DE102013103302A1

DE102013103302A1 - Vorrichtung zur Unterstützung beim Lüften

Info

Publication number: DE102013103302A1
Application number: DE102013103302.4A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: SCHROECKER, RAINER, DE
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2014-10-09
Anticipated expiration: 2033-04-04
Also published as: DE102013103302B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (20) zum Anzeigen, dass ein Fensterflügels (12) eines Fensters (10) geschlossen und/oder dass der Fensterflügel (12) geöffnet oder gekippt werden soll. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung (20) zum automatischen Schließen eines Fensterflügels (12) aus einer Kippstellung (K) in eine am Fensterrahmen (11) eines Fensters (10) anliegenden Schließstellung. Eine Steuereinheit (23) erzeugt wenigstens ein Signal (A und/oder L), das anzeigt, dass das Fenster geschlossen werden soll oder das automatische Schließen des Fensters auslöst. Der Steuereinheit (23) wird ein Sensorsignal (F) eines Feuchtigkeitssensors 35 übermittelt. Der Feuchtigkeitssensor (35) sitzt vorzugsweise am Fensterflügel (12) oberhalb einer Mindesthöhe (H). Die Mindesthöhe (H) wird bei geschlossenem Fenster in vertikaler Richtung gemessen und weist einen vertikalen Abstand (D) von der Oberkante (13) des Fensterflügels (12) auf, der höchstens 25% der Gesamthöhe (G) des Fensterflügels (12) entspricht. Bevorzugt ist der Feuchtigkeitssensor (35) auf der Oberkante (13) des Fensterflügels (12) angeordnet. Dadurch lässt sich eine exaktere Bestimmung der Luftfeuchtigkeit im Raum erreichen. Das Schließen des Fensters (10) kann somit sehr genau abhängig von der Luftfeuchtigkeit erfolgen, ohne unnötig Wärme vom Raum nach außen abzugeben.

Description

Die Erfindung betrifft sowohl eine Vorrichtung, die dazu dient, einer Bedienperson anzuzeigen, ob ein Fensterflügel geschlossen oder geöffnet werden soll, als auch eine Vorrichtung, bei der der Fensterflügel automatisch geschlossen werden kann, insbesondere von seiner gekippten in seine geschlossene Stellung bewegt werden kann.
Vorrichtungen zum automatischen Schließen eines Fensterflügels sind bekannt. Beispielsweise beschreibt DE 41 17 394 A1 eine elektromechanische Fensterlüftung, die in Abhängigkeit von der gemessenen Luftgüte des Raumes über ein Stellglied einen Fensterflügel öffnen und wieder schließen kann. Ein Luftgütefühler, ein Regler und ein Stellmotor zur Betätigung des Fensterflügels sind in einem gemeinsamen Gehäuse im Bereich des Fensters an der Wand befestigt. Ferner kann ein Feuchtefühler die Raumluftfeuchte erfassen und bei Überschreitung einer vorgewählten Raumluftfeuchte das Fenster öffnen und nach unterschreiten wieder schließen. Ein automatischer Fensterschließer ist auch aus DE 10 2011 001 156 A1 bekannt.
DE 10 2010 061 735 A1 beschreibt ein Belüftungsüberwachungsgerät für ein Fenster oder eine Tür. Das Gerät weist einen Temperatursensor, einen Feuchtesensor, eine Auswerteelektronik und einen Signalgeber auf. Anhand der Sensordaten wird gegebenenfalls unter Berücksichtigung von nutzerspezifischen oder raumspezifischen Daten ein idealer Zeitpunkt zum Schließen des Fensters berechnet und zum errechneten Zeitpunkt ein entsprechendes Signal ausgeben. Das Belüftungsüberwachungsgerät kann beispielsweise unten neben der Fensteröffnung angeordnet sein.
Es wird auch ein sogenannter „Klimagriff” (eingetragene Marke) angeboten, der über eine Anzeige aus LEDs und einem Display anzeigt, wann und wie lange gelüftet werden soll. Dieser Fenstergriff wird anstelle des ansonsten vorhandenen Fenstergriffs montiert.
Es hat sich herausgestellt, dass die Vorrichtungen nach dem Stand der Technik nicht zufriedenstellend arbeiten. Bei warmen Außentemperaturen, beispielsweise im Sommer, ist die Dauer des Lüftens eines Raumes mit geöffnetem Fensterflügel relativ unkritisch. Das Fenster kann lange geöffnet bleiben, ohne dass der Raum übermäßig auskühlt. Während der Heizperiode soll jedoch der Raum ausreichend mit Frischluft versorgt werden und gleichzeitig ein zu starkes Auskühlen vermieden werden, um den Energieverbrauch für das Beheizen des Raumes so gering wie möglich zu halten. Strömt beim Lüften ein Raumes zu viel warme Luft nach außen, geht zu viel Wärme verloren, die dann wieder über die Heizung erzeugt werden muss.
Es kann daher als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, eine Vorrichtung zu schaffen, die das optimale Lüften eines Raumes unterstützt und die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Die Vorrichtung weist bei einer ersten erfindungsgemäßen Lösung eine Anzeigeeinrichtung auf, die einer Bedienperson über ein akustisches und/oder optisches Anzeigemittel anzeigt, dass ein Fenster geöffnet und/oder geschlossen werden soll. Zusätzlich oder alternativ kann bei einer zweiten erfindungsgemäßen Lösung eine Antriebseinheit vorhanden sein, die einen Motor zur Erzeugung der Schließbewegung eines Fensterflügels des Fensters enthält. Die Antriebseinheit kann außerdem eine Steuereinheit zur Ansteuerung des Motors und/oder der Anzeigeeinrichtung aufweisen.
