luftdruckes den Luftdruck im Rauchabzug ermitteln und mit dem Innendruck vergleichen. Durch Anheben des Innendruckes kann man den Rauchabzug der häuslichen Feuerstätte gezielt verbessern. Eine Ermittlung des Druckes im Rauchabzug zum Vergleich mit dem Innen-Luftdruck hat auch Vorteile im Sommer. Der Schornstein ist kälter als die Außenluft. Die Außenluft kühlt sich im Schornstein ab, sinkt herunter und gelangt in das Wohngebäude. Durch einen entsprechenden Druckausgleich durch erhöhten Innen-Luftdruck mittels der erfindungsgemäßen Regelung kann das Problem beseitigt werden.
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Gegenstand der Erfindung ist auch eine entsprechend ausgerüstete Vorrichtung zum Luftaustausch in Räumen von Gebäuden, beschrieben in Anspruch 6 mit bevorzugten Ausgestaltungen und Weiterbildungen in den Ansprüchen 7 und 8.
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Schließlich ist Gegenstand der Erfindung auch eine elektronische Regelung zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, so wie in Anspruch 9 beschrieben. Häufig befinden sich in modernen Gebäuden bereits Vorrichtungen zum Luftaustausch mit Abluftgebläse, Zuluftgebläse und einer Basis-Regelung. Diese kann man gegen die erfindungsgemäße Regelung austauschen, wenn man entsprechende Sensoren für den Innen-Luftdruck und für den Außen-Luftdruck bzw. entsprechende Luftzufuhranschlüsse an passenden Stellen anbringt. Die elektronische Regelung gemäß Anspruch 9 ist also häufig eine Nachrüsteinheit.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektronischen Regelung gemäß Anspruch 9 ist Gegenstand des Anspruchs 10.
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Im Folgenden wird nun die Erfindung anhand einer lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung
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1 in schematischer Darstellung ein Gebäude mit einer Vorrichtung zum Luftaustausch,
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2 ein Blockschaltbild einer elektronischen Regelung innerhalb einer solchen Vorrichtung.
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Dargestellt in 1 ist schematisch ein Gebäude 1. In diesem Gebäude 1 befindet sich ein Abluftgebläse 2. Wie bereits eingangs erwähnt worden ist, können im Rahmen der Erfindung auch mehrere Abluftgebläse 2 vorhanden sein. Mittels des Abluftgebläses 2 wird über mindestens eine Abluftleitung 3 verbrauchte Raumluft, die Abluft 4, aus dem Gebäude 1 abgezogen und nach außen als Fortluft in die Umgebungsatmosphäre geblasen.
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Im Gebäude 1 befindet sich ferner ein Zuluftgebläse 5. Mit diesem wird über Zuluftleitungen 6 Zuluft 7 als Ersatz für die abgezogene Abluft wieder in das Gebäude 1 hinein geblasen.
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In der mindestens einen Abluftleitung 3 und der mindestens einen Zuluftleitung 6 können sich Ventile, Klappen etc. befinden, um die Strömungsquerschnitte der Luftströme zu beeinflussen.
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Schematisch angedeutet ist nun der erfindungsgemäß vorhandene mindestens eine Außen-Luftdruck-Sensor 9 und der erfindungsgemäß vorhandene mindestens eine Innen-Luftdruck-Sensor 10. Die beiden Sensoren 9, 10 sind an die elektronische Regelung 8 angeschlossen. Mittels der elektronischen Regelung 8 wird mit Hilfe der Sensoren 9, 10 der jeweilige Luftdruck dauernd gemessen (wobei der Begriff ”dauernd” in der zuvor erläuterten Weise zu verstehen ist). Aufgrund der gemessenen Druckwerte wird das Fördervolumen des Abluftgebläses 2 und/oder des Zuluftgebläses 5 und/oder die Strömungsquerschnitte der Luftströme durch die mindestens eine Abluftleitung 3 und/oder die mindestens eine Zuluftleitung 6 so geregelt, dass der Innen-Luftdruck im Wesentlichen gleich dem Außen-Luftdruck ist bzw. bleibt.
