DE102015201026B3

DE102015201026B3 - Abzugsvorrichtung mit geregelter Absaugeinrichtung

Info

Publication number: DE102015201026B3
Application number: DE102015201026.0A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-01-22
Filing date: 2015-01-22
Publication date: 2016-06-16
Anticipated expiration: 2035-01-23
Also published as: WO2016116408A1; EP3247496B1; DK3247496T3; EP3247496A1

Abstract

Abzugsvorrichtung (100), insbesondere für Laborbereiche, umfassend: ein einen Arbeitsraum (180) umschließendes Gehäuse mit Seitenwänden und einer Deckenwand (170), wobei zumindest eine der Seitenwände einen beweglichen Fensterschieber (150) umfasst; eine regelbare Absaugeinrichtung (120; 120') um Luft aus dem Arbeitsraum (180) über zumindest einen Abluftanschluss in (123; 123') ein Abluftsystem zu führen, wobei die Absaugeinrichtung (120; 120') zumindest zwei voneinander getrennte Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') umfasst, deren Volumenströme unabhängig voneinander einstellbar und regelbar sind, wobei die Volumenströme der Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') und das anteilige Verhältnis der Volumenströme zueinander in Abhängigkeit von Betriebsparametern geregelt wird, die mittels Sensormittel erfasst werden, wobei durch die Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') der Abluftvolumenstrom und die Luftverteilung im Arbeitsraum (180) regelbar sind.

Description

1. Gebiete der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abzugsvorrichtung, insbesondere für Laborbereiche.
2. Hintergrund
Aus dem Stand der Technik sind Abzugsvorrichtungen, insbesondere für Laborbereiche seit langem bekannt. Diese werden insbesondere in der Norm DIN EN 14175 (vgl. dort die Abschnitte 1 bis 7) behandelt. Abzugsvorrichtungen sollen dabei eine sichere Arbeitsplatzumgebung für Naturwissenschaftler, Ingenieure und Mediziner, die in Laboratorien mit gefährlichen/bedenklichen Stoffen tätig sind, bereitstellen. Üblicherweise werden Abzugsvorrichtungen an vorhandene Entlüftungseinheiten/Abluftsysteme angeschlossen, um Luft aus einem durch die Abzugsvorrichtung umschlossenen Arbeitsraum abzusaugen. Typischerweise werden Abzugsvorrichtungen mit verschiedenen Anschlüssen versehen, beispielsweise um flüssige und/oder gasförmige Medien an oder in die Abzugsvorrichtung zu führen.
Hinsichtlich des allgemeinen Aufbaus einer Abzugsvorrichtung wird auf das deutsche Patent DE 10 2014 202 271 B3 mit dem Titel „Modulare Abzugsvorrichtung” des Anmelders verwiesen. In dieser Druckschrift wird eine modulare Abzugsvorrichtung, insbesondere für Laborbereiche offenbart, die ein einen Arbeitsraum umschließendes Gehäuse mit Seitenwänden und einer Deckenwand offenbart. Die Wände dieser modularen Abzugsvorrichtung umfassen Profilelemente, zwischen denen Plattenelemente lösbar angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung wird besonders bevorzugt mit einer derartigen modularen Abzugsvorrichtung eingesetzt.
In Abschnitt 6 der Norm DIN EN 14175 werden dabei die zusätzlichen Anforderungen an Abzugsvorrichtungen definiert, die mit einer variablen Luftmenge betrieben werden sollen. In Abschnitt 7 der Norm DIN EN 14175 werden darüber hinausgehende Anforderungen an Abzugsvorrichtungen definiert, die mit erhöhter Wärmelast betrieben werden (beispielsweise können in derartigen Abzugsvorrichtungen Bunsenbrenner oder andere Wärmequellen angeordnet werden).
Im Stand der Technik sind dabei insbesondere Abzugsvorrichtungen bekannt, die in Abhängigkeit des Öffnungsgrades des Fensterschiebers die Luftmenge variieren, d. h. den Luftvolumenstrom, der mit Hilfe einer Absaugeinrichtung aus dem Arbeitsraum in ein Abluftsystem herausgeführt wird. Derartige Abzugsvorrichtungen werden beispielsweise in den Druckschriften DE 44 02 541 A1 , US 4 741 257 A beschrieben.
Ferner sind Abzugsvorrichtungen, beispielsweise aus den Druckschriften US 5 924 920 A , US 7470 176 B2 und US 5 697 838 A , bekannt, die verschiedene Anordnungen von Stellgliedern aufweisen, mit Hilfe derer eine bevorzugte walzenförmige Luftströmung innerhalb des Arbeitsraums bereitgestellt werde kann.
Ferner sind im Stand der Technik Abzugsvorrichtungen bekannt, die mit einer erhöhten Wärmelast betrieben werden können. Beispielsweise offenbart die Druckschrift DE 40 40 723 A1 eine derartige Abzugsvorrichtung, wobei diese grundsätzlich nur unter Wärmelast betrieben werden kann.
Generell ist es wünschenswert eine Abzugsvorrichtung derart zu betreiben, dass nur diejenige Luftmenge abgesaugt wird, um ein sicheres Arbeiten zu gewährleisten, da der Betrieb bzw. das Absaugen der Luft aus dem Arbeitsraum mit einem vergleichsweise hohen Energieaufwand verbunden ist, und somit entsprechend hohe Kosten verursacht. Typische Abzugsvorrichtungen benötigen vergleichbar viel Energie, wie ein Durchschnittseinfamilienhaus.
Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Abzugsvorrichtung anzugeben, die sowohl ohne Wärmelast (im sogenannten Kaltbetrieb) als auch bei erhöhter Wärmelast sicher betrieben werden kann, die darüber hinaus mit einem vergleichsweise niedrigen Energieverbrauch betrieben werden kann und die ferner kompakt aufgebaut ist und die über einen vergleichsweise breiten Regelbereich/Betriebsbereich eingesetzt werden kann.
Diese und andere Aufgaben die beim Lesen der vorliegenden Beschreibung noch genannt werden oder vom Fachmann erkannt werden können, werden durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der vorliegenden Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
3. Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Eine erfindungsgemäße Abzugsvorrichtung, insbesondere für Laborbereiche, umfasst: ein einen Arbeitsraum umschließendes Gehäuse mit Seitenwänden und einer Deckenwand, wobei zumindest eine der Seitenwände einen beweglichen Fensterschieber umfasst; eine regelbare Absaugeinrichtung, um Luft aus dem Arbeitsraum über zumindest einen Abluftanschluss in ein Abluftsystem zu führen, wobei die Absaugeinrichtung zumindest zwei voneinander getrennte Lufteinlassöffnungen umfasst, deren Volumenströme unabhängig voneinander einstellbar und regelbar sind, wobei die Volumenströme der Lufteinlassöffnungen und das anteilige Verhältnis der Volumenströme zueinander in Abhängigkeit von Betriebsparametern geregelt wird, die mittels Sensormitteln erfasst werden, wobei durch die Lufteinlassöffnungen der Abluftvolumenstrom und die Luftverteilung im Arbeitsraum regelbar sind.