Ferner gehört zu der Vorrichtung ein Feuchtigkeitssensor, der ein Sensorsignal erzeugt und an die Anzeigeeinrichtung und/oder Antriebseinheit bzw. die Steuereinheit übermittelt. Das Sensorsignal beschreibt die Luftfeuchtigkeit im Raum, also auf der Innenseite des Fensters. Insbesondere gibt das Sensorsignal die relative Luftfeuchtigkeit an.
Der Feuchtigkeitssensor ist oberhalb einer Mindesthöhe am oder im Fensterflügel oder am oder im Fensterrahmen angeordnet. Die Mindesthöhe weist einen Abstand zur Oberkante des Fensterflügels auf, der bei geschlossenem Fensterflügel in vertikaler Richtung gemessen wird. Der Abstand von der Oberkante des Fensterflügels beträgt höchstens 25% der gesamten Höhe des Fensterflügels und vorzugsweise höchstens 15% oder höchstens 10%. Mit diesen Werten ist ein Anbringungsort für den Feuchtigkeitssensor erreicht, der sich für die üblichen Fenstergeometrien eignet. Wichtig ist es sicherzustellen, dass der Feuchtigkeitssensor die Feuchtigkeit der aus dem Raum herausströmenden Luft und nicht die der in den Raum einströmenden Luft misst. Die hängt insbesondere von dem Verhältnis der Breite des Fensterflügels zu dessen Höhe ab. Ist das Verhältnis Breite zu Höhe des Fensterflügels größer oder gleich Eins, sollte der Feuchtigkeitssensor ganz oben am Fensterflügel angebracht werden, da die Luft zumindest im Wesentlichen über die Oberkante des gekippten Fensterflügels nach außen strömt. Ist das Verhältnis Breite zu Höhe des Fensterflügels kleiner als Eins, kann ein Teil der Luft auch seitlich am gekippten Fensterflügel nach außen strömen. Je kleiner dieses Verhältnis in diesem letzteren Fall wird, desto größer kann der Abstand von der Oberkante des Fensterflügels gewählt werden.
Über den Feuchtigkeitssensor kann bei geschlossenem Fenster eine hohe Luftfeuchtigkeit im Raum erkannt werden. Die Anzeigeeinrichtung kann ein optisches und/oder akustisches Signal erzeugen, das angibt, dass das Fenster geöffnet und insbesondere gekippt werden soll.
Wird das Fenster während der Heizperiode zum Lüften eines Raumes gekippt, strömt kältere Luft von außen nach innen und wärmere Luft von innen nach außen. Die kältere Luft strömt dabei seitlich am gekippten Fensterflügel vorbei in den Raum. Die wärmere Raumluft strömt im Bereich der Oberkante des Fensterflügels oberhalb der Mindesthöhe nach außen. Um einen exakten Wert für die aktuelle Luftfeuchtigkeit im Raum zu erhalten, ist der Feuchtigkeitssensor deswegen oberhalb der Mindesthöhe angeordnet. Dort befindet er sich im Strömungsbereich der nach außen strömenden Raumluft und misst deswegen einen Luftfeuchtigkeitswert, der auch tatsächlich der im Raum befindlichen Luft entspricht. Beim Anordnen des Feuchtigkeitssensors im unteren Bereich des Fensters, wie beim Stand der Technik, wird der gemessene Wert für die Luftfeuchtigkeit hauptsächlich durch die von außen nach innen strömende kältere und daher trockenere Luft bestimmt. Dies ist erfindungsgemäß nicht der Fall und es wird sowohl bei geschlossenem, als auch bei gekipptem Fensterflügel ein genauer Messwert für die Luftfeuchtigkeit im Raum erhalten. Das Schließen des Fensters kann daher exakt angezeigt und bei der zweiten erfindungsgemäßen Lösung automatisch durchgeführt werden, beispielsweise dann, wenn das Sensorsignal und mithin die Luftfeuchtigkeit im Raum einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.
Vorzugsweise ist der Feuchtigkeitssensor unmittelbar in der von innen nach außen strömenden Luftströmung angeordnet, wenn sich der Fensterflügel in seiner Kippstellung befindet. Eine Abschattung des Feuchtigkeitssensors durch Teile des Fensterflügels oder des Fensterrahmens ist vermieden. Insbesondere weist der Feuchtigkeitssensor ein Gehäuse mit Einströmöffnungen an einer Einströmseite und mit Ausströmöffnungen an einer Ausströmseite auf, so dass die von innen nach außen strömende Raumluft durch das Gehäuse des Feuchtigkeitssensors hindurchströmen kann. Die Messergebnisse für die Luftfeuchtigkeit lassen sich dadurch weiter verbessern.
Vorzugsweise sind die Einströmöffnungen und die Ausströmöffnungen in Strömungsrichtung der von innen nach außen strömenden Luft fluchtend angeordnet. Die Ein- und Ausströmöffnungen können durch Löcher, Schlitze, oder eine andere beliebige Kontur am Gehäuse des Feuchtigkeitssensors ausgeführt sein.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Feuchtigkeitssensor an der Oberkante des Fensterflügels angeordnet und insbesondere an der Oberkante des Flansches des Fensterflügels, der bei geschlossenem Fenster innen am Fensterrahmen anliegt. Bei der Anbringung des Feuchtigkeitssensors an dieser Stelle behindert der Feuchtigkeitssensor das Öffnen und Schließen des Fensters nicht und besondere Anpassungen des Fensterflügels bzw. des Fensterrahmens sind nicht erforderlich. Es hat sich außerdem gezeigt, dass die Hauptströmung der Luft von innen nach außen über die Oberkante des Fensterflügels verläuft, wenn sich der Fensterflügel in seiner Kippstellung befindet. Somit ist eine genaue Erfassung der Luftfeuchtigkeit der warmen Raumluft möglich.
