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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lüftungsleitung für ein Lüftungssystem zur Luftförderung, auf ein Lüftungssystem zur Luftförderung, auf ein Verfahren zum Reinigen einer Lüftungsleitung eines Lüftungssystems zur Luftförderung, auf ein entsprechendes Steuergerät sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
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Leitungen bzw. Röhren von Lüftungsanlagen werden üblicherweise insbesondere mechanisch mittels Robotern gereinigt. Zusätzlich zu durch einen Einsatz solcher Roboter entstehende Anschaffungskosten, die durch für den Robotereinsatz genügend große Rohrsysteme bedingt sein können, sind auch entsprechende regelmäßige Wartungen von Lüftungsanlagen vorzusehen. Die VDI-Norm 6022 beispielsweise verpflichtet Betreiber von Lüftungsanlagen zur regelmäßigen Wartung und Reinigung zur Optimierung des Gesundheitsschutzes und der Anlagensicherheit. Eine mechanische Reinigung, beispielsweise mittels Heiß- und Kaltwasser sowie Dampf-, Hoch- und Niederdruckverfahren, kann einen Lüftungskanal von Staub, toten Insekten, Tieren und dergleichen befreien, aber insbesondere erfolgt üblicherweise keine Desinfektion, sodass weitere gesundheitliche Schäden für Menschen entstehen können. Die VDI-Norm 6038 beispielsweise enthält eine Bewertung von Atemluftinhaltsstoffen, um die Qualität der Atemluft zu bewerten.
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Die
DE 600 23 757 T2 offenbart ein Plasmadesinfektionssystem mit einer Reaktionskammer für die Aufnahme eines zu sterilisierenden Gegenstands.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgeschlagenen Ansatz eine Lüftungsleitung für ein Lüftungssystem zur Luftförderung, ein Lüftungssystem zur Luftförderung, ein Verfahren zum Reinigen einer Lüftungsleitung eines Lüftungssystems zur Luftförderung, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren ausführt, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann insbesondere durch eine spezielle konstruktive Ausgestaltung einer Lüftungsleitung eine integrierte in-situ-Reinigung bzw. in-situ-Desinfektion für in Lüftungsanlagen verbaute Lüftungsleitungen bzw. Röhren ermöglicht werden. Hierbei werden beispielsweise Lüftungskanäle nicht nur für den Transport von Luft verwendet, sondern sind so ausgelegt, dass durch die Anlegung einer elektrischen Spannung zur Reinigung ein Plasma im Innenraum entstehen kann. Hiermit kann auch eine Desinfektion der Leitung realisiert werden. Zur Reinigung kann insbesondere durch eine spezielle Konstruktion der Lüftungsleitung sowie durch zweckspezifische Lüftungssystemkomponenten eine Gasentladung mit Plasmaerzeugung ermöglicht werden.
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Vorteilhafterweise ermöglichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Reinigung einer Lüftungsleitung im verbauten Zustand derselben, insbesondere eine in-situ-Reinigung von Lüftungskanälen im Sinne einer Desinfektion. Somit können Lüftungsleitungen insbesondere in der Verwendungsposition sowie im Verwendungszustand ohne Ausbau derselben gereinigt werden. Dabei kann auch beispielsweise eine Abtötung von Bakterien, Viren und Schimmelpilzen zur Optimierung des Gesundheitsschutzes und der Anlagensicherheit erreicht werden. Es können auch komplizierte Leitungsgeometrien gereinigt werden und es ist z. B. eine automatische Reinigung in definierbaren Intervallen möglich.
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Der hier vorgeschlagene Ansatz schafft eine Lüftungsleitung für ein Lüftungssystem zur Luftförderung, wobei die Lüftungsleitung folgende Merkmale aufweist:
eine Außenelektrode, die als ein Wandkörper der Lüftungsleitung ausgeformt ist; und
eine Innenelektrode, die in einem von der Außenelektrode umschlossenen Innenraum der Lüftungsleitung anordenbar oder angeordnet ist, wobei durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der Innenelektrode und der Außenelektrode eine Gasentladung bewirkbar ist, um ein Plasma zum Reinigen der Lüftungsleitung in einem verbauten Zustand zu erzeugen.
