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Die Erfindung betrifft ein Umluftmodul mit Frischluftbeimischung, das nicht nur die Raumluft in einem Innenraum eines Gebäudes umwälzen, sondern ihr auch noch Frischluft beimischen kann.
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In geschlossenen Gebäuden und Innenräumen mit einem Klimasystem zum Wärmen und zum Kühlen der Raumluft trägt Frischluftzufuhr nichtsdestotrotz zur Steigerung des Aufenthaltskomforts bei.
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Es stellt sich die Aufgabe, ein Umluftmodul mit Frischluftbeimischung bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch ein Umluftmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Das Umluftmodul mit Frischluftbeimischung, das an einer Gebäudewand eines Innenraums montierbar ist, umfasst ein Gehäuse mit einer vom Innenraum abgewandten Rückseite, die eine Aussparung zur Frischluftzufuhr aufweist, und einer Raumlufteintrittsöffnung und einer Raumluftaustrittsöffnung, zumindest einen im Gehäuse angeordneten Wärmetauscher, zumindest einen im Gehäuse angeordneten rückwärts betreibbaren Radiallüfter mit einem Luftaustritt, der dem Wärmetauscher zugewandt ist, und einen im Gehäuse angeordneten Frischluft zuführenden Lüfter.
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Das Umluftmodul ist ausgebildet, die Raumluft in zumindest einem Innenraum des Gebäudes umzuwälzen und dabei zu temperieren. Zur Verbesserung des Raumklimas wird Frischluft beigemischt. Dadurch wird der Aufenthaltskomfort für ein- und ausatmende und damit Atemluft verbrauchende Personen erhöht. Das Umluftmodul wird üblicherweise fest an der Gebäudewand montiert oder als in die Gehäusewand integriertes Element eingebaut, sodass die Rückseite vom Innenrauminneren abgewandt ist. Im temperaturregulierenden Klimasystem des Gebäudes leistet das Umluftmodul einen Beitrag zur Temperaturregulation und Frischluftzufuhr. Obgleich es üblicherweise als separates Gerät ausgebildet ist, kann es als Modul des dezentral ausgestalteten Klimasystems angesehen werden, als Teil dessen es auch angesteuert werden kann. Alternativ oder zusätzlich ist ein Stand-Alone-Betrieb möglich.
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Das Umluftmodul ist an der Gebäudewand im Gebäudeinneren montierbar, sodass es sowohl Zugriff auf die Raumluft, die das Umluftmodul durchströmt, als auch auf Frischluft hat. Die Gebäudewand, an der das Umluftmodul montiert wird, ist vorteilhafterweise eine den Innenraum vom Außenraum trennende Gebäudewand. Der Zugriff auf Frischluft kann beispielsweise durch eine Aussparung in der Wand erfolgen. Die Montage kann in einer Aussparung der Wand erfolgen, beispielsweise an der Oberseite einer Fenster- oder Türöffnung, was mit einem einfachen Frischluftzugriff einhergeht. Vorteilhafterweise erfolgt die Montage in einem Rollladenkasten, der ein kastenartiges Bauteil zur Aufnahme eines aufgerollten Rollladens ist. Die Montage erfolgt an der dem Innenraum zugewandten Seite des Rollladenkastens, sodass die Funktion des Rollladenkastens und seinem Rollladen nicht beeinträchtigt wird.
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Das Gehäuse umschließt den rückwärts betreibbaren Radiallüfter, den vorteilhafterweise an der Aussparung angeordneten Frischluft zuführenden Lüfter und den Wärmetauscher. Die Raumlufteintrittsöffnung und die Raumluftaustrittsöffnung sind Aussparungen im Gehäuse, durch die Raumluft in beziehungsweise aus dem Gehäuse strömt, in dem die Temperierung und die Frischluftbeimischung erfolgt.
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Der rückwärts betreibbare Radiallüfter hat einen radialen Lufteinlass und einen axialen Luftauslass, sodass die Luft radial in den rückwärts betreibbaren Radiallüfter strömt und zu einem axial ausströmenden Luftstrom gebündelt wird. Bei einem konventionellen, vorwärts betreibbaren Radiallüfter wäre es umgekehrt: Der Lufteinlass erfolgt beim vorwärts betreibbaren Radiallüfter axial und der Luftauslass radial. Der rückwärts betreibbare Radiallüfter saugt die Raumluft durch die Raumlufteintrittsöffnung in das Gehäuse und lenkt sie auf den Wärmetauscher.
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Der Wärmetauscher ist ausgebildet, thermische Energie von der Raumluft auf einen ihn durchströmenden Fluidstrom zu übertragen oder umgekehrt. Der Fluidstrom strömt durch Rohrleitungen des Wärmetauschers, an denen die Raumluft außen vorbeiströmt, sodass es zum Energietransfer kommt. Im Sommer wird die Kühlung der Raumluft angestrebt, indem die thermische Energie der Raumluft durch den Fluidstrom im Wärmetauscher abgeführt wird, sodass die Raumluft abkühlt. Zum Heizen der Raumluft wird thermische Energie vom Fluidstrom auf die vorbeiströmende Raumluft übertragen. Nach dem Durchströmen des Wärmetauschers strömt die temperierte Raumluft durch die Raumluftaustrittsöffnung aus dem Gehäuse.
