DE102020006844A1

DE102020006844A1 - Gerät zur Unterstützung/Verstärkung natürlicher Lüftung

Info

Publication number: DE102020006844A1
Application number: DE102020006844.8A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-11-05
Filing date: 2020-11-05
Publication date: 2022-05-05
Also published as: DE202021100373U1

Abstract

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Gebäudetechnik und betrifft ein Lüftungssystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.Um in Anbetracht der Covid-19 Pandemie den Lüftungsbedarf in Schulen schnell und kostengünstig zu decken wird ein Gerät vorgeschlagen, das den natürlichen Luftwechsel über vorhandene Fenster mechanisch unterstützt bzw. verstärkt. Es besteht im Wesentlichen aus einem Ventilator und einer Flachdüse zur Luftführung, wird über einem (Kipp-) Fensterflügel montiert und bläst angesaugte Raumluft gezielt durch den oberen Spalt des gekippten Fensters aus dem Raum hinaus.

Description

STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Gebäudetechnik und betrifft ein Lüftungssystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
In fensterbelüfteten Räumen mit hoher Belegungsdichte oder besonderer Belastung der Raumluft (virenbelastete Aerosole, CO2, Feuchte, Gerüche, etc.) genügt der auf natürlichem Wege über Fensterlüftung entstehende Luftaustausch nicht immer raumlufthygienischen oder bauphysikalischen Anforderungen. Das gilt besonders bei einseitig belüfteten Räumen ohne Querlüftungsmöglichkeit, und wenn Fenster nur gekippt statt weit geöffnet werden können. Gründe dafür können aktuelle Wetterverhältnisse (starker Wind, Schlagregen), fehlende Beaufsichtigung um auf Wetterwechsel reagieren zu können (Pausenlüftung in Schul- und Büroräumen), Unfallschutz (Absturzsicherung, weit in den Raum ragende Fensterflügel bei beengten Platzverhältnissen), Einbruchschutz etc. sein.
Ähnlichen Einschränkungen unterliegt die sommerliche Nachtlüftung zur nächtlichen Auskühlung von Räumen, die sich im Laufe von heißen, sonnigen Sommertagen stark erhitzen. Von der sommerlichen Nachtlüftung profitieren Schul- und Büroräume ohne Raumkühlung.
Bei personenbezogenen Raumluftbelastungen ist für den Erhalt einwandfreier Raumlufthygiene i.d.R. ein Außenluftaustausch von 20 bis 30 m/h pro Person notwendig, für eine effektive nächtliche Auskühlung ein Außenluftwechsel von mindestens 3 h^-1.
Zentrale Lüftungsanlagen bedürfen eines raumübergreifenden Luftkanalsystems, herkömmliche dezentrale Geräte zur Einzelraumlüftung erfordern Fassadendurchbrüche im Raum und in die Durchbrüche eingesetzte Wandventilatoren. Solche Wandventilatoren - wie beispielsweise in 6 dargestellt - werden üblicherweise zur Lüftung von Gewerbe- und Lagerräumen eingesetzt. Ihre Montage setzt aber immer Fassadendurchbrüche voraus, deren Schaffung aufwändig ist, die wärmedämmende Hülle des Gebäudes verletzt, die Außenansicht des Gebäudes verändert und bei nicht allen Fassaden vollständig rückbaubar ist. Dieser letzte Punkt ist beispielsweise bei denkmalgeschützten Altbaufassaden von Bedeutung.
In Bestandsgebäuden ist eine nachträgliche Installation in beiden Fällen mit baulichem Aufwand verbunden, der meist nur im Zusammenhang mit einer umfassenden Gebäudesanierung leistbar ist.
In Anbetracht der Covid-19 Pandemie muss der Lüftungsbedarf in Schulen schnell und kostengünstig gedeckt werden. Dies ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Der erfindungsgemäße Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 löst diese Aufgabe.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.