Wenn eine vorgegebene Schließbedingung erfüllt ist, wird durch die Anzeigeeinrichtung ein optisches und/oder akustisches Schließsignal ausgegeben und/oder eine Steuereinheit der Antriebseinheit veranlasst das Antreiben des Motors zum Schließen des Fensterflügels. Zum Prüfen der Schließbedingung wird insbesondere das Sensorsignal des Feuchtigkeitssensors oder eine zeitliche Ableitung dieses Sensorsignals verwendet und mit einem Schwellenwert verglichen. Unterschreitet das Sensorsignal einen vorgegebenen Schwellenwert, ist dies zumindest eine notwendige und vorzugsweise eine hinreichende Bedingung zur Erfüllung der Schließbedingung. Alternativ oder zusätzlich zum Sensorsignal des Feuchtigkeitssensors kann auch dessen Gradient ausgewertet werden. Wird bei offenem bzw. gekipptem Fensterflügel erkannt, dass eine zeitliche Ableitung des Sensorsignals des Feuchtigkeitssensors eine vorgegebene Bedingung erfüllt, beispielsweise ihr Betrag einen Gradientenschwellenwert unterschreitet, so ist die Schließbedingung erfüllt. Über die erste und zweite zeitliche Ableitung kann auch der Wendepunkt des Sensorsignals des Feuchtigkeitssensors ermittelt und die Schließbedingung abhängig vom Erreichen des Wendepunkts festgelegt werden. Zusätzlich ist es möglich das Überschreiten oder Unterschreiten eines Schwellenwertes oder das Erreichen des Wendepunktes mit einer vorgebbaren Zeitdauer zu kombinieren, so dass die Schließbedingung dann erfüllt ist, wenn nach dem Überschreiten oder Unterschreiten eines Schwellenwertes oder das Erreichen des Wendepunktes die vorgegebene Zeitdauer abgelaufen ist.
Eine Temperaturmessung kann entfallen, so dass die Schließbedingung unabhängig von der Temperatur der Raumluft oder der Außenluft ist. Da die Raumlufttemperatur üblicherweise lediglich in einem begrenzten Bereich variiert, beispielsweise zwischen 18 und 25°C, spielen Temperaturschwankungen für die Bestimmung der Luftfeuchtigkeit eine unwesentliche Rolle. Eine temperaturkompensierte Luftfeuchtigkeitsbestimmung kann entfallen.
Die Antriebseinheit kann als Modul an Fenstern angebracht werden. Vorzugsweise wird dabei der Motor der Antriebseinheit am Fensterflügel befestigt. Der Feuchtigkeitssensor weist bei einem Ausführungsbeispiel ein von der Antriebseinheit getrenntes separates Sensorgehäuse auf. Der Feuchtigkeitssensor kann auch eine von der Antriebseinheit unabhängige eigenständige Energieversorgung aufweisen, beispielsweise eine Batterie oder einen wieder aufladbaren Akkumulator.
Der Motor der Antriebseinheit kann elektrisch und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch und/oder mechanisch betrieben sein.
Die Vorrichtung kann bei einem Ausführungsbeispiel einen Stellungssensor aufweisen, der erkennt, ob der Fensterflügel geschlossen oder geöffnet ist und der ein entsprechendes Stellungssignal erzeugt. Bei geschlossenem Fenster wird geprüft, ob die relative Luftfeuchtigkeit im Raum einen ersten Schwellenwert überschreitet und dann über die Anzeigeeinrichtung angezeigt, dass das Fenster geöffnet bzw. gekippt werden sollte. Bei geöffnetem bzw. gekipptem Fensterflügel wird ausgewertet, ob die Schließbedingung erfüllt ist.
Vorzugsweise weist der Feuchtigkeitssensor einen Schalter auf, mittels dem zwischen Sommer- und Winderbetrieb umgeschaltet werden kann. Im Sommerbetrieb ist der Stellungssensor vorzugsweise außer Funktion. Im Sommerbetrieb, außerhalb der Heizperiode, wird unabhängig von der Fensterstellung lediglich das Sensorsignal des Feuchtigkeitssensors mit wenigstens einem Schwellenwert verglichen und eine zu hohe und/oder eine normale relative Luftfeuchtigkeit über die Anzeigeeinrichtung angezeigt.
Die Übertragung des Sensorsignals vom Feuchtigkeitssensor zur Antriebseinheit kann drahtgebunden oder drahtlos erfolgen. Die Energieversorgung der Antriebseinheit kann über eine Leitungsverbindung an das Netz des Gebäudes oder von einem eigenen Energiespeicher, beispielsweise einer Batterie oder einem wieder aufladbaren Akkumulator gebildet sein. Auch die Anzeigeeinrichtung kann entfernt vom Feuchtigkeitssensor angeordnet und drahtgebunden oder drahtlos mit der Steuereinheit kommunizieren.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung. Die Beschreibung beschränkt sich auf wesentliche Merkmale der Erfindung sowie sonstige Gegebenheiten. Die Zeichnung ist ergänzend heranzuziehen. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Fensters mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei geschlossenem Fenster,
2 das Fenster und die Vorrichtung nach 1 in einer schematischen Seitenansicht, wobei sich der Fensterflügel in seiner Kippstellung befindet,
3 eine schematische, perspektivische Darstellung des Sensorgehäuses des Feuchtigkeitssensors der Vorrichtung aus den 1 und 2,
4 und 5 jeweils ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
6 einen beispielhaften qualitativen Verlauf der Temperatur T und des Sensorsignals F im Raum abhängig von der Zeit t.
