-
Die Erfindung betrifft ein Kanalbauteil aus einem Kunststoff-Partikelschaum, insbesondere für Luftverteilungs- oder Lüftungssysteme, das mehrere Kanalelemente umfasst, die luftdicht miteinander verbunden und mit Hilfe von spritzgegossenen Rahmenelementen modular zusammengestellt werden können, um eine flexible Anpassung an vorgegebene Umgebungsbedingungen zu ermöglichen.
-
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung eines Kanalsystems durch Zusammenbau von erfindungsgemäßen Kanalbauteilen aus mehreren Kanalelementen und Rahmenelementen.
-
Moderne Bauprojekte werden bereits heute mit Wohnraumlüftungssystemen ausgestattet. Darüberhinaus müssen bis 2020 Neubauten eine klimaneutrale Bilanz aufweisen, was ohne Wohnraumlüftung kaum zu schaffen ist. Aber auch Bestandsbauten werden nachgerüstet, um ein angenehmes Wohnklima zu schaffen. Die kontrollierte Be- und Entlüftung erfordert eine hohe energetische Dämmung, um die Raumluftfeuchtigkeit möglichst effektiv und sicher zu regulieren. Zum anderen gilt es als Komfortmerkmal für eine wertige Ausstattung der Wohnung beziehungsweise der Immobilie. Eine Wohnraumlüftung im Gebäude setzt sich aus einem Lüftungsgerät und einem Luftverteilsystem zusammen, das vorzugsweise im Fußboden oder den Wänden verborgen ist. Der Luftaustausch wird vom Lüftungsgerät selbstständig geregelt. Viele Lüftungssysteme enthalten auch Funktionseinheiten wie Sensoren oder Temperaturfühler, um beispielsweise die Temperatur der Ansaugluft zu messen, um mögliche Vereisungen zu vermeiden.
-
Moderne Wohnungslüftungs-Systeme arbeiten zudem auch energieeffizient: ein leistungsstarker Wärmetauscher entzieht bis zu 98 Prozent der in der Abluft enthaltenen Wärme und nutzt sie zur Erwärmung der einströmenden Frischluft, was zu einem deutlich geringeren Energiebedarf sowie einer Senkung von CO2-Emissionen führt, die wiederum die Umwelt entlastet.
-
Luftverteilungssysteme oder Lüftungssysteme zur Be- und Entlüftung oder Entstaubung finden sich aber auch in anderen Bereichen wie bei Industriebauten, in Großbauten oder bei Fahrzeugen wie beispielsweise in Automobilen oder Flugzeugen zur Klimatisierung der Passagierkabinen.
-
Für die obigen Anwendungen sind Kanalsysteme bekannt, die aus verzinktem Stahlblech, Aluminium oder PVC hergestellt sind und aus zuschneidbaren Rohren oder Kanälen bestehen und beispielsweise mit Eck- oder Bogenstücken verbunden werden können. Diese haben den Nachteil, dass das Kanalsystem häufig noch nachträglich isoliert werden muss, um das Einfrieren oder Kondensatbildung zu vermeiden. Auch weisen Bauteile aus den vorgenannten Materialien ein verhältnismäßig hohes Gewicht auf, was zu erhöhten Transportkosten führt.
-
Um diese Nachteile zu überwinden, wurden bereits Kanalsysteme aus geschäumten Bauteilen entwickelt mit vorteilhaften Eigenschaften wie geringem Gewicht, gute Isolierung, Stoß-Absorption, Belastbarkeit und Haltbarkeit. Insbesondere wurden Hartschäume aus Polyurethan, aber auch Rohrelemente aus Kunststoff- oder Schaumstoffpartikeln beispielsweise aus EPP (expandiertes Polypropylen) oder aus EPS (expandiertes Polystyrol) eingesetzt. Diese zusammensteckbaren Bauteile haben regelmäßig den Nachteil, dass sie sehr labil sind und eine geringe Zugbelastbarkeit besitzen. Auch das Abdichten sowie das Erreichen der Dichtigkeit über lange Dichtflächen sind aufwändig. Die Bestrebungen zur Standardisierung solcher Bauteile zur kosteneffizienten Herstellung führen weiterhin dazu, dass es häufig schwierig ist, alle gewünschten oder notwendigen Kanalfunktionalisierungen mit den vorhandenen Bauteilen abzubilden, um eine durchgängige Dichtigkeit zu erzielen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kanalbauteil aus wenigen sich unterscheidenden Einzelteilen bereitzustellen, um daraus ein modulares und flexibel anpassbares Kanalsystem für unterschiedliche Anwendungsbereiche erzeugen zu können, das vorteilhafte Eigenschaften wie beispielsweise geringes Gewicht, Isolierung, Schalldämmung, hohe Dichtigkeit und eine steife, dichte und einfach de- und montierbare Verbindung der Bauteile untereinander aufweist, dabei aber die Möglichkeit bietet, jegliche Kanalfunktionalisierungen zu integrieren.