Die vorliegende Erfindung enthält als Grundgedanken einer schnell, kostengünstig und flächendeckend umsetzbaren technischen Lösung der Aufgabe, vorhandene Lüftungsmöglichkeiten besser nutzbar zu machen, und dafür vorhandene Fenster als Zu- und Abluftöffnung gezielt zu nutzen. Die Fenster sind demzufolge In allen Klassenräumen vorhandene Lüftungsmöglichkeiten. Je nach Fensterstellung ist der damit auf natürlichem Wege erzielbare Luftwechsel aber entweder nicht ausreichend (Kippstellung), oder unkontrollierbar (weit geöffnet). Der Lösungsansatz der vorliegenden Erfindung ist es, die natürlich angetriebene Lüftung über Fenster so zu unterstützen beziehungsweise zu verstärken, dass Lüftungsanforderungen zuverlässig aber kontrollierbar erfüllt werden. Gleichzeitig muss das dafür einzusetzende Gerät technisch robust, wartungsarm, kostengünstig in Anschaffung und Betrieb, leicht zu bedienen und einfach zu installieren sein.
Eine kostengünstige und in Bestandsgebäuden einfach nachrüstbare technische Möglichkeit zur Erhöhung des Außenluftwechsels bietet gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Gerät, das den natürlichen Luftwechsel über vorhandene Fenster mechanisch unterstützt bzw. verstärkt. Es besteht im Wesentlichen aus einem Ventilator und einer Flachdüse zur Luftführung.
Der durch das Gerät geförderte Volumenstrom orientiert sich an Raumgröße und Belegungsdichte, und an den Erfordernissen einer effektiven nächtlichen Auskühlung im Sommer. Für einen typischen Klassenraum (ca. 250 m³ Raumvolumen, ca. 30 Personen) also ca. 1.000 m³/h, entsprechend einem Luftwechsel von 4 h^-1. Bei größerem Luftbedarf werden mehrere Geräte parallel eingesetzt, kleinere Geräte sind realisierbar.
Das Gerät wird idealerweise über einem (Kipp-) Fensterflügel montiert (1). Es saugt Raumluft an, und bläst sie gezielt durch den oberen Spalt des gekippten Fensters aus dem Raum hinaus. Außenluft strömt durch die seitlichen Spalte des Fensters oder durch weitere gekippte Fenster nach (siehe 2A, 2B). Es arbeitet also als Abluftgerät mit natürlicher Nachströmung der Zuluft. Als Zu- und Abluftöffnungen dienen vorhandene Fenster.
Bauliche Änderungen oder aufwändige Installationsarbeiten (Fassadendurchbrüche, raumübergreifendes Lüftungskanalnetz etc.) sind in vorteilhafter Weise nicht notwendig. Es bedarf lediglich eines Stromanschlusses in der Nähe des Fensters.
Wo der obere Spalt des gekippten Fensterflügels wegen zu tiefer Laibung bei Fenstern ohne Oberlicht nicht zugänglich ist, wird das Gerät seitlich neben dem Fenster platziert ( 3). Die Abluft wird dann durch den seitlichen Spalt des geringfügig geöffneten Drehflügels ausgeblasen. Dabei geht allerdings die Wetterschutzfunktion eines gekippten Fensters teilweise verloren.
Zur Montage: In vorteilhafter Weise wird das Gerät an einer flach bauenden Halteschiene eingehängt, die vorher auf den Rahmen eines vorhandenen Oberlichts geschraubt wurde. Für die Montage neben dem Fenster wird die Halteschiene neben dem Fensterflügel montiert (4 zeigt). Es wird nur die Halteschiene fest montiert. Das Gerät selbst wird dort lediglich eingehängt, und kann werkzeuglos wieder ausgehängt und entfernt werden ( 5).
Dieses Montagekonzept ist auch für weniger gängige Fensterbauformen wie Schwenkflügel- oder Schiebefenster anpassbar.
Für nur temporären Betrieb, zur Raumlüftung während nur gelegentlich stattfindender Veranstaltungen oder zur Nachtlüftung im Sommer, kann das Gerät auch mobil eingesetzt werden. Dazu wird es nur bei Bedarf in die fest montierte Halteschiene eingehängt.
Nach der Befestigung am Fenster muss das Gerät lediglich an das Stromnetz angeschlossen werden.
Das Fenster selbst bleibt uneingeschränkt nutzbar. Zu Einschränkungen kann es dagegen bei der Nutzbarkeit eines eventuell über dem Kippflügel befindlichen Oberlichts kommen, auf dessen Rahmen das Gerät montiert ist.
Zur Steuerung und verschiedenen Betriebsmodi: In der einfachsten Ausführung verfügt das Gerät über einen manuell zu bedienenden Ein-/Ausschalter und einen Drehzahlregler für den Ventilator. Beide befinden sich entweder direkt am Gerät oder, wenn das Gerät außer Reichweite an sehr hohen Fenstern montiert ist, an einer kabelgebundenen Fernbedienung.
Optional:

- Bei dauerhafter Montage ermöglicht ein Neigungssensor oder Magnetschalter am Fensterflügel das automatische Ein-/Ausschalten des Geräts, sobald der Fensterflügel geöffnet/geschlossen wird.
- Ist das Fenster geöffnet und das Gerät in Betriebsbereitschaft versetzt, kann die Lüftungsfunktion mittels im Gerät integrierten CO₂-, Feuchte- oder Mischgassensor automatisch und bedarfsgerecht gesteuert werden.
- Für die Steuerung der Nachtlüftungsfunktion werden zwei Temperatursensoren benötigt. Der für die Messung der Raumtemperatur kann im Gerät integriert sein, der zweite misst die Außentemperatur. Ist das Fenster geöffnet und das Gerät in Betriebsbereitschaft, dann startet es, wenn die Außentemperatur die Raumlufttemperatur um ein voreingestelltes Maß unterschreitet. Es schaltet ab, wenn Innen und Außen identische Temperaturen herrschen.
- Für große Räume, in denen mehrere Geräte parallel betrieben werden, ist eine optionale drahtlose Kommunikation zwischen den Geräten nach dem Master/Slave-Prinzip sinnvoll. Das Master-Gerät sendet seinen aktuellen Betriebszustand an alle Slaves, die sich synchron mit dem Master ein/ausschalten, und dessen Ventilatordrehzahl übernehmen.