Die voneinander getrennten Lufteinlassöffnungen der Absaugeinrichtung sind dabei strömungstechnisch mit unterschiedlichen Bereichen des Arbeitsraums verbunden, so dass durch das anteilige Verhältnis der Volumenströmen zueinander (beispielsweise in Volumenprozent angegeben) und durch die Gesamtmenge der abgeführten Luft (d. h. durch den Abluftvolumenstrom, der insgesamt aus dem Arbeitsraum herausgeführt wird) die Luftverteilung im Arbeitsraum geregelt bzw. eingestellt werden kann. Beispielsweise kann im Arbeitsraum eine Luftwalze ausgebildet werden, wobei durch die Ansteuerung der Lufteinlassöffnungen die Form, Größe und Rotationsgeschwindigkeit der Luftwalze, sowie die Position der Luftwalze eingestellt werden kann. Weiterhin kann, beispielsweise mit höheren Abluftvolumenströmen, eine Luftströmung ohne Luftwalze, die im Wesentlichen laminar von unten nach oben (d. h. vom Fensterschieber bis in die Absaugeinrichtung hinein) bereitgestellt werden, um den Arbeitsraum schnell „entleeren” zu können.
Die Abzugsvorrichtung wird dabei vorzugsweise auf einer Tischkonstruktion derart angeordnet, dass der (vertikal) bewegliche Fensterschieber mit seiner Unterkante auf einer Höhe von etwa 900 mm im geschlossenen Zustand positioniert ist (d. h. die Tischkonstruktion weist im Wesentlichen eine Höhe von etwa 900 mm auf). Typischerweise weist der Fensterschieber ebenfalls eine Höhe von etwa 900 mm auf, so dass der Fensterschieber bei Anordnung der Abzugsvorrichtung auf der Tischkonstruktion, in einer Höhe zwischen 900 mm bis etwa 1800 mm angeordnet ist. In einer typischen Arbeits- oder Eingriffsposition ist die Unterkante des Fensterschiebers in etwa auf einer Höhe von 1350 mm angeordnet. Der vollständig geöffnete Zustand des Fensterschiebers stellt typischerweise keine Arbeitsposition dar, sondern wird lediglich zur Wartung benötigt.
Die Abzugsvorrichtung wird vorzugsweise durch entsprechende Rahmengestelle aus Stahl oder Aluminium bereitgestellt, die miteinander verschraubt werden können und zwischen denen die Seitenwände bzw. die Deckenwand angeordnet werden können.
Vorteilhafterweise umfassen die Sensormittel zumindest einen Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur im Arbeitsraum und/oder zumindest zwei Temperatursensoren zum Erfassen einer Temperaturdifferenz zwischen dem Arbeitsraum und der Umgebung.
Dadurch besteht die Möglichkeit, die regelbare Absaugeinrichtung in Abhängigkeit der Wärmelast im Arbeitsraum bzw. in Abhängigkeit der erfassten Temperaturdifferenz zu betreiben. Aufgrund eines möglichen Temperaturunterschieds zwischen dem Arbeitsraum und der Umgebung können sich im Arbeitsraum verschiedene thermische Schichten aufgrund der Dichteunterschiede bei unterschiedlichen Temperaturen bilden. Fernen können sich aufgrund von zu hohen Temperaturdifferenzen unerwünschte Strömungsprofile ausbilden, bei denen nicht mehr gewährleistet werden kann, dass die belastete Innenluft sicher durch die Absaugeinrichtung abgesaugt wird, so dass Schadstoffe aufgrund der instabilen Strömungsmechanik aus dem Arbeitsraum in den Laborbereich austreten können.
In Versuchen wurde festgestellt, dass die Strömungsmechanik einer Abzugsvorrichtung typischerweise bei einer kritischen Temperaturdifferenz von etwa 4 bis 6 K instabil werden kann und es bei einer weiteren Erhöhung der Temperaturdifferenz zu massiven Schadstoffaustritten kommen kann. Weiterhin wurde festgestellt, dass bei Temperaturdifferenzen größer als 10 K Schadstoffe auch bei geschlossenem Fensterschieber austreten können (beispielsweise durch die sogenannten Nachströmöffnungen bzw. zwischen den Seitenscheiben oberhalb des Fensterschiebers).
Demgemäß ist es wesentlich, derartige kritische Temperaturdifferenzen zu verhindern bzw. die Temperaturdifferenz an sich möglichst klein zu halten. Ziel ist es dabei, die Abzugsvorrichtung generell in einem Bereich zu betreiben, in dem die Strömungsmechanik der Abzugsvorrichtung stabil ist, wobei die kritische Temperaturdifferenz für jede Abzugsvorrichtung individuell ermittelt werden muss. Wie bereits ausgeführt werden Abzugsvorrichtungen typischerweise bei einer Temperaturdifferenz zwischen 4 und 6 K strömungsmechanisch instabil.
Vorzugsweise umfassen die Sensormittel zumindest einen Positionssensor zum Erfassen der Position des beweglichen Fensterschiebers. Durch den Positionssensor kann somit die Öffnung des Fensterschiebers erfasst werden und die „offene” Fläche kann errechnet werden. Ein derartiger Positionssensor kann beispielsweise durch einen Seilzugsensor bereitgestellt werden, wenn der bewegliche Fensterschieber mittels eines entsprechenden Seilzugsystems ausgestattet ist.
Vorteilhafterweise umfassen die Sensormittel Schadstoffsensoren zum Erfassen von Schadstoffen im Arbeitsraum und/oder zum Erfassen einer Schadstoffdifferenz zwischen dem Arbeitsraum und der Umgebung. Letztere kann von Bedeutung sein, da sich Aufgrund der Schadstoffdifferenz Diffusionsprozesse ergeben können.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Sensormittel Drucksensoren zum Erfassen einer Druckdifferenz zumindest zwischen einer der Lufteinlassöffnungen und dem Abluftanschluss der Absaugeinrichtung umfassen. Diesbezüglich ist es bevorzugt, dass an der zumindest einen Lufteinlassöffnung zusätzlich die Druckdifferenz vor und nach der Lufteinlassöffnung mittels Drucksensoren erfasst wird, um die Druckdifferenz zwischen der Lufteinlassöffnung und dem Abluftanschluss zu ermitteln. Dabei ist es bevorzugt, dass zumindest einer der Drucksensoren bzw. vorteilhafterweise alle Drucksensoren als sogenannte Venturi-Sensoren ausgebildet sind. Mit Hilfe dieser Drucksensoren besteht die Möglichkeit den im jeweiligen Betriebszustand abgeführte Abluftvolumenstrom (also die Gesamtsabluftmenge) zu messen und festzustellen, in welchem Kapazitätsbereich die Absaugeinrichtung aktuell betrieben wird.
Hinsichtlich der Messung des Differenzdrucks (also hinsichtlich der Erfassung des aktuellen des Abluftvolumenstroms) wird auf die Druckschrift DE 195 45 948 A1 mit dem Titel „Vorrichtung zum Bestimmen der Stärke eines Gasvolumenstroms” verwiesen. In dieser Druckschrift wird eine Vorrichtung zum Bestimmen der Stärke eines Gasvolumenstroms mittels einer Differenzdruckmessung offenbart, die eine Druckdifferenz vor und nach einer Drosselklappe misst, um die Drucksensoren in ihrem optimalen Genauigkeitsbereich betreiben zu können, und zwar bei einer Regelspreizung von zumindest 1 zu 10.