-
Diese Aufgabe wird durch die Ausgestaltung eines Kanalbauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass ein erfindungsgemäßes Kanalbauteil aus einem Kunststoff-Partikelschaum mehrere Kanalelemente umfasst, die zusammen gesteckt und verrastet zumindest bereichsweise einen Hohlraum bilden. Der Kunststoff-Partikelschaum stellt dabei eine Isolationsschicht mit integrierter Wärme- bzw. Kälteisolation dar und besteht aus Kunststoff- oder Schaumstoffpartikeln beispielsweise aus EPP (expandiertes Polypropylen) oder aus EPS (expandiertes Polystyrol). Die Form der Kanalelemente ist so gewählt, dass mit einer geringen Anzahl an unterschiedlichen Formen eine Vielzahl an Kombinationen ermöglicht wird. Die Kanalelemente sind an deren Seitenflächen mit mindestens einer Verbindungsvorrichtung mit miteinander in Eingriff zu bringenden Verrastungselementen ausgestattet. Diese Verbindungsvorrichtungen erlauben es, Kanalelemente einfach zusammenzustecken und luftdicht zu verrasten. Zusätzlich besteht ein erfindungsgemäßes Kanalbauteil aus mindestens einem spritzgegossenen Rahmenelement, das am geöffneten Kanalende positioniert ist und das aus mindestens zwei Einzelteilen besteht und eine Geometrie aufweist, um Kanalbauteile miteinander zu verbinden, diese abzudichten und zu stabilisieren. Die mit einer Dichtung ausgestatteten Rahmenelemente werden auf die zusammengesteckten Kanalelemente aufgesetzt und luftdicht aufgepresst, wobei diese sich selbst dichtend mittels Hinterschnitten fixieren. Die Rahmenelemente können mitteinander verbunden werden beispielsweise mittels einer einfachen Schwalbenschwanz-Befestigung. Außerdem ist es möglich, in das Kanalsystem Kanalbauteile mit speziellen Funktionselementen einfach zu integrieren, die beispielsweise ausgestattet sind mit Befestigungs- oder Montageelementen, Sensoren, Temperaturfühlern, Luftklappen, Wartungsklappen, Mehrfachrohrverteilern, Adaptern oder Abschlusselementen, die in den Kunststoff-Partikelschaum insbesondere durch PVSG - Partikelschaum-VerbundSpritzgießen® eingebracht werden. Mit diesem Verfahren verschmelzen die Materialgrenzflächen des Partikelschaums und des Spritzgusselements zu einer unlösbaren und luftdichten Verbindung. Die in der Form standardisierten Kanalbauteile können mit solchen Funktionselementen ausgestattet werden. In den Kanal können auch weitere Schalldämpfungselemente oder Filter eingebracht werden.
-
Diese modulare Lösung bringt den Vorteil, dass ein Kanalsystem angepasst auf eine große Vielzahl von unterschiedlichen Umgebungsbedingungen universell aufgebaut werden kann. Die notwendigen Einzelteile können standardisiert und damit kostengünstig hergestellt werden, da man weniger Werkzeuge benötigt und in höheren Stückzahlen produzieren kann. Die Einzelteile können platzsparend gestapelt werden und haben dadurch ein geringes Transportvolumen, was zusätzlich Transportkosten spart. Bei den hergestellten Leichtbauteilen handelt es sich um stabile Artikel mit geringem Gewicht, die durch die Kombination mit spritzgegossenen Kunststoffelementen dichtend aneinandergereiht und miteinander verbunden werden können, wobei eine erhöhte Stabilität erreicht wird. Außerdem können Funktionselemente einfach integriert und nachhaltig dichte und wartungsfreundliche Sensor- oder Kabeldurchführungen erreicht werden.