Der Betrieb des Geräts setzt lediglich mindestens ein geeignetes Fenster und einen 230 V Wechselstromanschluss voraus.
Bevorzugte Fensterbauart ist ein Kippfenster, dessen oberer Fensterspalt in gekipptem Zustand über eine Tiefe von mindestens 5 cm zugänglich ist. Das ist bei der Mehrzahl der marktüblichen Dreh-Kippbeschläge der Fall, wenn sich über dem Fensterflügel ein Oberlicht befindet, oder wenn das Fenster nicht zu tief in der Fensterlaibung montiert ist. Hierzu sei Folgendes angemerkt: Es gibt keine einheitlichen Vorgaben oder herstellerübergreifende Informationen zu den Öffnungswinkeln von Kippfensterbeschlägen. Die liegen ausschließlich im Ermessen der Hersteller. Typische Weiten des oberen Fensterspalts betragen nach momentanem Kenntnisstand zwischen 5 und 20 cm. Die Düse des Gerätes ist für Spaltweiten von mindestens 5 cm ausgelegt.
Steht kein Kippfensterflügel entsprechend diesen Vorgaben zur Verfügung, wird das Gerät seitlich vom nach innen öffnenden Fensterflügel montiert, der dann so weit aufgestellt werden muss, dass vom seitlichen Spalt mindestens 5 cm zugänglich sind.
Dieses Montagekonzept ist auch für weniger gängige Fensterbauformen wie Schwenkflügel- oder Schiebefenster anpassbar.
Die Idee für dieses Gerät entwickelte sich aus den vielfach diskutierten Lüftungsanforderungen von Klassenräumen während der Covid-19 Pandemie, die sich allerdings nicht wesentlich von den seit langem bekannten Anforderungen an die Raumlufthygiene unterscheiden. Seit den Arbeiten des Max von Pettenkofer zur Raumlufthygiene Mitte des 19. Jahrhunderts ist bekannt, dass ab einer CO₂-Konzentration von 1000 ppm (0,1 Vol.%) die Konzentrationsfähigkeit merklich nachlässt, und dass ca. 20 m³/(h Pers) Außenluft notwendig sind, um diesen Grenzwert in geschlossenen Räumen dauerhaft zu halten.
Der in Klassenräumen notwendige Luftaustausch ist mit einseitiger Fensterlüftung alleine in den Pausen nicht erzielbar, häufige oder gar dauerhafte Fensterlüftung während des Unterrichts ist im Winterhalbjahr oder in lärm belasteten Lagen kaum praktikabel. Die resultierende schlechte Raumluftqualität in ausschließlich fensterbelüfteten Klassenräumen ist vielfach bestätigt.
Bisher führte das ausschließlich zu der Forderung nach Ausstattung von Schulen mit Lüftungsanlagen. Dank Wärmerückgewinnung aus der Abluft und Temperierung der Zuluft unterstützen sie einen sparsamen Umgang mit Heizwärme und verursachen keine Behaglichkeitsdefizite. Solche Anlagen lassen sich in Bestandsgebäude allerdings nur im Rahmen umfassender Sanierungen einbauen und werden von den Schulträgern grundsätzlich kritisch gesehen, da sie nicht nur Investitionskosten, sondern auch regelmäßigen Wartungsaufwand verursachen. Dazu fehlen häufig die Mittel, sodass vorhandene Lüftungsanlagen in Schulen nicht selten nach wenigen Jahren wieder außer Betrieb genommen werden. Das Umweltbundesamt empfiehlt zur Lüftung von Schulräumen während der Covid-19 Pandemie einen Außenluftwechsel von mindestens 3 h^-1, der im Winterhalbjahr durch Stoßlüftung in 20-Minuten-Abständen erzielt werden soll. Bei einem typischen Raumvolumen von ca. 250 m³ entspricht das einem Außenluftvolumenstrom von 750 m³/h, und bei einer Belegung mit ca. 30 Personen den Empfehlungen Pettenkofers.
Die Pandemie bringt also keine neuen Lüftungsanforderungen, aber gibt den schon lange bekannten Anforderungen neues Gewicht. Sie bietet damit die Chance zu einem Paradigmenwechsel. Weg von der Forderung nach maximal komfortabler, energieeffizienter, aber aufwändiger Lüftungstechnik. Hin zu einer Priorisierung der Lüftungsaufgabe, und zu einfachen und schnell umsetzbaren Lösungen, diese zu erfüllen. Dazu bietet das hier vorgestellte Lüftungsgerät einen gangbaren Weg an.
Auch für die sommerliche Nachtlüftung sind keine vergleichbaren Geräte bekannt. Fenster in Büro- und Schulgebäuden über Nacht weit geöffnet zu lassen verbietet sich schon alleine aus Gründen des Witterungsschutzes. Bei technischen Lösungen liegt auch hier der Fokus bisher immer auf zentralen Anlagen. Lüftungsanlagen nach dem großen Luftbedarf der Nachtlüftungsfunktion zu dimensionieren wäre allerdings nicht wirtschaftlich.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen (außer in 6) dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt ein Gerät zur Unterstützung und Verstärkung natürlicher Lüftung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung über einem Kippfensterflügel am Rahmen des Oberlichts montiert.
2A zeigt in schematischer Form die Luftführung am Fenster von innen aus gesehen.
2B zeigt in schematischer Form die Luftführung am Fenster von außen aus gesehen.
3 zeigt ein erfindungsgemäßes Lüftungsverstärkersystem gemäß 1 in einer Montagevariante neben dem Fenster bei nicht zugänglichem oberem Kippfensterspalt.
4 zeigt das erfindungsgemäßes Lüftungsverstärkersystem gemäß 1 in der Situation bevor es in eine fest montierte 3-Punkt Halterung eingehängt wird, die am Rahmen des Oberlichts oder beiderseits des Fensters verwendet werden kann.
5 zeigt die Geräterückseite des erfindungsgemäßen Lüftungsverstärkersystems gemäß 1 mit Aufnahmen für die 3-Punkt Halterung.
6 zeigt einen Wandventilator für Gewerbe und Industrie vom Stand der Technik.
7 zeigt eine schematische Darstellung der Luftströme, wobei in einem Raum mit sechs Fenstern das erfindungsgemäße Lüftungsverstärkersystem gemäß 1 am Fenster ganz rechts angebracht ist und die anderen Fenster nur in Kippstellung befindlich sind - bei kühler Außentemperatur. Die eintretende Außenluft fällt zu Boden und fließt dort bis tief in den Raum -unterbrochen dargestellt wegen der Überdeckung der Kaltluftströme durch 15 Tische.
8 zeigt eine erfindungsgemäße Umbauung des Kippfensterflügels mit schallabsorbierenden Platten als einfache, aber effektive Maßnahme gegen Außenlärm. Das erfindungsgemäße Gerät arbeitet als Abluftgerät und wird durch einen Ausschnitt in der Platte gesteckt, die Fenster bleiben uneingeschränkt nutzbar.
9 zeigt eine Abdichtung der seitlichen Fensterschlitze gegen eintretende Außenluft durch Dichtungsbürsten oder Gummilippen. Der Fensterflügel kann weiterhin uneingeschränkt geöffnet werden.
10 zeigt eine Erweiterung der Abdichtung auf den oberen Fensterschlitz. Der Fensterflügel kann weiterhin uneingeschränkt geöffnet werden.
11 zeigt eine teilweise freigelegte Ansicht auf einen Lufterhitzerkasten gemäß der vorliegenden Erfindung.
12 zeigt eine Innenansicht des Gesamtsystems mit Lufterhitzerkästen montiert am mittleren und am linken Fenster und dem erfindungsgemäßen Lüftungsverstärkersystem montiert am rechts abgebildeten Fenster.
13 zeigt eine Außenansicht des Gesamtsystems auf die in 12 rechts und in der Mitte abgebildeten Fenster.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel für einen typischen Klassenraum <Abschnitt 4> einer Schule beschrieben:

Die folgenden Auslegungsdaten sind für die Frischluftversorgung von bis zu 50 Personen und Raumvolumina bis ca. 300 m³ (Klassenraum) geeignet. Kleinere Bauformen sind realisierbar, bei größerem Luftbedarf werden mehrere Geräte parallel betrieben.

Volumenstrom	1.000m³/h
Düsenauslass (B x T)	800 x 50 mm
Geeignete Fenstergrößen	mind. 800 mm lichte Öffnungsweite
	oder
	mind. 800 mm lichte Öffnungshöhe
Ventilator	EBM Papst S3G300-AL11-50 oder vergleichbar
Drehzahl	variabel
Laufraddurchmesser	300 mm
Leistungsaufnahme	120 W
Gewicht	2,7 kg
Maße (B x H x T)	850 x 400 x 350 mm
Gesamtgewicht	ca. 4 kg
Betriebsgeräusch (Zielwert)	40 db(a)

Am Beispiel eines Klassenraums wird ein preiswertes und einfach nachrüstbares, dezentrales Lüftungssystem für ganzjährigen Betrieb offenbart wie folgt:

Der Raum hat eine Grundrissfläche von 9,0 x 10,0 m und eine lichte Deckenhöhe von 2,8 m. Das Raumluftvolumen beträgt 250 m³, Die Lochfassade verfügt über 6 Fenster mit Dreh-/Kippflügeln (0,8 x 1,4 m) mit Oberlichtern (0,8 x 0,5 m). Der Raum ist für eine Belegung mit bis zu 30 Schülerinnen (15 Schülertische) und 1 Lehrertisch möbliert.
Eines der Fenster ist mit einem über dem Kippflügel montierten Abluftgerät ausgestattet.