Vorzugsweise umfassen die Sensormittel Sensoren zum Erfassen des aktuellen Betriebszustands der Lufteinlassöffnungen. Beispielsweise können die Lufteinlassöffnungen mittels Schiebern und/oder Klappen zwischen einer vollständig geöffneten Stellung und einer vollständig geschlossenen Stellung eingestellt werden, wobei diese Betriebszustände mittels Sensoren erfasst werden, so dass die durch die Lufteinlassöffnungen geführte Luftmenge/Volumenströme erfasst werden können.
Vorteilhafterweise werden die zumindest zwei Lufteinlassöffnungen in Abhängigkeit der erfassten Betriebsparameter basierend auf vordefinierten Betriebszuständen eingestellt und geregelt. Beispielsweise können im Rahmen eines Kalibrier- bzw. Installationsverfahrens die möglichen Betriebszustände der Lufteinlassöffnungen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebsparametern erfasst werden und basierend hierauf können vordefinierte Regelantworten (die beispielsweise in einer Speichereinheit eines Regel- und Steuermittels abgespeichert werden) vordefiniert werden.
Vorteilhafterweise umfasst die Absaugvorrichtung einen Lufteinlasskasten, ein Abluftrohr und den Abluftanschluss, wobei die zumindest zwei Lufteinlassöffnungen am Lufteinlasskasten angeordnet sind. Ferner ist es bevorzugt, dass am Lufteinlasskasten Mittel zum Auffangen und Ableiten von aus dem Abluftsystem rückfließenden Kondensats vorgesehen sind.
Vorteilhafterweise ist zumindest eine Lufteinlassöffnung strömungstechnisch mit einem unteren Bereich und zumindest eine Lufteinlassöffnung strömungstechnisch mit einem oberen Bereich des Arbeitsraums verbunden, um jeweils in diesen Bereichen Luft aus dem Arbeitsraum zu führen.
Beispielsweise kann eine Lufteinlassöffnung mit Hilfe eines Kanals, der vorzugsweise zwischen der Rückwand der Abzugsvorrichtung und dem Arbeitsraum angeordnet ist, strömungstechnisch mit dem unteren Bereich des Arbeitsraums verbunden werden. Die strömungstechnische Verbindung mit dem oberen Bereich des Arbeitsraums kann beispielsweise dadurch bereitgestellt werden, dass die Absaugeinrichtung an der Deckenwand der Abzugsvorrichtung angeordnet ist und die Deckenwand zumindest teilweise als gelochte Deckenplatte ausgebildet ist, so dass durch die Lufteinlassöffnung Luft unmittelbar aus dem oberen Bereich des Arbeitsraums abgeführt werden kann.
Es ist ferner bevorzugt, dass die Deckenwand der Abzugsvorrichtung zweigeteilt ausgebildet ist, wobei der Teil, über dem die Absaugeinrichtung angeordnet ist als gelochte Platte ausgebildet ist, vorzugsweise der hintere Teil der Deckenwand und der vordere Teil der Deckenwand als durchsichtige Platte ausgeführt ist, so dass in diesem Bereich eine Beleuchtungseinrichtung vorgesehen werden kann. Eine derartige Anordnung bzw. strömungstechnische Verbindung der Lufteinlassöffnungen wird besonders bevorzugt, da dadurch die Luftverteilung bzw. die Strömungsmechanik im Arbeitsraum besonders vorteilhaft beeinflusst werden kann. Insbesondere wird durch die Absaugung von Luft im unteren Bereich des Arbeitsraums eine walzenförmige Strömungsgeometrie der Luft im Arbeitsraum bereitgestellt bzw. wird eine solche Ausbildung unterstützt.
Vorteilhafterweise umfasst die Absaugeinrichtung zumindest drei Lufteinlassöffnungen, wobei zumindest eine Lufteinlassöffnung strömungstechnisch mit einem unteren Bereich und zumindest zwei Lufteinlassöffnungen strömungstechnisch mit einem oberen Bereich des Arbeitsraums verbunden sind, um jeweils in diesen Bereichen Luft aus dem Arbeitsraum zu führen.
Ferner ist es bevorzugt, dass der Volumenstrom durch eine der Lufteinlassöffnungen maximal zwischen 400 und 600 m³ pro Stunde, besonders vorzugsweise zwischen 450 und 500 m³ pro Stunde beträgt. Durch eine derartige Dimensionierung der Lufteinlassöffnungen besteht die Möglichkeit, die Abzugsvorrichtung in einem Bereich zwischen etwa 100 m³ pro Stunde und 1500 m³ pro Stunde zu betreiben, so dass die erfindungsgemäße Abzugsvorrichtung für alle vorgegebenen Regelbereiche nach DIN EN 14175 betrieben werden kann (DN 200 für einen Regelbereich von 100 bis 550 m³ pro Stunde für kleine Abzüge; DN 250 für einen Regelbereich von 200 bis 850 m³ pro Stunde für mittlere Abzüge; DN 315 für einen Regelbereich von 300 bis 1500 m³ pro Stunde für große Abzüge). Abzüge werden üblicherweise mit Außenbreiten zwischen 1,2 und 2,1 Meter hergestellt. Die Abluftmenge von Abzügen wird, um verschiedene Abzüge vergleichen zu können, oft in m³ pro Stunde und Meter dargestellt. Die Einheit m wird dann als Außenbreite des Abzuges in Meter dargestellt. Bei 400 m³ pro Stunde und Meter benötigt ein Abzug mit einer Außenbreite 1,2 Meter eine Abluftmenge von etwa 480 m³ pro Stunde, während ein Abzug mit einer Außenbreite von 2,1 Metern eine Abluftmenge von etwa 820 m³ pro Stunde benötigt.
Vorteilhafterweise werden die zumindest zwei Lufteinlassöffnungen, die strömungstechnisch mit dem oberen Bereich des Arbeitsraums verbunden sind, parallel eingestellt und geregelt. Ferner ist es von Vorteil, wenn alle Lufteinlassöffnungen parallel eingestellt und geregelt werden. Mit anderen Worten weisen die Lufteinlassöffnungen in diesem Betriebsmodus im Wesentlichen gleiche Volumenströme auf.
Vorzugsweise sind die Lufteinlassöffnungen als Klappenanordnungen ausgebildet, die am Lufteinlasskasten der Absaugvorrichtung angeordnet sind.
Vorzugsweise wird zur Ermittlung des durch die Absaugeinrichtung geführten Abluftvolumenstroms die Druckdifferenz zwischen der Lufteinlassöffnung, die strömungstechnisch mit dem unteren Bereich des Arbeitsraums verbunden ist und dem Abluftanschluss ermittelt. Wie oben bereits ausgeführt, kann zur Erfassung der Druckdifferenz alternativ ein in der Druckschrift DE 195 45 948 A1 offenbarter Messaufbau eingesetzt werden, um die Messgenauigkeit und die Regelspreizung zu verbessern.