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Zuvor ist die Ausführungsform der Erfindung mit zwei separaten Luftdruck-Sensoren 9, 10 beschrieben worden. Man kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aber auch die Differenz des Innen-Luftdruckes und des Außen-Luftdruckes unmittelbar als Differenzdruck ermitteln. In diesem Fall befinden sich statt der Sensoren an den entsprechenden Stellen die Eintrittsöffnungen von Luftzufuhranschlüssen, die, beispielsweise als Luftschläuche, zu einem Differenzdrucksensor in der Regelung 8 führen, der den Differenzdruck unmittelbar erfasst. In der Praxis sind es gelegentlich strömungsmechanische Sensoren, beispielsweise mit Durchfluss über eine Restriktionsblende, die als Differenzdrucksensor eingesetzt werden können.
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2 zeigt ein Beispiel einer konkret ausgeführten elektronischen Regelung 8. Diese ist dahingehend besonders ausgestaltet, dass sie in einen die Ermittlung des Differenzdruckes übernehmenden Druckwächter 11 und einen davon getrennten, die eigentliche Regelung übernehmenden Regler 12 aufgeteilt ist. Mittels dieser Regelung 8 wird erreicht, dass die Differenz der gemessenen Werte des Innen-Luftdruckes und des Außen-Luftdruckes als Differenzdruck Δp ermittelt wird und die Regelung auf Δp = 0 erfolgt. Gerade in diesem Ausführungsbeispiel kann man mit entsprechenden Luftzuführanschlüssen für einen Differenzdrucksensor 9, 10 arbeiten.
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Dargestellt ist in der Zeichnung ein Außen-Luftdruck-Sensor 9 und ein Innen-Luftdruck-Sensor 10. Aus den weiter oben erläuterten Gründen kann es sich aber empfehlen, im Gebäude 1 an verschiedenen Stellen den Innen-Luftdruck zu ermitteln. Dazu ist dann vorgesehen, dass die Messung des Innen-Luftdruckes an verschiedenen Stellen im Gebäude 1 erfolgt und die Regelung eine differenzierte Einstellung der Luftströme erreicht. Insbesondere empfiehlt es sich, dass die Messung des Innen-Luftdruckes – jedenfalls auch – in einem oberen Bereich eines Raumes oder eines Gebäudes 1 erfolgt. Gerade letzteres hat Vorteile bei kalter Witterung, insbesondere um Bauschäden durch Kondensatbildung an ungünstigen Orten zu vermeiden.
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Im Zusammenhang mit häuslichen Feuerstätten oder besonders extremen Leckagen empfiehlt es sich, die elektronische Regelung 8 so auszulegen, dass die Regelung bei Überschreiten einer bestimmten Grenz-Druckdifferenz zwischen dem Innen-Luftdruck und dem Außen-Luftdruck das Abluftgebläse 2 komplett abschaltet. Vorzugsweise gibt es dabei auch eine Warnung bei zu hoher Asymmetrie und dadurch nicht mehr erreichbarem Druckausgleich.
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Insgesamt geht es der Lehre der Erfindung darum, durch eine asymmetrische Betriebsweise des Abluftgebläses 2 und des Zuluftgebläses 5 und/oder entsprechender Ventile, Klappen o. dgl. in Abluftleitung 3 und Zuluftleitung 6 zu einer Minimierung des Differenzdruckes zwischen Innen-Luftdruck und Außen-Luftdruck des Gebäudes 1 zu gelangen.
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Dargestellt ist überdies in 1 noch ein Wärmetauscher 13 wie in der Beschreibungseinleitung beschrieben.
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Im Übrigen darf hier auf die Ausführungen im allgemeinen Teil der Beschreibung zur Messung des Luftdruckes im Rauchabzug einer häuslichen Feuerstätte hingewiesen werden. Diesem Aspekt kommt eigenständige erfinderische Bedeutung zu.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202007012044 U1 [0006]