-
Die Kanalbauteile können in Höhe und Breite variiert werden, indem mehr oder weniger gleichförmige Kanal- bzw. Rahmenelemente miteinander verbunden werden, wodurch der Querschnitt des jeweils erzeugten Kanals skalierbar ist. Sie bieten die Möglichkeit diverser Schnittstellen beispielsweise zu Rohren, Kanälen oder Mehrfachrohrverteilern. Die verwendeten Materialien sind hygienisch und einfach zu reinigen und bieten eine hohe Resistenz gegen Chemikalien und Lösungsmittel. Außerdem entsprechen diese der Brandschutzklassifikation bis HF1, unter Verwendung von Sondermaterial sogar bis UL94-V0.
-
Die Kanallängen sind je nach Anforderung und baulichen Gegebenheiten flexibel anpassbar und unter Verwendung der Rahmenelemente auch über große Längen stabil.
-
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der 1 - 8 näher erläutert. Diese Figuren sind jedoch lediglich beispielhafte Darstellungen der erfindungsgemäßen Kanalbauteile und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken in keiner Weise ein.
-
Es zeigen:
- 1: Eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kanalbauteils im zusammengebauten Zustand;
- 2: Eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kanalbauteils im nur teilweise zusammengebauten Zustand;
- 3: Eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kanalbauteils im zusammengebauten Zustand;
- 4: Mögliche Einzelteile eines erfindungsgemäßen Rahmenelements und zwei Ausführungsformen eines Rahmenelements in der perspektivischen Darstellung;
- 5: Mögliche Einzelteile eines erfindungsgemäßen Kanalbauteils in der perspektivischen Darstellung;
- 6: Eine erste Ausführungsform eines modularen Kanalsystems unter Verbindung von erfindungsgemäßen Kanalbauteilen in perspektivischer Darstellung;
- 7: Eine zweite Ausführungsform eines modularen Kanalsystems unter Verbindung von erfindungsgemäßen Kanalbauteilen in perspektivischer Darstellung;
- 8: Eine perspektivische Darstellung eines mit Funktionselementen ausgestatteten Kanalelements.
-
Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Kanalbauteils (1) im zusammengefügten Zustand mit zwei auf seinen jeweils offenen Enden befestigten Rahmenelementen (20). Das Kanalbauteil (1) besteht aus zwei breiten Kanalelementen (2) und zwei schmalen Kanalelementen (3), die sich jeweils gegenüberliegen und die durch vier abgerundete Kanaleckelemente (4) miteinander verbunden sind und einen Hohlraum bilden, der zwei offene Enden aufweist. Die auf den offenen Enden befestigten Rahmenelemente (20) sind gebildet von zwei langen Rahmenteilstücken (21) und zwei kurzen Rahmenteilstücken (22), die sich jeweils gegenüberliegen und die durch vier abgerundete Rahmeneckstücke (23) miteinander verbunden sind. Die Kanalelemente (2, 3) sind hier als Beispiel bereits mit Anschraubbefestigungspunkten (12) ausgestattet.