Vorteilhafterweise umfasst die Abzugsvorrichtung Nachströmöffnungen, so dass auch bei vollständig geschlossenem Fensterschieber Luft in den Arbeitsraum einströmen kann. Derartige Nachströmöffnungen werden typischerweise oberhalb und unterhalb des Fensterschiebers an der Vorderseite der Abzugsvorrichtung vorgesehen. Derartige Nachströmöffnungen sind dabei insbesondere für einen sogenannten Nachtbetrieb, bei dem der Fensterschieber vollständig geschlossen ist, von Vorteil, um auch in diesem Betriebszustand einen ausreichenden Luftaustausch bzw. eine ausreichende Absaugung bereitstellen zu können.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Abzugsvorrichtung Ein-, Ausgabe- und/oder Anzeigemittel umfasst. Dadurch besteht die Möglichkeit, dem Bediener den derzeitigen Betriebszustand der Abzugsvorrichtung anzuzeigen bzw. mittels entsprechender Bedienelemente kann der Bediener den Betriebszustand der Abzugsvorrichtung umschalten, beispielsweise von einem Regelbetrieb in einen Nachtbetrieb. Ferner ist es von Vorteil, wenn die Abzugsvorrichtung optische und/oder akustische Alarmmittel umfasst. Dadurch besteht die Möglichkeit, das Laborpersonal zu warnen, falls beispielsweise eine kritische Temperatur im Arbeitsraum erreicht wird oder die Strömung innerhalb des Arbeitsraums instabil wird und die Gefahr besteht, dass Schadstoffe aus dem Arbeitsraum in den Laborraum austreten können. Ferner besteht dadurch die Möglichkeit, dass der Benutzer die Abzugsvorrichtung manuell spült (d. h. dabei wird im Wesentlichen der gesamte Arbeitsraum durch die Absaugeinrichtung mittels Laminarströmung entleert).
Vorteilhafterweise umfasst die Abzugsvorrichtung außer der Absaugung durch die Absaugeinrichtung keine weiteren Absaugungen, insbesondere keine an den Seiten- oder Rückenwänden.
Ferner ist es von Vorteil, dass die Abzugsvorrichtung Mittel umfasst, um Stützstrahlen in den Arbeitsraum zu führen und um dadurch die Lufteinführung in den Innenraum und die Strömungsführung zu beeinflussen. Derartige Mittel können beispielsweise durch Düsenanordnungen bereitgestellt werden.
4. Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Nachfolgend wird eine detaillierte Beschreibung der Figuren gegeben. Darin zeigt:
1 eine schematische Vorderansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abzugsvorrichtung;
2 eine schematische Schnittansicht der bevorzugten Ausführungsform;
3 eine schematische Draufsicht auf die bevorzugte Ausführungsform;
4 eine schematische horizontale Schnittansicht der bevorzugten Ausführungsform;
5 eine weitere schematische horizontale Schnittansicht der bevorzugten Ausführungsform;
6 eine schematische Querschnittsansicht einer regelbaren Absaugeinrichtung, die in der bevorzugten Ausführungsform verwendet wird;
7 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren regelbaren Absaugeinrichtung;
8 ein Drucklinienkenndiagramm;
9 eine schematische Ansicht eines Regelkreises zur Steuerung und Regelung der regelbaren Absaugeinrichtung;
10 verschiedene Betriebszustände der Absaugeinrichtung;
11 den Strömungsverlauf im Arbeitsraum bei verschiedenen Betriebszuständen, wobei der Fensterschieber in einer geöffneten Position vorliegt;
12 eine schematische Ansicht des Strömungsverlaufs im Arbeitsraum bei verschiedenen Betriebszuständen, wobei der Fensterschieber in einer geschlossenen Position vorliegt; und
13 ein Diagramm des Abluftvolumenstroms in Abhängigkeit von der Stellung des Fensterschiebers.
1 zeigt eine schematische Vorderansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Abzugsvorrichtung 100, die auf einem Tischgestell 110 angeordnet ist. Im oberen Bereich an der Abzugsvorrichtung 100 ist eine regelbare Absaugeinrichtung 120 angeordnet.
Die Abzugsvorrichtung 100 ist aus (vorzugsweise mehrteiligen) vertikalen Profilelementen 130, die vom Tischgestell 110 bis einschließlich zur Absaugeinrichtung 120 verlaufen und entsprechend horizontal angeordneter Profilelemente 140 bereitgestellt.
Wie in 1 zu erkennen ist, ist an der Vorderseite der Abzugsvorrichtung 100 ein Fensterschieber 150 vorgesehen. Am Tischgestell 110 ist ferner ein optionaler Einschub 160 zur Aufnahme von Anschlüssen und Bedienelementen vorgesehen.
2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Abzugsvorrichtung 100 auf 1. Gleiche Teile sind mit identischen Bezugszeichen versehen.
Wie in 2 gut zu erkennen ist, ist die Absaugeinrichtung 120 im oberen Bereich der Abzugsvorrichtung 100 angeordnet, nämlich oberhalb einer teilweise gelochten Deckenplatte 170. Die Deckenplatte 170 ist dabei im hinteren Bereich (d. h. im Bereich unterhalb der Absaugeinrichtung 120) gelocht ausgebildet und in einem vorderen Bereich transparent ausgebildet, so dass ein durch die Abzugsvorrichtung 100 umschlossener Arbeitsraum 180 durch eine oberhalb des transparenten Teils der Deckenplatte 170 angeordneten Beleuchtungseinrichtung 190 beleuchtet werden kann.
Die Absaugeinrichtung 120 ist dabei strömungstechnisch mit einem unteren Bereich des Arbeitsraums 180 mittels eines durch eine Zwischenwand 200 und der Rückwand der Abzugsvorrichtung 100 gebildeten Kanals 210 strömungstechnisch verbunden, sowie mit dem oberen Bereich des Arbeitsraums 180. Wie in 2 ebenfalls gut zu erkennen ist, ist die Absaugeinrichtung 120 ferner mit einem Abluftsystem 220 strömungstechnisch verbunden.
Weiterhin umfasst die Abzugsvorrichtung 100 Nachströmöffnungen 230, so dass auch im geschlossenen Zustand des Fensterschiebers 150 ein gewisser Volumenstrom in den Arbeitsraum 180 eintreten kann. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Fensterschieber 150 mittels eines Seilzugsystems 240 beweglich gelagert.
In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform weist die Tischstruktur 110 eine Höhe von etwa 900 mm auf, der Fensterschieber weist ebenfalls eine Höhe im Wesentlichen von 900 mm auf, so dass die Unterkante des Fensterschiebers zwischen einer Höhe von 900 mm (im geschlossenen Zustand) bis etwa in eine Höhe von 1800 mm (im vollständig geöffneten Zustand) beweglich gelagert ist. Eine typische Arbeits- und/oder Eingriffsposition wird dabei in etwa bei einer Höhe von 1350 mm bereitgestellt.
Die 4 bis 5 zeigen schematische horizontale Ansichten der bevorzugten Abzugsvorrichtung 100, wobei wiederrum gleiche Teile mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Wie in den Schnittansichten gut zu erkennen ist, umfasst eine erfindungsgemäße Abzugsvorrichtung 100 seitlich vom Fensterschieber 150 vorzugsweise mehrteilige vertikale Profilanordnungen, durch die vertikale Kanäle 250 ausgebildet werden. In diesen vertikalen Kanälen 250 können Einbauten (z. B. Zu- oder Ableitungen für Medien, Armaturen, Ventile, Steckdosen, Schalter, Sicherungsvorrichtungen, etc.) vorgesehen werden.
6 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer regelbaren Absaugeinrichtung 120, mit Hilfe derer der Abluftvolumenstrom, der in das Abluftsystem 220 geführt wird und die Luftverteilung im Arbeitsraum 180 geregelt werden können.
Die Absaugeinrichtung 120 umfasst dabei vorzugsweise einen Lufteinlasskasten 121, ein Abluftrohr 122 und einen Abluftanschluss 123. Im Bereich des Lufteinlasskastens 121 sind drei Klappenanordnungen 124, 125, 126 vorgesehen.