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Die Lüftungsleitung kann eine Röhre, ein Rohr, eine Rohrleitung, einen Kanal oder dergleichen zur Luftförderung aufweisen. Die Lüftungsleitung kann ein rundes, ovales oder eckiges Querschnittsprofil aufweisen. Die Lüftungsleitung mit kann den Wandkörper aufweisen, der den Innenraum der Lüftungsleitung umschließt. In dem Innenraum der Lüftungsleitung kann ein Gasstrom und/oder Luftstrom führbar sein. Der Wandkörper der Lüftungsleitung kann aus einem Metall ausgeformt sein. Der Wandkörper der Lüftungsleitung kann die Außenelektrode repräsentieren. Die Außenelektrode kann den Wandkörper der Lüftungsleitung aufweisen. Die Außenelektrode kann ein elektrisch leitfähiges Material aufweisen. Die Innenelektrode kann ein elektrisch leitfähiges Material, insbesondere ein Metall aufweisen. Die Innenelektrode kann in dem Innenraum der Lüftungsleitung in einem Abstand von der Außenelektrode bzw. dem Wandkörper der Lüftungsleitung anordenbar oder angeordnet sein. Somit ist zwischen der Innenelektrode und der Außenelektrode im Innenraum der Lüftungsleitung ein Zwischenraum vorgesehen. Bei der elektrischen Spannung, die zwischen der Innenelektrode und der Außenelektrode anlegbar ist, kann es sich um eine Hochspannung handeln. Unter Hochspannung kann eine Spannung verstanden werden, die einen Spannungswert von über 1000 V aufweist. Bei angelegter elektrischer Spannung kann die Innenelektrode auf einem ersten elektrischen Potenzial liegen und kann die Außenelektrode auf einem zweiten elektrischen Potenzial liegen. Bei dem elektrischen Potenzial der Außenelektrode kann es sich um ein Massepotenzial handeln. Für den Fall, dass die Spannung funktionsbedingt auf der Außenelektrode liegen soll, ist eine Isolierung/Ummantelung des Rohres notwendig, um den entsprechenden Berührungsschutz zu gewährleisten.
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Insbesondere kann eine Erdungseinrichtung zum Erden der Außenelektrode vorgesehen sein. Die Außenelektrode, bzw. der Wandkörper, ist somit erdbar bzw. geerdet und dadurch für Personen, z. B. Anwender, sicher und unbedenklich.
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Auch kann die Innenelektrode mit einem Dielektrikum umhüllt sein. Insbesondere kann die Innenelektrode einen mit einem Dielektrikum ummantelten Metalldraht aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine stille elektrische Entladung bzw. dielektrische Barriereentladung als Gasentladung erzeugbar ist, wobei ein Gasvolumen oder Luftvolumen zwischen der dielektrisch umhüllten Innenelektrode und der Außenelektrode mittels geeigneter elektrischer Spannung bzw. Feldstärke vorteilhaft ionisiert bzw. in einen Plasmazustand überführt werden kann.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Lüftungssystem zur Luftförderung, das folgende Merkmale aufweist:
zumindest eine vorstehend genannte Lüftungsleitung; und
eine Hochspannungsquelle, die mit der Innenelektrode der Lüftungsleitung elektrisch verbindbar oder verbunden ist, um die elektrische Spannung zwischen der Innenelektrode und der Außenelektrode anzulegen.
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Das Lüftungssystem kann in Verbindung mit der vorstehend genannten Lüftungsleitung vorteilhaft eingesetzt werden, um eine Reinigung der Lüftungsleitung zu erzielen. Hierbei ist die in dem Innenraum der Lüftungsleitung integrierbare oder integrierte Innenelektrode mit Hochspannung versorgbar, um die Gasentladung im Innenraum zu bewirken.
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Ferner kann eine Gasversorgungseinrichtung vorgesehen sein, die ausgebildet ist, um zumindest ein Gas zur Plasmaerzeugung in dem Innenraum der Lüftungsleitung bereitzustellen. Die Gasversorgungseinrichtung kann ausgebildet sein, um ein Gas oder ein Gasgemisch aus mehreren Gasen in den Innenraum der Lüftungsleitung einzuleiten. Bei dem zumindest einen Gas kann es sich insbesondere um Sauerstoff handeln. Die Gasversorgungseinrichtung kann ausgebildet sein, um das zumindest eine Gas in einem definierbaren Verhältnis zu der geförderten Luft einzuleiten. Somit kann je nach Anwendung des Lüftungssystems nicht nur Luft gefördert, sondern zusätzlich oder alternativ zu Luft auch mittels der Gasversorgungseinrichtung bereitgestellte Gase wie Sauerstoff zur Plasmaerzeugung genutzt werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass insbesondere aufgrund einer Ozonbildung im Falle einer Plasmaerzeugung nach Einleitung von Sauerstoff in den Innenraum der Lüftungsleitung eine weiter verbesserte Reinigungswirkung erreicht werden kann. Somit ist mittels des Lüftungssystems, insbesondere mittels der Hochspannungsquelle und der Gasversorgungseinrichtung desselben, eine besonders vorteilhafte Reinigung der Lüftungsleitung ermöglicht. Die Gasversorgung kann auch durch das Innenrohr erfolgen. Das Innenrohr sollte dann entsprechend „angebohrt“ werden um die Gasauslässe zu bilden.