In den 1 und 2 ist schematisch ein Fenster 10 mit einem Fensterrahmen 11 und einem Fensterflügel 12 dargestellt. In 1 ist das Fenster 10 geschlossen, während sich der Fensterflügel 12 in 2 in seiner Kippstellung K befindet. In dieser Kippstellung K wird die Oberkante 13 des Fensterflügels 12 vom Fensterrahmen 11 um eine im Wesentlichen horizontale Schwenkachse weggeschwenkt, so dass sich zwischen der Oberkante 13 des Fensterflügels 12 und dem Fensterrahmen 11 ein Spalt vorhanden ist. Auch an beiden Seiten des Fensterflügels 12 ist gegenüber dem Fensterrahmen 11 jeweils ein sich keilförmig nach unten verjüngender Spalt vorhanden. Durch diese Spalte kann ein Luftaustausch zwischen dem Raum, also der Innenseite 14 des Gebäudes und der Außenseite 15 stattfinden.
Am Fenster 10 ist eine Vorrichtung 20 vorhanden. Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung dient die Vorrichtung 20 zum automatischen Schließen des Fensterflügels 12 aus seiner Kippstellung K in seine am Fensterrahmen 11 anliegende Stellung. Die Stellung, in der der Fensterflügel 12 am Fensterrahmen 11 anliegt, wird als geschlossene Stellung bezeichnet, unabhängig davon, ob der Fenstergriff in seiner Entriegelungsstellung oder seiner Verriegelungsstellung steht. Der Fenstergriff wird durch die Vorrichtung 20 nicht betätigt. Der Fenstergriff verbleibt bei der Verwendung der Vorrichtung 20 beispielsgemäß in seiner Entriegelungsstellung.
Ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 20 ist in 4 veranschaulicht. Die Vorrichtung 20 weist eine Antriebseinheit 21 mit einem Motor 22 auf. Der Motor 22 ist als Elektromotor und insbesondere als Gleichstrommotor ausgeführt. Eine Steuereinheit 23 der Antriebseinheit 21 dient zum Antreiben bzw. Stillsetzen des Motors 22. Hierfür übermittelt die Steuereinheit 23 ein Antriebssignal A an den Motor 22. Zur Versorgung der Steuereinheit 23 und des Motors 22 mit elektrischer Energie weist die Antriebseinheit 21 beim Ausführungsbeispiel einen elektrischen Energiespeicher 24, beispielsweise eine Batterie oder einen wieder aufladbaren Akkumulator auf. Alternativ hierzu könnte die Versorgung der Antriebseinheit 21 mit elektrischer Energie auch über ein Netzteil und das Energieversorgungsnetz des Gebäudes erfolgen.
Die Motorwelle 28 des Motors 22 ist beispielsgemäß über ein Getriebe 29 mit einem Antriebselement 30 bewegungsgekoppelt. Das Antriebselement 30 weist beim Ausführungsbeispiel eine um eine Drehachse drehbare Rolle 31 auf. Ein auf der Rolle 31 bei deren Drehung aufwickelbares Zugelement 32 ist mit einem Ende mit der Rolle 32 und mit seinem anderen Ende mit dem Fensterrahmen 11 oder der sich an den Fensterrahmen 11 anschließenden Gebäudewand verbunden.
Die Antriebseinheit 21 ist vorzugsweise in einem Gehäuse an der der Innenseite 14 des Gebäudes zugewandten Seite des Fensterflügels 12 und vorzugsweise im Bereich dessen Oberkante 13 angeordnet.
Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung dient diese Vorrichtung 20 zum Anzeigen, ob der Fensterflügel 12 geschlossen werden soll. Es ist alternativ oder zusätzlich auch möglich anzuzeigen, ob der Fensterflügel 12 geöffnet oder gekippt werden soll. Hierfür weist die Vorrichtung 20 eine Anzeigeeinrichtung 33 mit einem optischen Anzeigemittel 34 auf. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein akustisches Anzeigemittel vorhanden sein. Als Anzeigemittel 34 dienen beim Ausführungsbeispiel wenigstens eine und beispielsgemäß zwei Leuchtdioden 34a. Die Anzeigeeinrichtung 33 kann auch ein Display oder andere optische Anzeigemittel 34 aufweisen. Die Anzeigeeinrichtung 33 wird durch die Steuereinheit 23 angesteuert.
Die beiden Ausführungsformen mit Anzeigeeinrichtung 33 und Antriebseinheit 21 können bei einer Ausführungsvariante auch miteinander kombiniert werden, was in 4 schematisch dargestellt ist.
Die Vorrichtung 20 weist außerdem einen Feuchtigkeitssensor 35 auf. Der Feuchtigkeitssensor 35 weist eine in einem Sensorgehäuse 36 angeordnete Sensoreinheit 37 auf. Die Sensorseinheit 37 dient dazu, die Luftfeuchtigkeit und beispielsgemäß die relative Luftfeuchtigkeit im Raum und somit auf der Innenseite 14 des Gebäudes zu messen. Beispielsweise kann eine kapazitiv messende Sensoreinheit 37 verwendet werden. Zur Versorgung mit elektrischer Energie der Sensoreinheit 37 dient ein elektrischer Energiespeicher 38, der beispielsweise als Batterie oder als wieder aufladbarer Akkumulator ausgeführt sein kann. Der Energiespeicher 38 ist beim Ausführungsbeispiel gemeinsam mit der Sensoreinheit 37 im Sensorgehäuse 36 angeordnet.