Der Lufteinlasskasten 121 weist dabei vorzugsweise einen im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt von etwa 400 × 400 mm und eine Höhe von etwa 150 mm auf.
Die Klappenanordnungen 124, 125, 126 sind vorzugsweise derart dimensioniert, dass der maximale Volumenstrom, der durch eine der Klappenanordnungen 124, 125, 126 (d. h. durch eine der Lufteinlassöffnungen) geführt werden kann zwischen 400 und 600 m³ pro Stunde, vorzugsweise zwischen 450 und 500 m³ pro Stunde liegt.
Die vorderen Klappenanordnungen 124, 125 sind dabei strömungstechnisch mit dem oberen Bereich des Arbeitsraums 180, der durch den gelochten Bereich der Deckenplatte 170 geführt wird verbunden, wobei die hintere Klappenanordnung 126 strömungstechnisch mit dem unteren Bereich des Arbeitsraums 180 über den Kanal 210, der durch die Zwischenwandung 200 gebildet wird, verbunden ist.
Ferner umfasst die regelbare Absaugeinrichtung 120 eine Messeinrichtung 127, die eingerichtet ist, um die Druckdifferenz zwischen dem Abluftanschluss 123 und dem Lufteinlasskasten 121 zu messen. Hierfür umfasst die Messeinrichtung 127 zumindest drei Messstellen MS1, MS2 und MS3, die vorzugsweise mittels Venturi-Sensoren bereitgestellt werden. Zur Messung des Drucks im Bereich des Lufteinlasskastens 121 kann durch die Messstelle MS2 der Druck unmittelbar am Lufteinlasskasten 121 gemessen werden. Zur Erhöhung der Genauigkeit bzw. zur Gewährleisung, dass die Drucksensoren im optimalen Messbereich betrieben werden, wird vorgeschlagen, vor und hinter der Klappenanordnung 126 den Druck zu messen und den Differenzdruck dieser beiden Messungen, die durch die Messstelle MS3 ermittelt wird, zur Messung des Differenzdrucks zwischen dem Abluftanschluss 123 und dem Lufteinlasskasten 121 heranzuziehen. In diesem Zusammenhang wird wiederum auf das in der Druckschrift DE 195 45 948 A1 offenbarte Messverfahren verwiesen. Um zwischen den Messstellen MS2 und MS3 umschalten zu können, umfasst die Messanordnung 127 weiterhin ein Magnetventil 128.
Weiterhin sind Sensoren vorgesehen (nicht gezeigt), die die exakte Klappenstellung erfassen können, so dass der Volumenstrom, der durch die jeweiligen Klappenanordnungen 124, 125, 126 geführt wird bzw. der Abluftvolumenstrom ermittelt werden kann.
Die Klappen der Klappenanordnungen 124, 125, 126 sind dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Klappen in etwa bei einem Winkel von 70° ein Verschließen der Klappenanordnungen ermöglichen, so dass keine weiteren Dichtanschläge mehr bereitgestellt werden müssen. In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform werden die beiden vorderen Klappenanordnungen 124, 125, die mit dem oberen Bereich des Arbeitsraums 180 strömungstechnisch verbunden sind, parallel geregelt/angetrieben.
Zur Vermeidung von Beschädigungen der Drucksensoren der Messeinrichtung 127 werden die Druckmessschläuche vorzugsweise mit der Umgebungsluft verbunden, so dass die verschmutzte bzw. korrosive Atmosphäre des Arbeitsraums 180 entfernt werden kann.
Die durch die Klappenanordnungen 124, 125, 126 jeweils geführten Volumenströme können somit getrennt voneinander eingestellt und verteilt werden. Bei kleinen Abluftvolumenströmen kann dabei nur eine Klappenanordnung verwendet werden; bei mittleren Abluftvolumenströmen kann eine hälftige Aufteilung auf die vorderen und hinteren Klappenanordnungen ermöglicht werden; im Nachtbetrieb kann ein sehr niedriger Abluftvolumenstrom dadurch erreicht werden, dass die vorderen Klappenanordnungen 124, 125 geschlossen werden und nur noch die hintere Klappenanordnung 126 geregelt bzw. angesteuert wird, so dass auch bei größeren Abzugsvorrichtungen ein Nachtbetrieb mit sehr geringen Abluftvolumenströmen ermöglicht werden kann;
Wie bereits ausgeführt, kann die Messeinrichtung 127 im Regelbetrieb zwischen den zwei Messstellen MS2 und MS3 geschalten werden und somit überwacht werden, wobei durch die Messstelle MS3 sehr geringe Abluftvolumenströme genau gemessen und geregelt werden können. Die erfindungsgemäße Abzugsvorrichtung kann mit vergleichsweise hohen Einströmgeschwindigkeiten von bis zu 0,5 m pro Sekunde betrieben werden (was insbesondere in Laboratorien im angelsächsischen Raum benötigt wird).
7 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren regelbaren Absaugeinrichtung 120', mit Hilfe derer der Abluftvolumenstrom, der in das Abluftsystem 220 geführt wird und die Luftverteilung im Arbeitsraum 180 geregelt werden können.
Die Absaugeinrichtung 120' umfasst dabei vorzugsweise einen Lufteinlasskasten 121', ein Abluftrohr 122' und einen Abluftanschluss 123'. Im Bereich des Lufteinlasskastens 121' sind wiederum drei Klappenanordnungen 124', 125', 126' vorgesehen.
Auch die Klappenanordnungen 124', 125', 126' sind vorzugsweise derart dimensioniert, dass der maximale Volumenstrom, der durch eine der Klappenanordnungen 124', 125', 126' (d. h. durch eine der Lufteinlassöffnungen) geführt werden kann zwischen 400 und 600 m³ pro Stunde, vorzugsweise zwischen 450 und 500 m³ pro Stunde liegt.
Die vorderen Klappenanordnungen 124', 125' sind dabei strömungstechnisch mit dem oberen Bereich des Arbeitsraums 180, der durch den gelochten Bereich der Deckenplatte 170 geführt wird verbunden, wobei die hintere Klappenanordnung 126' strömungstechnisch mit dem unteren Bereich des Arbeitsraums 180 über den Kanal 210, der durch die Zwischenwandung 200 gebildet wird, verbunden ist.
Ferner umfasst auch die regelbare Absaugeinrichtung 120' eine Messeinrichtung 127', die eingerichtet ist, um die Druckdifferenz zwischen dem Abluftanschluss 123' und dem Lufteinlasskasten 121' zu messen. Hierfür umfasst die Messeinrichtung 127' ebenfalls zumindest drei Messstellen MS1', MS2' und MS3', die vorzugsweise mittels Venturi-Sensoren bereitgestellt werden. Zur Messung des Drucks im Bereich des Lufteinlasskastens 121' kann durch die Messstelle MS2' der Druck unmittelbar am Lufteinlasskasten 121' gemessen werden.
Im Unterschied zum in 6 gezeigten Messaufbau misst der in 7 gezeigte Messaufbau nicht vor und hinter der Klappenanordnung 126' (also nicht den Differenzdruck der Klappenanordnung 126') sondern nur hinter der Klappenanordnung 126'. Der in 7 gezeigte Messaufbau stellt somit einen zu dem in 6 gezeigten Messaufbau vereinfachten Aufbau dar. Je nach Anforderung an die Spreizung der Luftmenge kann auch dieser vereinfachte Messaufbau in einer erfindungsgemäßen Abzugsvorrichtung eingesetzt werden.