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Zudem kann eine Gassensoreinrichtung zum Erfassen von Stoffen im Innenraum der Lüftungsleitung vorgesehen sein. Dabei kann zumindest ein Erfassungselement der Gassensoreinrichtung in dem Innenraum der Lüftungsleitung angeordnet sein. Mittels der Gassensoreinrichtung können insbesondere Schadstoffe bei unsachgemäßer Nutzung des Lüftungssystems detektiert werden. Somit kann ein sicherer Betrieb des Lüftungssystems erreicht werden. Auch für die Ozondetektion ist z. B. vor Öffnen des Systems vor Reparaturen möglich.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft auch ein Verfahren zum Reinigen einer Lüftungsleitung eines vorstehend genannten Lüftungssystems zur Luftförderung, wobei das Verfahren folgenden Schritt aufweist:
Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der Innenelektrode und der Außenelektrode der Lüftungsleitung, um bei einer aufgrund der Spannung bewirkten Gasentladung ein Plasma zum Reinigen der Lüftungsleitung in einem verbauten Zustand zu erzeugen.
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Das Verfahren kann in Verbindung mit dem vorstehend genannten Lüftungssystem mit der vorstehend genannten Lüftungsleitung vorteilhaft ausgeführt werden, um eine Reinigung der Lüftungsleitung zu erzielen. Somit ist die vorstehend genannte Lüftungsleitung bzw. das vorstehend genannte Lüftungssystem in Verbindung mit dem Verfahren vorteilhaft einsetzbar.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um den Schritt des vorstehend genannten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Reinigungssignale, z. B. Sensorsignale und/oder Benutzereingabesignale, verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt, insbesondere Ansteuersignale an die Hochspannungsquelle des Lüftungssystems. Das Steuergerät kann ausgebildet sein, um mittels wiederholter Ausführung des Verfahrens z. B. in vordefinierten Zeitabständen eine automatische, planbare Reinigung bzw. Desinfektion von Lüftungsleitungen zu bewirken. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Für große Lüftungssysteme sollte die Desinfektion günstigerweise in Abschnitten erfolgen, sodass die Innenelektrode abschnittsweise schaltbar gemacht werden kann, und durch das Steuergerät und/oder die entsprechende Software geschaltet werden kann oder zu bedienen ist.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programmprodukt auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Der hier vorgestellte Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Lüftungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Lüftungssystems 100 zur Luftförderung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Lüftungssystem 100 weist lediglich beispielhaft eine Lüftungsleitung 110 auf, die eine Außenelektrode 112, eine Erdungseinrichtung 114 und eine Innenelektrode 116 aufweist. Mittels beispielhaft vier Pfeilen ist eine Gasströmungsrichtung A, insbesondere eine Luftströmungsrichtung, in der Lüftungsleitung 110 symbolhaft dargestellt. Das Lüftungssystem 100 weist ferner eine Hochspannungsquelle 120, eine Gasversorgungseinrichtung 130, mittels derer zumindest ein Gas entlang einer Gaszufuhrrichtung B in die Lüftungsleitung 110 zuführbar ist, eine Gassensoreinrichtung 140 und ein Steuergerät 150 auf. In 1 ist lediglich beispielhaft ein Teilabschnitt der Lüftungsleitung 110 gezeigt.
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Die Lüftungsleitung 110 weist die Außenelektrode 112 auf, die als ein Wandelement der Lüftungsleitung 110 ausgeformt ist. Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist das Wandelement ein rundes Querschnittsprofil auf. Die Außenelektrode 112 ist mittels der Erdungseinrichtung 114 geerdet, die mit der Außenelektrode 112 elektrisch verbunden ist. Die Außenelektrode 112 bzw. das Wandelement umgibt oder umschließt einen Innenraum der Lüftungsleitung 110. In dem Innenraum ist die Innenelektrode 116 angeordnet. Die Innenelektrode 116 erstreckt sich entlang einer Mittelachse bzw. Längserstreckungsachse der Außenelektrode 112 bzw. des Wandelements der Lüftungsleitung 110. Die Innenelektrode 116 ist von der Außenelektrode 112 beabstandet angeordnet. Bei der Innenelektrode handelt es sich beispielsweise um einen Metalldraht, der optional mit einem Dielektrikum umhüllbar oder umhüllt ist. Die Lüftungsleitung 110 ist ausgebildet, um Luft und gegebenenfalls zumindest ein Gas von der Gasversorgungseinrichtung 130 entlang der Gasströmungsrichtung A strömen zu lassen bzw. zu fördern.