Der Feuchtigkeitssensor 35 und beispielsgemäß die Sensoreinheit 37 erzeugt ein Sensorsignal F, das der gemessenen relativen Luftfeuchtigkeit entspricht bzw. diese beschreibt. Das Sensorsignal F wird an Steuereinheit 23 übermittelt. Die Übermittlung kann drahtgebunden oder drahtlos erfolgen. Im Falle einer drahtlosen Übermittlung weist der Feuchtigkeitssensor 35 eine Sendeschnittstelle und die Antriebseinheit 20 eine entsprechende Empfangsschnittstelle auf. Wegen der räumlichen Nähe des Feuchtigkeitssensors 35 und der Steuereinheit 23 ist es erfindungsgemäß möglich, problemlos auch eine kabelgebundene Übertragung des Sensorsignals F vorzusehen.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit 23 und/oder die Anzeigeeinrichtung 33 im bzw. am Sensorgehäuse 36 angeordnet.
Um ein Durchströmen des Sensorgehäuses 36 zu ermöglichen, weist dieses an einer Einströmseite 39 mehrere Einströmöffnungen 40 und an einer Ausströmseite 41 mehrere Ausströmöffnungen 42 auf. Ein Ausführungsbeispiel eines Sensorgehäuses 36 ist in 3 schematisch dargestellt.
Die Kontur der Einströmöffnungen 40 und der Ausströmöffnungen 42 ist grundsätzlich beliebig wählbar. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind sowohl die Einströmöffnungen 40, als auch die Ausströmöffnungen 42 schlitzförmig ausgeführt. In Strömungsrichtung der Luftströmung durch das Sensorgehäuse 36 können die Einströmöffnungen 40 und die Ausströmöffnungen 42 fluchtend angeordnet sein, um eine gute Durchströmung sicherzustellen.
Wichtig ist der Anbringungsort des Feuchtigkeitssensors 35. Der Feuchtigkeitssensor 35 ist am Fenster 10 oberhalb einer Mindesthöhe H angeordnet. Er sitzt vorzugsweise am Fensterflügel 12. Die Mindesthöhe H hat einen Abstand D von der Oberkante 13 des Fensterflügels 12, wobei dieser Abstand D höchstens 25% der Höhe G des Fensterflügels 12 entspricht. Die Mindesthöhe H bzw. der Abstand D wird bei geschlossenem Fensterflügel 12 in vertikaler Richtung bestimmt. Der Feuchtigkeitssensor 35 befindet sich oberhalb dieser Mindesthöhe H am Fenster 10 und vorzugsweise am Fensterflügel 12.
Bei der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist der Feuchtigkeitssensor 35 unmittelbar an der Oberkante 13 des Fensterflügels 12 angeordnet und sitzt oben auf dem Innenflansch 47 des Fensterflügels 12, der bei geschlossenem Fensterflügel 12 an der der Innenseite 14 zugewandten Seite des Fensterrahmens 11 anliegt. Bei dieser Anordnung des Feuchtigkeitssensors 35 behindert dieser das Schließen des Fensterflügels 12 nicht. Der Feuchtigkeitssensor 35 ragt nicht zum Fensterrahmen 11 hin über den Innenflansch 47 des Fensterflügels 11 hinaus. Der Feuchtigkeitssensor 35 kann auch im Fensterflügel 12, beispielsweise im Innenflansch 47 des Fensterflügels 12 in einer Ausnehmung angeordnet sein. Die Ausnehmung ist mit Durchströmöffnungen versehen, so dass die vom Raum nach außen strömende Luft auch den Feuchtigkeitssensor 35 erreicht und weiter nach außen strömt.
Es ist abweichend von den dargestellten Ausführungsformen auch möglich, den Feuchtigkeitssensor 35 am oder in einer Ausnehmung am Fensterrahmen 11 anzuordnen. Auch diese Ausnehmung ist mit Durchströmöffnungen versehen, so dass die vom Raum nach außen strömende Luft den Feuchtigkeitssensor 35 erreicht und weiter nach außen strömt.
Die Vorrichtung 20 hat beispielsgemäß auch einen Stellungssensor 48. Der Stellungssensor 48 erzeugt ein Stellungssignal P das angibt, ob der Fensterflügel geschlossen oder geöffnet ist. Das Stellungssignal P wird an die Steuereinheit 23 übermittelt. Der Stellungssensor 48 kann beispielsweise als Kontaktschalter oder Magnetschalter ausgeführt sein und den Kontakt zwischen Fensterflügel 12 und Fensterrahmen 11 erfassen.
Die Vorrichtung 20 kann außerdem einen Schalter 49 aufweisen, mit dem eine Bedienperson zwischen Sommerbetrieb und Winterbetrieb umschalten kann. Im Sommerbetrieb ist der Stellungssensor 48 vorzugsweise außer Funktion. Im Sommerbetrieb, außerhalb der Heizperiode, wird unabhängig von der Fensterstellung lediglich das Sensorsignal F des Feuchtigkeitssensors mit wenigstens einem Schwellenwert verglichen und eine zu hohe und/oder eine normale relative Luftfeuchtigkeit über die Anzeigeeinrichtung 33 angezeigt.
Im Sommerbetrieb und im Winderbetrieb bei geschlossenem Fenster wird beispielsgemäß anhand des Feuchtigkeitssensorsignals F geprüft, ob die relative Luftfeuchtigkeit im Raum einen ersten Schwellenwert S1 überschreitet und dann über die Anzeigeeinrichtung 33 angezeigt, dass das Fenster geöffnet bzw. gekippt werden sollte.
Im Winterbetrieb und bei geöffnetem bzw. gekipptem Fensterflügel 12 wird ausgewertet, ob eine Schließbedingung erfüllt ist. Ist die Schließbedingung erfüllt, wird der Fensterflügel 12 über die Antriebseinheit 21 automatisch geschlossen oder es wird der Bedienperson über die Anzeigeeinrichtung 33 angezeigt, dass ausreichend gelüftet wurde und der Fensterflügel wieder geschlossen werden kann.