Weiterhin sind Sensoren vorgesehen (nicht gezeigt), die die exakte Klappenstellung erfassen können, so dass der Volumenstrom, der durch die jeweiligen Klappenanordnungen 124', 125', 126' geführt wird bzw. der Abluftvolumenstrom ermittelt werden kann.
Auch die in 7 gezeigten Klappen der Klappenanordnungen 124', 125', 126' sind dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Klappen in etwa bei einem Winkel von 70° ein Verschließen der Klappenanordnungen ermöglichen, so dass keine weiteren Dichtanschläge mehr bereitgestellt werden müssen. In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform werden die beiden vorderen Klappenanordnungen 124', 125', die mit dem oberen Bereich des Arbeitsraums 180 strömungstechnisch verbunden sind, parallel geregelt/angetrieben.
Zur Vermeidung von Beschädigungen der Drucksensoren der Messeinrichtung 127' werden die Druckmessschläuche vorzugsweise mit der Umgebungsluft verbunden, so dass die verschmutzte bzw. korrosive Atmosphäre des Arbeitsraums 180 entfernt werden kann.
Die durch die Klappenanordnungen 124', 125', 126' jeweils geführten Volumenströme können somit getrennt voneinander eingestellt und verteilt werden. Bei kleinen Abluftvolumenströmen kann dabei nur eine Klappenanordnung verwendet werden; bei mittleren Abluftvolumenströmen kann eine hälftige Aufteilung auf die vorderen und hinteren Klappenanordnungen ermöglicht werden; im Nachtbetrieb kann ein sehr niedriger Abluftvolumenstrom dadurch erreicht werden, dass die vorderen Klappenanordnungen 124', 125' geschlossen werden und nur noch die hintere Klappenanordnung 126' geregelt bzw. angesteuert wird, so dass auch bei größeren Abzugsvorrichtungen ein Nachtbetrieb mit sehr geringen Abluftvolumenströmen ermöglicht werden kann;
Wie bereits ausgeführt, kann die Messeinrichtung 127' im Regelbetrieb zwischen den zwei Messstellen MS2' und MS3' geschalten werden und somit überwacht werden, wobei durch die Messstelle MS3' geringe Abluftvolumenströme genau gemessen und geregelt werden können.
8 zeigt die Abhängigkeit des Volumenstroms vom gemessenen Differenzdruck, der durch die Messeinrichtung 127 (vgl. 6) zwischen dem Lufteinlasskasten 121 und dem Abluftanschluss 123 gemessen wird. Dabei sind unterschiedliche Regelbereiche dargestellt. Die Kennlinie DN 200 stellt einen Regelbereich von 100 bis 550 m³ pro Stunde für kleine Abzugsvorrichtungen, die Kennlinie DN 250 einen Regelbereich von 200 bis 850 m³ pro Stunde für mittlere Abzugsvorrichtungen und die Kennlinie DN 315 einen Regelbereich von 300 bis 1500 m³ pro Stunde für große Abzugsvorrichtungen dar. Der Abluftvolumenstrom kann dabei über die Formel V= ½ × C × Δp^1/2 ermittelt werden.
Dabei ist V der Volumenstrom, C der Drosselfaktor und Δp die erfasste Druckdifferenz. Die Kennlinie M1 stellt dabei den durch die Messeinrichtung 127' (vgl. 7) gemessenen Differenzdruck dar.

9 zeigt eine schematische Übersicht des Regelschemas mit der die bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abzugsvorrichtung 100 geregelt wird. Die Reglereinheit ist dabei vorzugsweise eine programmierbare elektronische Regeleinheit (beispielsweise ein DDC-Element oder ein anderes geeignetes Reglerelement). Die Klappenanordnungen 124, 125, 126 bzw. 124', 125', 126' werden in der bevorzugten Ausführungsform anhand folgender Betriebsparameter geregelt bzw. angesteuert:

Fenstersensoren:	mit Hilfe von Fenstersensoren wird die Position bzw. die Öffnungsstellung des Fensterschiebers ermittelt, so dass die „offene” Fläche des Fensterschiebers ermittelt bzw. errechnet werden kann; die Positionierung des Fensterschiebers kann dabei beispielsweise mittels Seilzugsensoren erfasst werden;
Sensoren T1, T2:	mittels dieser Sensoren kann insbesondere die Temperaturdifferenz zwischen der Umgebung und dem Arbeitsraum 180 der Abzugsvorrichtung 100 ermittelt werden, wobei hierbei auch der Schadstoffgehalt der Luft erfasst werden kann bzw. die Schadstoffdifferenz zwischen der Umgebung und dem Arbeitsraum 180;
DDC:	in der DDC-Einheit (Direct Digital Control-Einheit) können geeignete Sollwerte bzw. Regelausgaben für vordefinierte Betriebszustände gespeichert werden; ferner können in der DDC-Einheit die für eine jeweilige Abzugsvorrichtung individuellen Betriebsparameter abgespeichert werden; die Sollwerte können dabei beispielsweise auch die Betriebsparameter für die Nachtschaltung bzw. für den „Minimalzustand” umfassen;
Nutzer:	hier können Eingabe bzw. Bedienelemente vorgesehen werden, damit der Bediener die Abzugsvorrichtung 100 aktiv in seine jeweilige Betriebszustände (beispielsweise Regelbetrieb, Nachtbetrieb, etc.) schalten kann;
Anzeige:	ferner kann die Regeleinheit den aktuellen Betriebszustand mittels einer Anzeigeeinrichtung ausgeben;
Alarmierung:	die Abzugsvorrichtung 100 kann über entsprechende Anzeigemittel bzw. über Akustikmittel über einen Störfall (beispielsweise bei instabilen Strömungsverhältnissen im Arbeitsraum 180) ausgeben;
Sensor P:	durch die Messanordnung 127, 127' kann die Druckdifferenz zwischen dem Einlasskasten 121, 121' und dem Abluftanschluss 123, 123' ermittelt werden, und somit der aktuelle Volumenstrom, bzw. der aktuelle Abluftvolumenstrom, der in das Abluftsystem geleitet wird, ermittelt werden;
M1, M2:	durch diese Sensoren (beispielsweise Potentiometer) wird die Klappenstellung der Klappenanordnungen 124, 125, 126, 124', 125', 126' erfasst, sodass die durch die Lufteinlassöffnungen geführten Volumenströme ermittelt werden können.

In Antwort auf die erfassten Sensorenwerte kann die Regeleinheit die Klappenstellungen der Klappenanordnungen 124, 125, 126, 124', 125', 126' regeln, um die Volumenströme der einzelnen Klappenanordnungen 124, 125, 126, 124', 125', 126' zu regeln, und damit den Abluftvolumenstrom der Absaugeinrichtung 120, 120', sowie das anteilige Verhältnis der Volumenströme der Klappenanordnungen 124, 125, 126, 124', 125', 126' zueinander, um die Luftverteilung im Arbeitsraum, zu regeln.