-
2 zeigt in der Explosionsansicht die zusammensteckbaren Einzelteile des Kanalbauteils (1) der 1. Hier sind die Verbindungsvorrichtungen (11) auf den Seitenflächen (10) der Kanalelemente (2, 3) und der Kanaleckelemente (4), erkennbar. Die Kanal- und Kanaleckelemente (2, 3, 4) bilden eine Isolationsschicht (13), die vorzugsweise aus Kunststoff-Partikelschaum besteht und eine dem Kanalhohlraum zugewandte Innenfläche (15) sowie eine in einer Isolationsschichtstärke davon distanzierte Außenfläche (14) aufweisen. Zwischen der Außenfläche (14) und der Innenfläche (15) der Isolationsschicht (13) bzw. des Kanal- oder Kanaleckelements (2, 3, 4) erstrecken sich Seitenflächen (10). Diese weisen Verbindungsvorrichtungen (11) auf, mit denen jeweils ein unmittelbar benachbart angeordnetes Kanal- oder Kanaleckelement (2, 3, 4) in Eingriff gebracht und luftdicht verbunden werden kann. Hier handelt es sich beispielsweise um eine Nut-Feder-Verrastung. Jeweils auf einer Seitenfläche (10) jedes Kanal- oder Kanaleckelements (2, 3, 4) ist eine Nut angeordnet und auf der entgegengesetzten Seitenfläche eine entsprechende Feder. Es sind aber auch andere Geometrien als Verbindungsvorrichtungen denkbar. Die Rahmenelemente (20) sind im zusammengesetzten Zustand abgebildet. Gut erkennbar ist, dass deren eine Seite einen Aufnahmeraum (24) bildet, in den die zusammengesteckten Kanal- und Kanaleckelemente (2, 3, 4) eingeführt werden können, um das Rahmenelement (20) luftdicht aufzupressen. Mittels Hinterschnitten werden diese dabei selbst dichtend fixiert. Die den Kanal- und Kanaleckelementen (2, 3, 4) gegenüberliegende Seite des Rahmenelements (20) ist mit einer Rahmenelement-Verbindungsgeometrie (25) ausgeführt, die ermöglicht, dass dieses mit einem Rahmenelement (20) eines daran angeschlossenen Kanalbauteils (1) verbunden werden kann, beispielsweise in Form einer einfachen Schwalbenschwanz-Befestigung. In diese Rahmenelement-Verbindungsgeometrie (25) ist eine Dichtung (26) eingebettet, die entweder einstückig spritzgegossen werden kann oder nach dem Spritzgießen der Rahmenteilstücke auf diese aufgeklebt oder anderweitig aufgetragen wird wie bspw. als PUR-Dichtungsraupe im Hochdruckverfahren. Die 2 zeigt ein Kanalbauteil (1), das mit zwei schmalen und zwei breiten Seiten ausgestattet werden soll. Die beiden Schmalseiten sind bereits zusammengesetzt aus jeweils zwei schmalen Kanalelementen (3), an denen jeweils zwei Kanaleckelemente (4) befestigt wurden. Es ist auch denkbar, die Schmalseiten mit Kanaleckelementen aus einem Stück zu fertigen. Die Rahmenelemente (20) sind aus jeweils zwei langen Rahmenteilstücken (21), zwei kurzen Rahmenteilstücken (22) und vier Rahmeneckstücken (23) verbunden und können nach Verbindung zu zwei Schmalseiten mit den zwei breiten Kanalelementen (2) auf die offenen Enden des dann entstehenden Kanals aufgesetzt und mit diesem dichtend verbunden werden.
-
3 zeigt eine Variante eines Kanalbauteils (1) mit jeweils zwei nebeneinander angeordneten breiten Kanalelementen (2) sowie zwei schmalen Seiten. In das Rahmenelement (20) wurden entsprechend vier statt zwei lange Rahmenteilstücke (21) eingebracht. Der Kanalquerschnitt ist hier etwa doppelt so groß wie beim Kanalbauteil (1) gemäß 1. Es wäre auch möglich, weitere Kanalelemente (2, 3) aneinanderzureihen und das Rahmenelement (20) entsprechend mit weiteren Rahmenteilstücken (21, 22) aufzubauen. So ist die Anpassung des Kanalbauteils (1) in Höhe und Breite variabel möglich. Das spritzgegossene Rahmenelement (20) sorgt dabei für die notwendige Stabilität und Dichtigkeit.
-
Aus 4 und 5 sind die wenigen Einzelteile erkennbar, die ausreichen, um ein sehr variables modulares Kanalsystem zu fertigen, dass jeweils mit nur drei unterschiedlichen Rahmenteilen (21, 22, 23) stabilisiert und dichtend verbunden werden kann. In 4 sind die drei unterschiedlichen Rahmenteile gezeigt mit einem langen Rahmenteilstück (21), einem kurzen Rahmenteilstück (22) und einem Rahmeneckstück (23), das insbesondere eine abgerundete Ecke bildet. Zwei mögliche Zusammenstellungen der montierten Rahmenteilstücke sind abgebildet, die sich in der Anzahl der verwendeten langen Rahmenteilstücke (21) unterscheiden, und jeweils einen rechteckigen Kanalquerschnitt bilden. Es ist natürlich auch denkbar, quadratische Kanalquerschnitte zu erzeugen, indem man nur jeweils lange oder kurze Rahmenteilstücke (21, 22) mit Rahmeneckstücken (23) kombiniert. Auch wäre es denkbar, ein Rahmenelement (20) nur aus zwei Einzelteilen herzustellen, wobei diese eine Form aufweisen, die ein Rahmenteilstück (21, 22) und ein Rahmeneckstück (23) verbindet und einstückig gespritzt wird.