Die Lüftungsdauer bei warmen Außentemperaturen (Sommerbetrieb) ist relativ unkritisch, da keine oder wenig Wärme aus dem Raum verloren geht. Während der Heizperiode (Winterbetrieb) ist das Lüften eines Raumes notwendig, insbesondere auch um Schimmelbildung durch eine zu hohe Luftfeuchtigkeit zu vermeiden. Aber durch eine zu lange Lüftungsdauer entweicht unnötig viel Wärme nach außen. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 20 lässt sich eine optimale Lüftungsdauer ermitteln. Gegebenenfalls kann der Fensterflügel 12 automatisch von seiner Kippstellung K in seine geschlossene Stellung bewegt werden, wenn eine ausreichende Raumlüftung erfolgt ist. Alternativ kann einer Bedienperson eine ausreichende Raumlüftung und mithin das Ende der Lüftungsdauer durch die Anzeigeeinrichtung 33 angezeigt werden, so dass das Fenster auch manuell geschlossen werden kann. Eine zu lange Lüftungsdauer und ein damit verbundener unnötiger Wärmeverlust werden vermieden.
In 2 sind schematisch die Luftströmungen durch die gestrichelten Pfeile eingezeichnet, wenn die Außentemperatur niedriger ist als die Raumtemperatur und sich der Fensterflügel 12 in seiner Kippstellung K befindet. Wie ersichtlich strömt die warme und feuchte Raumluft oberhalb der Mindesthöhe H und insbesondere über die Oberkante 13 des Fensterflügels 12 durch die Fensteröffnung im Fensterrahmen 11 nach außen. Die kühlere Luft strömt seitlich am Fensterflügel 12 vorbei nach innen. Durch die Anordnung des Feuchtigkeitssensors 35 oberhalb der Mindesthöhe H und beispielsgemäß auf der Oberkante 13 des Innenflansches 47 des Fensterflügels 12 misst dieser die Luftfeuchtigkeit der nach außen strömenden Raumluft. Die Einströmseite 39 und die Ausströmseite 41 sind in der Kippstellung K des Fensterflügels 12 frei zugänglich, so dass die nach außen strömende Luft durch das Sensorgehäuse 36 strömen kann und eine sehr exakte Luftfeuchtigkeitsmessung der nach außen strömenden Luft erreicht wird (3).
Die Luftfeuchtigkeit dieser nach außen strömenden Luft wird durch den Feuchtigkeitssensor 35 erfasst und das die relativ Luftfeuchtigkeit beschreibende Sensorsignal F wird der Steuereinheit 23 übermittelt, die dann das Sensorsignal F auswertet.
Wenn der Stellungssensor 48 über das Stellungssignal P anzeigt, dass der Fensterflügel 12 geschlossen ist, erzeugt die Steuereinheit 23 das Anzeigesignal L für die Anzeigeeinrichtung 33 zum Öffnen des Fensterflügels 12, wenn das Sensorsignal F einen vorgegebenen ersten Schwellenwert S1 überschreitet. Dadurch wird erkannt, dass die Luftfeuchtigkeit im Raum zu hoch ist. Beispielsgemäß kann dann eine der beiden Leuchtdioden 34a leuchten oder blinken.
Diese Anzeige, die der Bedienperson anzeigt, dass der Fensterflügel 12 geöffnet werden sollte, kann wieder erlöschen, wenn ein anderer, insbesondere betragsmäßig geringerer, zweiter Schwellenwert S2 unterschritten wird. Zwischen dem ersten Schwellenwert S1 und dem zweiten Schwellenwert S2 ist eine Hysterese gebildet (6). Dieses Abschalten ist beispielsweise deswegen sinnvoll, weil die Bedienperson eventuell über eine andere Möglichkeit den Raum lüftet oder die Luftfeuchtigkeit aus anderen Gründen sinkt.
Bei geöffnetem Fensterflügel 12 prüft die Steuereinheit 23, ob eine Schließbedingung erfüllt ist. Ist dies der Fall erzeugt die Steuereinheit 23 das Antriebssignal A für den Motor 22 oder das Anzeigesignal L zum Schließen des Fensterflügels 12. Die Schließbedingung kann beispielsweise gemäß einer der nachfolgenden Möglichkeiten definiert sein:

– die Schließbedingung ist erfüllt, sobald das Sensorsignal F einen vorgegebenen dritten Schwellenwert S3 unterschreitet;
– die Schließbedingung ist erfüllt, sobald der Betrag der ersten zeitliche Ableitung (Gradient) des Sensorsignals F einen vorgegebenen Gradientenschwellenwert unterschreitet;
– die Schließbedingung ist erfüllt, sobald das Sensorsignal F einen Wendepunkt erreicht hat oder nach Ablauf einer vorgebbaren Zeitdauer Δt nach Erreichen des Wendepunktes; das Erreichen des Wendepunktes kann über die erste und zweite zeitliche Ableitung des Sensorsignals F bestimmt werden;
– auch eine Kombination der oben genannten Schließbedingungen kann vorgesehen werden.

Beispielsgemäß kann bei Erfüllung der Schließbedingung die jeweils andere der beiden Leuchtdioden 34a leuchten oder blinken.