10 zeigt exemplarisch die Klappenstellungen der Klappenanordnungen 124, 125, 126 für einen Regelbereich von 100 bis 550 m³ pro Stunde (d. h. für DN 200), wobei die einzelnen Drucksensorsignale mit entsprechenden Zahlenwerten angegeben wurden. Diesbezüglich wird wiederrum auf das in der Druckschrift DE 195 45 948 A1 offenbarte Messverfahren verwiesen. Für die Absaugeinrichtung 120' gilt, bis auf Messwerterfassung bei der hinteren Klappenanordnung 126', entsprechendes.
11 zeigt schematisch das Luftströmungsprofil in einem Arbeitsraum 180 einer erfindungsgemäßen Abzugsvorrichtung 100 bei geöffnetem Fensterschieber 150 bei unterschiedlichen Temperaturen.
Im linken Teilbild, ist ein isothermer Betrieb (d. h. die Temperatur im Arbeitsraum 180 entspricht der Temperatur der Umgebung) gezeigt. In diesem Betrieb wird der Abluftvolumenstrom in etwa 50% durch die vorderen Klappenanordnungen 124, 125 und etwa 50% durch die hintere Klappenanordnung 126 geführt. Wie in 10 im linken Teilbild gut zu erkennen ist, bildet sich im Arbeitsraum 180 eine rotierende, stabile Abluftwalze, die eine geordnete und stabile Durchströmung des Arbeitsinnenraums 180 bereitstellt. Der Nachteil hierbei kann allerdings darin gesehen werden, dass die mittlere Verweildauer in der Abluftwalze bis 120 Sekunden beträgt, so dass es hier zu einer „Aufkonzentrierung” von Schadstoffen kommen kann.
Im mittleren Teilbild der 11 ist die Temperatur im Arbeitsraum 180 höher als in der Umgebung, so dass die Abzugsvorrichtung nicht mehr isotherm betrieben wird. Die Temperaturdifferenz ist dabei derart hoch, dass eine Temperaturschichtung droht. Durch die obengenannten Sensoren, erfasst die Regeleinrichtung dieses und ändert die anteilige Luftverteilung zwischen den vorderen Klappenanordnungen 124, 125 und der hinteren Klappenanordnung 126 (beispielsweise auf eine Verteilung von 66% auf die vorderen Klappenanordnungen 124, 125 und 33% auf die hintere Klappenanordnung 126). Mit anderen Worten wird bei gleichem Abluftvolumenstrom ein höherer Volumenstrom durch die vorderen Klappenanordnungen 124, 125 geführt, so dass hierdurch die Strömungsverteilung im Arbeitsraum 180 derart verändert wird, dass die Luftwalze insgesamt verkleinert und in den vorderen Bereich des Arbeitsraums 180 verschoben wird. Einerseits verkleinert sich dadurch die mittlere Verweilzeit der Schadstoffe in der Luftwalze. Darüber hinaus kann dadurch auch die Temperaturdifferenz verringert werden.
Im rechten Teilbild der 11 ist eine Betriebssituation mit hoher thermischer Belastung gezeigt, wobei die Temperaturdifferenz bereits einen kritischen Wert erreicht hat, so dass die Strömung im Arbeitsraum 180 instabil geworden ist. In dieser Betriebssituation wird der Abluftvolumenstrom zwischen 30 und 50% erhöht. Zudem wird wenigsten 90% des Abluftvolumenstroms durch die vorderen Klappenanordnungen 124, 125 geführt, so dass sich im Wesentlichen eine laminare Strömung, die beispielsweise mit ca. 0,2 m pro Sekunde abgesaugt wird, ausgebildet wird. Mit anderen Worten wird in diesem Betriebszustand keine Luftwalze mehr bereitgestellt, sondern der Arbeitsraum 180 möglichst schnell (vorzugsweise innerhalb von 10 bis 20 Sekunden) freigespült, d. h. die Schadstoffe und die aufgeheizte Luft innerhalb des Arbeitsraums 180 werden vollständig entfernt. Diesen Betriebszustand kann der Anwender auch manuell schalten.
12 zeigt eine schematische Darstellung der Luftströmung im Arbeitsraum 180 bei geschlossenem Fensterschieber 150 bei verschiedenen Temperaturen. Im linken Teilbild ist wiederrum der isotherme Betrieb dargestellt, bei dem jeweils 50% des Abluftvolumenstroms durch die vorderen bzw. hinteren Klappenanordnungen 124, 125, 126 geführt werden. Wiederrum bildet sich im Arbeitsraum 180 eine relativ große rotierende Luftwalze, die dafür sorgt, dass eine stabile und im Wesentlichen homogene Durchmischung des Arbeitsraums 180 erfolgt. Der Nachteil dieses Betriebszustands ist wiederrum, dass Schadstoffe bis 120 Sekunden im Arbeitsraum 180 verweilen können und es daher zu „Aufkonzentrierungseffekten” kommen kann. Wie in 11 in allen Teilbildern gezeigt, kann in diesem Betriebszustand durch die Nachströmöffnungen 230 Luft in den Arbeitsraum 180 gelangen.
Im mittleren Teilbild ist ein Betriebszustand mit Wärmelast im Arbeitsraum 180 gezeigt. Zur Vermeidung von entsprechenden Schichten aufgrund der unterschiedlichen Temperaturen wird die Verteilung zwischen der hinteren und den vorderen Klappenanordnungen 124, 125, 126 verändert, so dass etwa 90% des Abluftvolumenstroms durch die vorderen Klappenanordnungen 124, 125 geführt wird, wobei darüber hinaus der Abluftvolumenstrom um etwa 50% erhöht wird. Dadurch verkleinert sich die rotierende Luftwalze und wird in den vorderen Teil der Abzugsvorrichtung 100 verschoben. Durch die verkleinerte Luftwalze verringert sich somit die mittlere Verweilzeit der Schadstoffe in der Abzugsvorrichtung 100 und die Temperaturdifferenzen können entsprechend abgebaut werden. Erreicht die Temperaturdifferenz dabei einen kritischen Wert (der vorzugsweise in der DDC-Einheit hinterlegt ist) wird der Abluftvolumenstrom bis zum maximalen Wert erhöht, bis die Störung entsprechend abgebaut ist.
Im rechten Teilbild ist die Abzugsvorrichtung 100 im sogenannten Nachtbetrieb gezeigt. Im Nachtbetrieb wird die Abzugsvorrichtung 100 ohne thermische Belastung und ohne aktive Schadstoffbelastung betrieben. Die Abzugsvorrichtung 100 dient hierbei quasi als Lagerraum. Das Hauptziel in diesem Betrieb liegt darin, die Abzugsvorrichtung 100 möglichst energieeffizient zu betreiben. Dies ist von besonderer Bedeutung, da Abzugsvorrichtungen einen erheblichen Teil ihrer Lebensdauer in diesem Nachtbetrieb betrieben werden. Daher resultiert ein erheblicher Teil des Energieverbrauchs einer Abzugsvorrichtung aus dem Nachtbetrieb. In diesem Betriebszustand werden die beiden vorderen Klappenanordnungen 124, 125 geschlossen und es wird ein Abluftvolumenstrom von etwa 100 m³ pro Stunde eingestellt, der ausschließlich über die hintere Klappenanordnung 126 abgeführt wird, so dass sich eine relativ große drehende Luftwalze bildet, die vergleichsweise langsam rotiert. Da in diesem Betriebszustand keine bzw. keine wesentlichen thermischen Einflüsse vorliegen, ist diese Betriebsart für den Nachtbetrieb besonders vorteilhaft, insbesondere da auch durch die relativ große Luftwalze schwere Gase, die sich ansonsten im unteren Bereich des Arbeitsraums 180 sammeln würden, abgesaugt werden können. Obige Ausführungen gelten entsprechend für die Absaugeinrichtung 120'.