Mit gemeinsamen Bezug zu den 1, 2A und 2B zeigt 1 zeigt ein Gerät 10 zur Unterstützung und Verstärkung natürlicher Lüftung, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung über einem Kippfensterflügel 12 am Rahmen 14 des Oberlichts eines Fensters 16 montiert.
2A zeigt in schematischer Form die Luftführung am Fenster 16 von innen aus gesehen.
2B zeigt in schematischer Form die Luftführung am Fenster 16 von außen aus gesehen.
Mit gemeinsamen Bezug zu den 1, 2A und 2B besteht das Gerät 10 im Wesentlichen aus einem Gehäuse 18, mit einer Einströmöffnung und einer Ausströmöffnung, wobei in das Gehäuse ein Ventilator 20 eingesetzt ist, und einer Flachdüse 22 zur Luftführung. Die Luft wird durch die Öffnung 24 des Gehäuses 18, in der der Ventilator sitzt, eingeströmt und durch die Flachdüse 22 ausgeblasen.
Der durch das Gerät 10 geförderte Volumenstrom orientiert sich an der Raumgröße, der Belegungsdichte und an den Erfordernissen einer effektiven, nächtlichen Auskühlung im Sommer. Für einen typischen Klassenraum (ca. 250 m³ Raumvolumen, ca. 30 Personen) also ca. 1.000 m³/h, entsprechend einem Luftwechsel von 4 pro Stunde. Bei größerem Luftbedarf werden mehrere Geräte parallel eingesetzt, kleinere Geräte sind realisierbar.
Das Gerät wird idealerweise über einem (Kipp-) Fensterflügel 12 montiert (1). Es saugt Raumluft an, und bläst sie gezielt durch den oberen Spalt 26 des gekippten Fensters aus dem Raum hinaus. Außenluft strömt durch die seitlichen Spalte 28 des Fensters oder durch weitere gekippte Fenster nach (siehe auch 7 und Beschreibung unten). Es arbeitet also als Abluftgerät mit natürlicher Nachströmung der Zuluft. Als Zu- und Abluftöffnungen dienen vorhandene Fenster.
Zur Lüftungseffizienz:
Die Lüftungseffizienz beschreibt, wie gut ein Raum mit Frischluft durchspült wird.
Ohne zusätzliche Maßnahmen legt sich der Fortluftstrom außen am Fenster an. Ein optional außen am oberen Flügelrahmen montiertes Luftleitblech lenkt ihn gleich nach Durchströmen des Fensterspalts 26 von der Fassade weg, und reduziert Strömungskurzschlüsse zwischen innen und außen.
3 zeigt ein erfindungsgemäßes Gerät 10 gemäß 1, das als Lüftungsverstärkersystem arbeitet, in einer Montagevariante neben dem Fenster bei nicht zugänglichem oberem Kippfensterspalt, etwa wegen zu tiefer Laibung des Fensters, bei Fenstern ohne Oberlicht. Hier wird das erfindungsgemäße Gerät 10 seitlich neben dem Fenster platziert. Die Abluft wird dann durch den seitlichen Spalt 30 des geringfügig geöffneten Drehflügels 32 ausgeblasen. Dabei geht allerdings die Wetterschutzfunktion eines gekippten Fensters teilweise verloren.
4 zeigt das erfindungsgemäße Lüftungsverstärkersystem 10 gemäß 1 in der Situation bevor es in eine fest montierte 3-Punkt Halterung 40 eingehängt wird, die am Rahmen 42 des Oberlichts oder beiderseits des Fensters verwendet werden kann.
5 zeigt die Geräterückseite 44 des erfindungsgemäßen Lüftungsverstärkersystems 10 gemäß 1 mit Aufnahmen 46 für die 3-Punkt Halterung.
Mit gemeinsamem Bezug zu den 4 und 5 wird das Gerät in vorteilhafter Weise an einer flach bauenden Halteschiene 40 eingehängt, die vorher auf den Rahmen 42 eines vorhandenen Oberlichts geschraubt wurde. Für die Montage neben dem Fenster wird die Halteschiene neben dem Fensterflügel montiert. Es wird nur die Halteschiene 40 fest montiert. Das Gerät selbst wird dort lediglich eingehängt, und kann werkzeuglos wieder ausgehängt und entfernt werden.
1 zeigt eine schematische Darstellung der Luftströme, wobei in einem Raum mit sechs Fenstern das erfindungsgemäße Lüftungsverstärkersystem 10 gemäß 1 am Fenster ganz rechts angebracht ist und die anderen Fenster nur in Kippstellung befindlich sind - bei kühler Außentemperatur. Die eintretende Außenluft 70 fällt zu Boden und fließt dort bis tief in den Raum -unterbrochen dargestellt wegen der Überdeckung der Kaltluftströme durch 15 Tische.
Wird alleine das mit dem Abluftgerät ausgestattete Fenster 72 gekippt, entsteht keine gute Durchspülung (s. auch Figur). Vom Fenster weiter entfernt sitzende Schüler werden von der Frischluft kaum profitieren. Eine wesentlich bessere Raumdurchspülung ergibt sich , wie in 7 dargestellt, wenn zusätzlich mindestens das am weitesten entfernte Fenster 74 geöffnet wird. Am gleichmäßigsten verteilt sich die nachströmende Außenluft im Raum, wenn alle Fenster gekippt werden. Das erfindungsgemäße Lüftungsverstärkersystem 10 saugt Raumluft 76 an, und bläst sie gezielt durch den oberen Spalt des gekippten Fensters aus.
Ein Manko der Fensterlüftung ist der Schalleintrag an lärmbelasteten Standorten. Dieser lässt sich durch Umbauung des Kippfensterflügels mit schallabsorbierenden Platten 80, 82 auf einfache Weise deutlich reduzieren.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Umbauung des Kippfensterflügels mit schallabsorbierenden Platten 80, 82 als einfache, aber effektive Maßnahme gegen Außenlärm. Das erfindungsgemäße Gerät 10 arbeitet als Abluftgerät und wird durch einen Ausschnitt in der Platte 80 gesteckt, die Fenster bleiben uneingeschränkt nutzbar.