Über die Schließbedingung wird somit eine Vorgabe für die relative Luftfeuchtigkeit im Raum und/oder deren Änderung angegeben, die durch das Lüften erreicht werden soll. Ist diese Vorgabe erreicht, kann der Fensterflügel 12 manuell oder automatisch von seiner Kippstellung K in seine geschlossene Stellung bewegt werden. Insbesondere erfolgt das Schließen des Fensterflügels 12 beim Ausführungsbeispiel unabhängig von einer Temperatur im Innenbereich 14 oder im Außenbereich 15, so dass eine Temperaturmessung entfällt. Es ist aber auch möglich, abhängig vom Temperaturgang des Feuchtigkeitssensors 35 eine temperaturkompensierte Feuchtigkeitsbestimmung vorzusehen.
Anhand des in 6 dargestellten beispielhaften Temperaturverlaufs und des Sensorsignals F lässt sich der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung 20 erläutern.
Die Vorrichtung 20 arbeitet im Winterbetrieb. Der Fensterflügel 12 ist in seiner geschlossenen Stellung. Es sei zunächst angenommen, dass zu einem ersten Zeitpunkt t1 das Sensorsignal F des Feuchtigkeitssensors 35 den ersten Schwellenwert S1 überschreitet. Die Steuereinheit 23 erzeugt ein Anzeigesignal L, das der Bedienperson die zu hohe Luftfeuchtigkeit signalisiert. Daraufhin öffnet die Bedienperson das Fenster und bewegt den Fensterflügel 12 in seine Kippstellung K. Ein automatisches Öffnen des Fensters ist beispielsgemäß nicht vorgesehen.
In 6 ist schematisch der Verlauf der Temperatur T und des Sensorsignals F, das die relative Luftfeuchtigkeit charakterisiert, dargestellt. Durch das Kippen des Fensters strömt kühlere und trockenere Luft in den Raum (in der Heizperiode bzw. im Winterbetrieb). Die feuchtere wärmere Luft strömt insbesondere über die Oberkante 13 des Fensterflügels 12 nach außen. Wie aus 5 ersichtlich ändert sich die Temperatur T dieser ausströmenden Raumluft nach dem Kippen des Fensters nur sehr langsam. Die relative Luftfeuchtigkeit verändert sich demgegenüber schneller. Beim dargestellten Beispiel unterschreitet das Sensorsignal F zu einem zweiten Zeitpunkt t2 bereits den dritten Schwellenwert S3. Zu diesem zweiten Zeitpunkt t2 hat sich die Temperatur T im Vergleich dazu fast nicht verändert.
Sobald erkannt wird, dass die nach außen strömende Luft ausreichend trocken ist und die Schließbedingung erfüllt ist, erzeugt die Steuereinheit 23 das Antriebssignal A oder das Anzeigesignal L, das angibt, dass das Fenster wieder geschlossen werden kann. Über das Antriebssignal A kann der Betrieb des Motors 22 gestartet und das Fenster automatisch geschlossen werden. Beim Betrieb des Motors 22 wird das Zugelement 32 auf der Rolle 31 aufgewickelt, wodurch der Fensterflügel 12 zum Fensterrahmen 11 hinbewegt wird, bis er schließlich an diesem anliegt und das Fenster 10 geschlossen ist. Über die Anzeigeeinrichtung 33 kann der Bedienperson alternativ angezeigt werden, dass das Fenster manuell geschlossen werden soll, wenn bei einer Ausführungsform der Erfindung (5) keine Antriebseinrichtung 21 vorhanden ist.
Die Schließbedingung kann zum Beispiel dann erfüllt sein, wenn das Sensorsignal F den dritten Schwellenwert S3 zum zweiten Zeitpunkt t2 unterschreitet.
Alternativ dazu kann der Steuereinheit 23 eine Zeitdauer Δt vorgegeben werden, die nach Eintritt eines vorgegebenen Ereignisses zunächst verstreichen muss, um die Schließbedingung zu erfüllen. Beispielsweise kann das Erreichen des Wendepunktes WP des Sensorsignals F zu einem dritten Zeitpunkt t3 als Ereignis für den Beginn der Zeitdauer Δt dienen. Das Erreichen des Wendepunktes WP kann durch Ermitteln der ersten und zweiten zeitlichen Ableitung des Sensorsignals F bestimmt werden. Als Ereignis für den Beginn der Zeitdauer Δt kann alternativ auch das Erreichen eines Schwellenwert für das Sensorsignal F verwendet werden. Beispielsgemäß ist die Schließbedingung nach Ablauf der Zeitdauer Δt seit dem Erreichen des Wendepunktes WP zu einem vierten Zeitpunkt t4 erfüllt.
Eine weitere Möglichkeit, die Schließbedingung zu definieren ist beispielsweise die Ermittlung der ersten zeitlichen Ableitung (Gradient) des Sensorsignals F und der Vergleich mit einem vorgegebenen Gradientenschwellenwert. Ist der Betrag des Gradienten des Sensorsignals F kleiner als der Gradientenschwellenwert, dann ändert sich die Luftfeuchtigkeit nicht mehr so stark und die Schließbedingung zum Schließen des Fensterflügels 12 ist erfüllt.