-
5 zeigt ein Bogen-Kanalelement (8), um eine Kanalumlenkung von 90° zu erreichen, das bei Bedarf durch Schneiden auch in kleinere Winkel getrennt werden kann. Die gezeigten breiten Kanalelemente (2) sind in einer kurzen (2a) und einer langen (2b) Ausführung gefertigt. Weiterhin gibt es breite Kanalelemente, die mit einem Auslass ausgestattet sind in einer kurzen Ausführung (5a) und einer langen Ausführung (5b). Zusätzlich sind schmale Kanalelemente mit Kanaleckelementen abgebildet, die jeweils aus zwei Kanaleckelementen (4) mit einem dazwischen angeordneten schmalen Kanalelement (3) zusammengesetzt sind, aber auch einstückig hergestellt werden können. Abgebildet sind hier wiederum eine kurze (3a, 4a) und eine lange Ausführung (3b, 4b). Außerdem sind solche Schmalseiten mit Eckelementen und Auslassöffnungen in kurzer Ausführung (7a) und langer Ausführung (7b) abgebildet. Die Auslassöffnungen sind so dimensioniert, dass diese mit Rahmenelementen ausgestattet werden können.
-
Ein Beispiel für einen modularen Aufbau eines Kanalsystems ist in 6 zu sehen. Hier ist gut erkennbar wie jeweils ein Rahmenelement (20) eines Kanalbauteils (1) mit dem Rahmenelement (20) eines benachbarten Kanalbauteils (1) verbunden ist.
-
Um Kanal-Richtungswechsel zu erreichen, können entweder Kanalelemente mit Auslassöffnungen (5, 5a, 5b, 7, 7a, 7b) oder Bogen-Kanalelemente (8) verwendet werden. Die Stabilität dieses modularen Aufbaus erhält man mit nur drei unterschiedlichen Teilstücken, die die Rahmenelemente (20) bilden, nämlich den Rahmeneckstücken (23), den langen Rahmenteilstücken (21) und den kurzen Rahmenteilstücken (22), aus denen alle notwendigen Kombinationen zusammengestellt werden können. Angedeutet ist, dass in den Kanal auch weitere Schalldämpfungselemente, Filter oder andere Funktionselemente eingebracht werden können. Die breite Seite der Kanalbauteile (1) besteht hier nur jeweils aus einem breiten Kanalelement (3). Das Kanalsystem ist mit möglichen Kanalabschlusselementen (9) ausgestattet.
-
Dagegen zeigt das Kanalsystem gemäß Beispiel in 7 Kanalbauteile (1), die jeweils mit vier breiten Kanalelementen (2) zusammengesetzt wurden und somit einen fast doppelt so großen Hohlraum bilden. Hier wurden außerdem kurze und lange Kanalbauteile (1) zusammengestellt und verwendet. Gut erkennbar ist auch hier, dass die Rahmenelemente immer wieder mit nur drei verschiedenen Rahmenteilstücken (21, 22, 23) zusammengesetzt werden können. Abzweigungen werden mit Kanalelementen mit Auslassöffnungen (5, 5a, 5b) oder mit Schmalseiten mit Eckelementen und Auslassöffnung (7, 7a, 7b) oder mit Bogen-Kanalelementen (8) erzeugt.
-
8 zeigt ein Kanalelement (2), in das verschiedene Funktionselemente vorzugsweise mit dem PVSG-Verfahren (PVSG - Partikelschaum-VerbundSpritzgießen®) stoffschlüssig integriert wurden. Beispielsweise ist eine Öffnung für eine Lüftungsklappe (27) zu erkennen sowie die Verschraubung mit einem Befestigungswinkelstück mit einem der Anschraubbefestigungspunkte (12) oder eine Kabelverschraubung (28).