Der Fensterflügel 12 kann weiterhin uneingeschränkt geöffnet werden. Durch die Fensteröffnung eintretender Schall trifft auf die Absorberplatten 80, 82, bevor er in den Raum vordringt, wird dort reflektiert und dabei teilweise absorbiert. Die schallabsorbierenden Platten 80, 82 verringern den freien Lüftungsquerschnitt des Fensters, was den natürlichen Luftaustausch behindert. Das ist bei Betrieb des Abluftgeräts 10 aber unproblematisch, da man jetzt nicht mehr auf den natürlich angetriebenen Luftaustausch am Fenster angewiesen ist. Er wird durch die Ventilatorunterstützung erzeugt.
Die meisten schallabsorbierenden Materialien haben auch eine wärmedämmende Wirkung. So wird bei dauerhaft gekipptem Fenster zusätzlich die Auskühlung der Fensterlaibung und damit die Durchfeuchtung der Wand verhindert.
Diese einfache Schallschutzmaßnahme lässt sich wegen der Vielzahl unterschiedlicher Fassadenbauarten kaum konfektionieren. Sinnvoll ist lediglich das Angebot einer Art Baukastensystems, das an die örtlichen Gegebenheiten handwerklich angepasst und montiert werden muss. Die Absorberplatten 80, 82 sollten eine leicht zu reinigende Oberfläche haben, da durch die vorbeiströmende Außenluft Verschmutzungen zu erwarten sind.
9 zeigt eine Abdichtung 92 der seitlichen Fensterschlitze gegen eintretende Außenluft durch Dichtungsbürsten oder Gummilippen. Der Fensterflügel 12 kann weiterhin uneingeschränkt geöffnet werden.
10 zeigt eine Erweiterung der Abdichtung durch eine Dichtungsbürste oder Gummilippe 90 auf den oberen Fensterschlitz (Kippspalt 26). Der Fensterflügel 12 kann weiterhin uneingeschränkt geöffnet werden.
Zum thermischen Komfort im Winter:
Zur Verbesserung des thermischen Komforts bei winterlichen Witterungsverhältnissen müssen vor allem Maßnahmen zur Vermeidung von Zugerscheinungen in Fensternähe und von zu kalten Luftschichten in Bodennähe ergriffen werden. Nachfolgend werden zwei aufeinander aufbauende Maßnahmen am Beispiel des bereits beschriebenen Klassenraums aufgezeigt.
Thermischer Komfort durch Reduzierung eines unkontrollierten Luftaustauschs:
Die erste Maßnahme besteht darin, unkontrollierten Luftaustausch durch die gekippten Fenster zu vermeiden. Gleichzeitig wird angestrebt, kalte Zuluft in möglichst großer Höhe in den Raum einströmen zu lassen, um beim Herabfallen eine Durchmischung mit der warmen Raumluft zu erreichen.
Als Basis dienen oben beschriebene Schallabsorberplatten. Sie werden durch Dichtungen ergänzt, die die seitlichen Öffnungen des Kippfensterflügels gegen Außenluft abdichten siehe Beschreibung zu den 9 und 10. Wenn der Fensterflügel weiterhin uneingeschränkt nutzbar bleiben soll, kommen dafür Dichtungsbürsten oder Gummilippen in Frage. Der auf natürlichem Weg entstehende Luftwechsel wird damit weitgehend unterbunden. Die durch Ventilatorunterstützung kontrolliert nachströmende Außenluft gelangt ausschließlich durch den verbleibenden oberen Spalt in maximaler Höhe in den Raum.
Thermischer Komfort durch Erwärmung der Zuluft:
Der Betrieb des Abluftgeräts ermöglicht auf einfachem Wege auch eine gezielte Vorwärmung der durch das Fenster eintretenden Außenluft.
11 zeigt dazu eine teilweise freigelegte Ansicht auf einen Lufterhitzerkasten 110 als Teil des erfindungsgemäßen Lüftungsverstärkersystems.
Dazu wird zunächst das oben im Zusammenhang mit den 8 bis 10 beschriebene Dichtungskonzept auch am oberen Fensterspalt angewandt, und die obere Absorberplatte 80 mit einer großzügigen Lüftungsöffnung versehen.
Bei der Montage des Lufterhitzerkastens 110 wird auf die obere Absorberplatte 80 über der Lüftungsöffnung zunächst ein Lüftungskasten 110 aufgesetzt, in dem ein elektrisch beheizter, temperaturgeregelter Lufterhitzer 112 montiert ist, der ebenfalls lediglich eines Stromanschlusses bedarf. Die Zulufttemperatur wird auf 18 bis 20°C geregelt.
Idealerweise geht der Lufterhitzer 112 nur in Betrieb, wenn das ihm zugeordnete Fenster gekippt und das Abluftgerät 10 eingeschaltet ist. Das setzt den oben beschriebenen Kipp- oder Magnetschalter, und eine Kommunikation mit dem Abluftgerät 10 voraus.
12 zeigt eine Innenansicht des Gesamtsystems mit Lufterhitzerkästen 110 montiert am mittleren und am linken Fenster und dem erfindungsgemäßen Lüftungsverstärkersystem 10 montiert am rechts abgebildeten Fenster.
13 zeigt eine Außenansicht des Gesamtsystems auf die in 12 rechts und in der Mitte abgebildeten Fenster.
Gerätevarianten:
Für kleinere Räume, geringere Personenzahlen oder wenn keine ausreichend großen Fenster vorhanden sind, sind kleiner bauende Geräte, dann allerdings mit geringerem Fördervolumenstrom, realisierbar. Sie können entweder nach dem oben beschriebenen Konzept montiert werden, oder für mobilen Einsatz mit einer geeigneten Klemmvorrichtung am Rahmen des Fensterflügels befestigt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
Schließlich können die Merkmale der Unteransprüche im wesentlichen frei miteinander und nicht durch die in den Ansprüchen vorliegende Reihenfolge miteinander kombiniert werden, sofern sie unabhängig voneinander sind.