13 zeigt eine beispielhafte Reglerparametrierung des Abluftvolumenstroms in Abhängigkeit der Positionierung des Fensterschiebers. Wie in 12 zu erkennen, können im isothermen Betrieb die Volumenströme bzw. der Abluftvolumenstrom linear zum Öffnungsgrad des Fensterschiebers geregelt werden. Soweit zusätzliche thermische Lasten hinzukommen, kann der Abluftvolumenstrom (neben der oben geschilderten Veränderung der anteiligen Volumenströme der Klappenanordnungen) erhöht werden, wobei der maximale Abluftvolumenstrom für eine Temperaturdifferenz die Größe als der voreingestellte kritische Wert für Temperaturdifferenz eingestellt wird und etwa dass 1,5-fache des Abluftvolumenstroms in dem Regelbetrieb darstellt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorhergehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, solange sie vom Gegenstand der folgenden Ansprüche umfasst ist.

Claims

Abzugsvorrichtung (100), insbesondere für Laborbereiche, umfassend: – ein einen Arbeitsraum (180) umschließendes Gehäuse mit Seitenwänden und einer Deckenwand (170), wobei zumindest eine der Seitenwände einen beweglichen Fensterschieber (150) umfasst; – eine regelbare Absaugeinrichtung (120; 120') um Luft aus dem Arbeitsraum (180) über zumindest einen Abluftanschluss (123; 123') in ein Abluftsystem zu führen, wobei die Absaugeinrichtung (120; 120') zumindest zwei voneinander getrennte Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') umfasst, die strömungstechnisch mit unterschiedlichen Bereichen des Arbeitsraums (180) verbunden sind und deren Volumenströme unabhängig voneinander einstellbar und regelbar sind, wobei die Volumenströme der Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') und das anteilige Verhältnis der Volumenströme zueinander in Abhängigkeit von Betriebsparametern geregelt wird, die mittels Sensormittel erfasst werden, wobei durch die Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') der Abluftvolumenstrom und die Luftverteilung im Arbeitsraum (180) regelbar sind.
Abzugsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Sensormittel zumindest einen Temperatursensor (T1, T2) zum Erfassen der Temperatur im Arbeitsraum (180) und/oder zumindest zwei Temperatursensoren (T1, T2) zum Erfassen einer Temperaturdifferenz zwischen dem Arbeitsraum (180) und der Umgebung umfassen.
Abzugsvorrichtung (100) nach einem der Anspruch 1 oder 2, wobei die Sensormittel zumindest einen Positionssensor zum Erfassen der Position des beweglichen Fensterschiebers (150) umfassen.
Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensormittel Schadstoffsensoren zum Erfassen von Schadstoffen im Arbeitsraum (180) und/oder zum Erfassen einer Schadstoffdifferenz zwischen dem Arbeitsraum (180) und der Umgebung umfassen.
Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensormittel Drucksensoren zum Erfassen einer Druckdifferenz zumindest zwischen einer der Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') und dem Abluftanschluss (123; 123') der Absaugeinrichtung (120; 120') umfassen.
Abzugsvorrichtung (100) nach Anspruch 5, wobei an der zumindest einen Lufteinlassöffnung (124, 125, 126; 124', 125', 126') die Druckdifferenz vor und nach der Lufteinlassöffnung (124, 125, 126; 124', 125', 126') mittels Drucksensoren erfasst wird, um die Druckdifferenz zwischen der Lufteinlassöffnung (124, 125, 126; 124', 125', 126') und dem Abluftanschluss (123; 123') zu ermitteln.
Abzugsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei zumindest ein Drucksensor als Venturi-Sensor ausgebildet ist.
Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensormittel Sensoren zum Erfassen des Betriebszustands der Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') umfassen.
Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest zwei Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') in Abhängigkeit der erfassten Betriebsparameter basierend auf vordefinierten Betriebszuständen eingestellt und geregelt werden.
Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Absaugeinrichtung (120) einen Lufteinlasskasten (121; 121'), ein Abluftrohr (122; 122') und den Abluftanschluss (123; 123') umfasst, wobei die zumindest zwei Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') am Lufteinlasskasten (121; 121') angeordnet sind.
Abzugsvorrichtung (100) nach Anspruch 10, wobei am Lufteinlasskasten (123; 123') Mittel zum Auffangen und Ableiten von aus dem Abluftsystem rückfliesenden Kondensats vorgesehen sind.
Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Lufteinlassöffnung (126; 126') strömungstechnisch mit einem unteren Bereich und zumindest eine Lufteinlassöffnung (124, 125; 124', 125') strömungstechnisch mit einem oberen Bereich des Arbeitsraums (180) verbunden ist, um jeweils in diesen Bereichen Luft aus dem Arbeitsraum (180) zu führen.
Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Absaugeinrichtung (120; 120') zumindest drei Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') umfasst, wobei zumindest eine Lufteinlassöffnung (126; 126') strömungstechnisch mit einem unteren Bereich und zumindest zwei Lufteinlassöffnungen (124, 125; 124', 125') strömungstechnisch mit einem oberen Bereich des Arbeitsraums (180) verbunden sind, um jeweils in diesen Bereichen Luft aus dem Arbeitsraum (180) zu führen.
Abzugsvorrichtung (100) nach Anspruch 13, wobei die zumindest zwei Lufteinlassöffnungen (124, 125; 124', 125'), die strömungstechnisch mit dem oberen Bereich des Arbeitsraums (180) verbunden sind, parallel eingestellt und geregelt werden.
Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') als Klappenanordnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') ausgebildet sind.
Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der aus dem Arbeitsraum (180) in das Abluftsystem geführte Volumenstrom zwischen 100 und 550 m³/h, 200 und 850 m³/h oder zwischen 300 und 1500 m³/h beträgt.
Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der maximale Volumenstrom, der durch eine der Lufteinlassöffnung (124, 125, 126; 124', 125', 126') geführt werden kann zwischen 400 und 600 m³/h, vorzugsweise zwischen 450 und 500 m³/h liegt.
Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Absaugeinrichtung (120; 120') an der Deckenwand (170) der Abzugsvorrichtung (100) angeordnet ist, und wobei die Deckenwand (170) zum größten Teil als gelochte Deckenplatte (170) ausgebildet ist, die strömungstechnisch mit zumindest einer Lufteinlassöffnung (125, 126; 125', 126') verbunden ist.
Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fensterschieber (150) in einer Arbeits- oder Eingriffsposition eine Öffnung mit einer Höhe von etwa 450 mm und in einer vollständig geöffneten Position eine Öffnung mit einer Höhe von etwa 900 mm bereitstellt.
Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abzugsvorrichtung (100) Nachströmöffnungen (230) umfasst, so dass auch bei vollständig geschlossenem Fensterschieber (150) Luft in den Arbeitsraum (180) einströmen kann.
Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abzugsvorrichtung (100) Ein-, Ausgabe- und/oder Anzeigemittel umfasst.
Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abzugsvorrichtung (100) optische und/oder akustische Alarmmittel umfasst.
Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei außer der Absaugung durch die Absaugeinrichtung (120; 120') keine weiteren Absaugungen vorgesehen sind.