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Die Hochspannungsquelle 120 ist mit der Innenelektrode 116 der Lüftungsleitung 110 elektrisch verbunden. Die Hochspannungsquelle 120 ist ausgebildet, um eine elektrische Spannung zwischen der Innenelektrode 116 und der Außenelektrode 112 der Lüftungsleitung 110 zu erzeugen. Durch das Anlegen der elektrischen Spannung zwischen der Innenelektrode 116 und der Außenelektrode 112 ist eine Gasentladung bewirkbar, um ein Plasma zum Reinigen der Lüftungsleitung 110 zu erzeugen. Bei der elektrischen Spannung handelt es sich beispielsweise um eine Wechselspannung, mittels derer eine geeignete Feldstärke für die Gasentladung bewirkt wird. die Reinigung erfolgt hierbei insbesondere in einem verbauten Zustand der Lüftungsleitung 110.
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Die Gasversorgungseinrichtung 130 ist angeordnet und ausgebildet, um zumindest ein Gas zur Plasmaerzeugung in dem Innenraum der Lüftungsleitung 110 bereitzustellen. Die Gasversorgungseinrichtung 130 ist ausgebildet, um ein Gas oder ein Gasgemisch aus mehreren Gasen in den Innenraum der Lüftungsleitung 110 entlang der Gaszufuhrrichtung B einzuleiten. Bei dem zumindest einen Gas handelt es sich insbesondere um Sauerstoff.
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Die Gassensoreinrichtung 140 ist ausgebildet, um Gase bzw. Stoffe im Innenraum der Lüftungsleitung 110 zu erfassen. Dabei ist zumindest ein Erfassungselement der Gassensoreinrichtung 140 in dem Innenraum der Lüftungsleitung 110 angeordnet. Mittels der Gassensoreinrichtung 140 sind insbesondere Schadstoffe bei unsachgemäßer Nutzung des Lüftungssystems 100 detektierbar.
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Das Steuergerät 150 ist mit der Hochspannungsquelle 120 elektrisch verbunden. Bei dem Steuergerät 150 handelt es sich beispielsweise um eine geeignete sogenannte ECU (engl. Electronic Control Unit). Mittels des Steuergerätes 150 ist die Hochspannungsquelle 120 ansteuerbar, um die elektrische Spannung zwischen der Innenelektrode 116 und der Außenelektrode 112 anzulegen, um die Gasentladung und somit das Plasma zum Reinigen der Lüftungsleitung 110 zu erzeugen. Hierbei ist das Steuergerät 150 beispielsweise auch ausgebildet, um eine automatische Reinigung bzw. Desinfektion der Lüftungsleitung 110 zu bewirken, die optional auch planbar und/oder regelmäßig ausführbar ist.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 200 ist zum Reinigen einer Lüftungsleitung eines Lüftungssystems zur Luftförderung, wie der Lüftungsleitung des Lüftungssystems aus 1 vorgesehen. Dabei weist das Lüftungssystem zumindest eine Lüftungsleitung auf, die eine Außenelektrode, die als ein Wandkörper der Lüftungsleitung ausgeformt ist, und eine Innenelektrode aufweist, die in einem von der Außenelektrode umschlossenen Innenraum der Lüftungsleitung anordenbar oder angeordnet ist. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der Innenelektrode und der Außenelektrode ist eine Gasentladung bewirkbar, um ein Plasma zum Reinigen der Lüftungsleitung in einem verbauten Zustand zu erzeugen. Ferner weist das Lüftungssystem eine Hochspannungsquelle auf, die mit der Innenelektrode der Lüftungsleitung elektrisch verbindbar oder verbunden ist, um die elektrische Spannung zwischen der Innenelektrode und der Außenelektrode anzulegen.
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Das Verfahren 200 weist einen Schritt des Einlesens 210 eines Reinigungssignals auf, das eine durchzuführende Reinigung der zumindest einen Lüftungsleitung angibt. Bei dem Reinigungssignal handelt es sich beispielsweise um ein Sensorsignal und/oder ein Benutzereingabesignal. Auch weist das Verfahren 200 einen Schritt des Anlegens 220 einer elektrischen Spannung zwischen der Innenelektrode und der Außenelektrode der Lüftungsleitung auf, um bei einer aufgrund der Spannung bewirkten Gasentladung ein Plasma zum Reinigen der Lüftungsleitung in einem verbauten Zustand zu erzeugen. Der Schritt des Anlegens 220 wird beispielhaft ansprechend auf das eingelesene Reinigungssignal ausgeführt.
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Dabei ist das Verfahren 200 in Verbindung mit dem Lüftungssystem aus 1, insbesondere der Lüftungsleitung, der Hochspannungsquelle und dem Steuergerät des Lüftungssystems aus 1 vorteilhaft ausführbar.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt ausgeführt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- VDI-Norm 6022 [0002]
- VDI-Norm 6038 [0002]