Über die Vorrichtung 20 kann somit die gewünschte Luftfeuchtigkeit im Raum erreicht werden, ohne einen unnötigen Raumtemperaturverlust zu bewirken.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 20 zum Anzeigen, dass ein Fensterflügels 12 eines Fensters 10 geschlossen und/oder dass der Fensterflügel 12 geöffnet oder gekippt werden soll. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung 20 zum automatischen Schließen eines Fensterflügels 12 aus einer Kippstellung K in eine am Fensterrahmen 11 eines Fensters 10 anliegenden Schließstellung. Eine Steuereinheit 23 erzeugt wenigstens ein Signal A und/oder L, das anzeigt, dass das Fenster geschlossen werden soll oder das automatische Schließen des Fensters auslöst. Der Steuereinheit 23 wird ein Sensorsignal F eines Feuchtigkeitssensors 35 übermittelt. Der Feuchtigkeitssensor 35 sitzt vorzugsweise am Fensterflügel 12 oberhalb einer Mindesthöhe H. Die Mindesthöhe H wird bei geschlossenem Fenster in vertikaler Richtung gemessen und weist einen vertikalen Abstand D von der Oberkante 13 des Fensterflügels 12 auf, der höchstens 25% der Höhe G des Fensterflügels 12 entspricht. Bevorzugt ist der Feuchtigkeitssensor 35 auf der Oberkante 13 des Fensterflügels 12 angeordnet. Dadurch lässt sich eine exaktere Bestimmung der Luftfeuchtigkeit im Raum erreichen. Das Schließen des Fensters 10 kann somit sehr genau abhängig von der Luftfeuchtigkeit erfolgen, ohne unnötig Wärme vom Raum nach außen abzugeben.
Bezugszeichenliste

10: Fenster
11: Fensterrahmen
12: Fensterflügel
13: Oberkante des Fensterflügels
14: Innenseite
15: Außenseite
20: Vorrichtung
21: Antriebseinheit
22: Motor
23: Steuereinheit
24: Energiespeicher
28: Motorwelle
29: Getriebe
30: Antriebselement
31: Rolle
32: Zugelement
33: Anzeigeeinrichtung
34: Anzeigemittel
34a: Leuchtdiode
35: Feuchtigkeitssensor
36: Sensorgehäuse
37: Sensoreinheit
38: Energiespeicher
39: Einströmseite
40: Einströmöffnung
41: Ausströmseite
42: Ausströmöffnung
47: Flansch
48: Stellungssensor
A: Antriebssignal
F: Sensorsignal
G: Höhe des Fensterflügels
H: Mindesthöhe
D: Abstand
K: Kippstellung
P: Stellungssignal
L: Anzeigesignal
S1: erster Schwellenwert
S2: zweiter Schwellenwert
S3: dritter Schwellenwert
T: Temperatur
t1: erster Zeitpunkt
t2: zweiter Zeitpunkt
t3: dritter Zeitpunkt
t4: vierter Zeitpunkt
WP: Wendepunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4117394 A1 [0002]
DE 102011001156 A1 [0002]
DE 102010061735 A1 [0003]

Claims

Vorrichtung (20) zum Anzeigen, dass ein Fensterflügels (12) eines in einer Gebäudewand angeordneten Fensters (10) geschlossen und/oder dass der Fensterflügel (12) geöffnet oder gekippt werden soll, mit einem Feuchtigkeitssensor (35), der ein die Luftfeuchtigkeit beschreibendes Sensorsignal (F) erzeugt, das an eine Anzeigeeinrichtung (33) übermittelt wird, wobei der Feuchtigkeitssensor (35) oberhalb einer Mindesthöhe (H) am oder im Fensterflügel (12) oder am oder im Fensterrahmen (11) des Fensters (10) angeordnet ist, und wobei die Mindesthöhe (H) von der Oberkante (13) des Fensterflügels (12) einen Abstand (D) aufweist, der höchstens 25% der Höhe (G) des Fensterflügels (12) entspricht.
Vorrichtung (20) zum automatischen Schließen eines geöffneten oder gekippten Fensterflügels (12) eines in einer Gebäudewand angeordneten Fensters (10), mit einer Antriebseinheit (21), die einen Motor (22) zur Erzeugung der Schließbewegung des Fensterflügels (12) aufweist, mit einem Feuchtigkeitssensor (35), der ein die Luftfeuchtigkeit beschreibendes Sensorsignal (F) erzeugt, das an die Antriebseinheit (21) übermittelt wird, wobei der Feuchtigkeitssensor (35) oberhalb einer Mindesthöhe (H) am oder im Fensterflügel (12) oder am oder im Fensterrahmen (11) des Fensters (10) angeordnet ist, und wobei die Mindesthöhe (H) von der Oberkante (13) des Fensterflügels (12) einen Abstand (D) aufweist, der höchstens 25% der Höhe (G) des Fensterflügels (12) entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (22) der Antriebseinheit (21) am Fensterflügel (12) befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung (33) ein optisches und/oder akustisches Anzeigemittel (34) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtigkeitssensor (35) im Strömungsbereich der von innen nach außen strömenden Luftströmung angeordnet ist, wenn sich der Fensterflügel (12) in seiner Kippstellung (K) befindet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtigkeitssensor (35) an der Oberkante (13) des Fensterflügels (12) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (21) den Motor (22) zum Schließen des Fensterflügels (12) antreibt oder dass die Anzeigeeinrichtung (33) eine Schließaufforderung anzeigt, wenn eine vorgegebene Schließbedingung erfüllt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließbedingung erfüllt ist, wenn das Sensorsignal (F) und oder eine zeitliche Ableitung des Sensorsignals eine von einem vorgegebenen Schwellenwert (S2) abhängige Bedingung erfüllt.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließbedingung unabhängig ist von der Temperatur (T) der Luft.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtigkeitssensor (35) eine von der Antriebseinheit (21) oder der Anzeigeeinrichtung (33) unabhängige Energieversorgung (38) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stellungssensor (48) vorhanden ist, der erfasst, ob der Fensterflügel (12) geschlossen oder geöffnet ist und ein entsprechendes Stellungssignal (P) erzeugt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schalter (49) vorhanden ist, mittels dem zwischen Sommer- und Winderbetrieb umgeschaltet werden kann.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtigkeitssensor (35) eine drahtlose Übertragungsschnittstelle zur drahtlosen Übertragung des Sensorsignal (F) aufweist.