Claims

Lüftungsgerät für einen mit öffnbaren Fenstern (16) ausgestatteten Gebäuderaum, gekennzeichnet dadurch, dass es einen Ventilator (20) und eine Flachdüse aufweist, wobei die Flachdüse für die typische Spaltweite von Kippfenstern ausgelegt ist.
. Lüftungsgerät nach Anspruch 1, wobei ein Düsenauslass der Flachdüse einen etwa rechteckigen Querschnitt besitzt, wobei dessen Länge der typischen Öffnungsweite eines Fensterflügels entspricht und dessen Breite zwischen 5 cm und 20 cm beträgt.
. Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Motor des Ventilators (20) so schaltbar ist, dass Raumluft angesaugt wird.
. Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, enthaltend eine Halteschiene (40), die an den Blendrahmen (42) oder an dem Fensterflügel (12) bevorzugt durch Verschraubung anbringbar ist, wobei das Lüftungsgerät (18) an der Halteschiene einhängbar und werkzeuglos von der Halteschiene (40) aushängbar ist.
Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Steuerung enthaltend einen Ein-/Ausschalter und einen Drehzahlregler für den Ventilator (20).
Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Steuerung, die eingerichtet ist, um die Lüftungsfunktion mittels im Gerät (10) integrierter CO₂-, Feuchte- oder Mischgassensoren automatisch und bedarfsgerecht zu steuern.
. Lüftungssystem mit einem Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiter enthaltend Platten (80, 82) aus schallabsorbierendem Material zur Umbauung eines Kippfensterflügels.
. Lüftungssystem nach Anspruch 7, weiter enthaltend Dichtelemente, die dazu eingerichtet sind, die seitlichen Öffnungen eines Kippfensterflügels gegen Außenluft abzudichten.
Lüftungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 oder 8, wobei zusätzlich ein oder mehrere Lufterhitzerkästen (110) enthalten sind, die zur gezielten Vorwärmung der eintretenden Außenluft an einem oberen Fensterspalt eines gekippten Kippfensters anbringbar sind.
Lüftungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 9, mit einer Steuerung, die eingerichtet ist, um eine sommerliche Nachtlüftungsfunktion mittels zweier Temperatursensoren zur Messung der Lufttemperaturdifferenz innen-außen automatisch zu steuern.