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Die Aussparung zur Frischluftzufuhr und der an der Aussparung angeordnete Frischluft zuführende Lüfter sind zur Beimischung von Frischluft in die temperierte Raumluft ausgebildet. Dieser Lüfter ist ausgebildet, Frischluft durch die Aussparung in das Gehäuse zu saugen, sodass sie dann aus der Raumluftaustrittsöffnung strömt und der temperierten Raumluft beigemischt wird.
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In einer Ausführung ist der Wärmetauscher zwischen der Rückseite des Gehäuses und dem Radiallüfter angeordnet, sodass die Raumluft von vorne nach hinten vom Radiallüfter durch den Wärmetauscher strömt. Der Luftaustritt des rückwärts betreibbaren Radiallüfters ist der Rückseite des Gehäuses zugewandt, um diesen Strömungsfluss zu erzielen. Allerdings sind die Raumlufteintrittsöffnung und die Raumluftaustrittsöffnung an einer Längsseite des Gehäuses angeordnet, da an der Rückseite bereits die Frischluftzufuhr vorgesehen ist. Die Vorderseite und Rückseite des Gehäuses lenken den Raumluftstrom auf den Lufteinlass des Radiallüfters beziehungsweise nach dem Durchströmen des Wärmetauschers in Richtung der Raumluftaustrittsöffnung.
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In einer Ausführung ist die Raumluftaustrittsöffnung langgestreckt ausgebildet und benachbart zur Rückseite angeordnet, und die Raumlufteintrittsöffnung ist langgestreckt und benachbart zu der Vorderseite des Gehäuses, die von der Gebäudewand abgewandt ist, angeordnet. Dadurch strömt die Raumluft auf den radialen Lufteinlass des an der Vorderseite angeordneten Radiallüfters und wird nach dem Durchströmen des Wärmetauschers an der Rückseite in Richtung der Raumluftaustrittsöffnung gelenkt. Bei einem in einem Rollladenkasten einbaubaren oder einem an der Gebäudewand montierbaren Umluftmodul ist die erste Längsseite eine Unterseite des Gehäuses, sodass die Raumluft von unten in und aus dem Umluftmodul strömt.
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In einer Ausführung ist der Frischluft zuführende Lüfter als vorwärts betreibbarer Radiallüfter ausgebildet, sodass die Frischluft axial durch die Aussparung auf den Lüfter strömt und dann radial in das Gehäuseinnere strömt. Die Lenkung der beigemischten Frischluft zur Raumluftaustrittsöffnung, durch die sie ausströmt, erfolgt durch eine zur Längsseite mit der Raumluftaustrittsöffnung offenen Strömungsbarriere, die sich radial um den Frischluft zuführenden Lüfter erstreckt. Sie kann U-förmig oder hufeisenförmig sein.
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Vorteilhafterweise ist eine Mehrzahl von rückwärtsbetreibbaren Radiallüftern und Wärmetauschern, auch den bereits oben erwähnten Radiallüfter und Wärmetauscher umfassend, vorgesehen, wobei in einer Ausführung jeder Radiallüfter einem Wärmetauscher zugeordnet ist, sodass die Luftaustritte der rückwärts betreibbaren Radiallüfter jeweils einem Wärmetauscher zugewandt sind. Die Radiallüfter sind entlang der Vorderseite im Gehäuseinneren angeordnet. Die Wärmetauscher sind entlang der Rückseite im Gehäuseinneren angeordnet. Die umgekehrte Anordnungen, nämlich Radiallüfter hinten und Wärmetauscher vorne, ist in einer alternativen Anordnung möglich. In einer alternativen Ausführung unterscheidet sich die Anzahl von Radiallüftern und Wärmetauschern, sodass mehrere Radiallüfter ihren Luftauslass auf denselben Wärmetauscher lenken.
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In einer Ausführung ist der Frischluft zuführende Lüfter zwischen zwei Radiallüftern aus der Mehrzahl von Radiallüftern angeordnet, sodass er in einem zentralen Bereich des Gehäuses angeordnet ist.
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Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine dreidimensionale Rückansicht eines Ausführungsbeispiels eines Umluftmoduls,
- 2 eine dreidimensionale Vorderansicht des Umluftmoduls,
- 3 eine dreidimensionale Rückansicht des Umluftmoduls,
- 4 eine Seitenansicht des Umluftmoduls,
- 5 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Umluftmoduls in einem Rollladenkasten, und
- 6 eine Seitenansicht und eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines rückwärts betreibbaren Radiallüfters.
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In den Figuren sind gleiche oder funktional gleichwirkende Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Bezeichnungen wie „vorn“/„hinten“, „oben“/„unten“ oder ähnliche dienen dem einfacheren und anschaulicheren Verständnis der Ausführungsbeispiele und bezeichnen üblicherweise keine absoluten Lagen im Raum, sondern die Relativpositionen der Merkmale zueinander.
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1 zeigt eine dreidimensionale Rückansicht eines Ausführungsbeispiels eines Umluftmoduls 1.
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Das Umluftmodul 1 umfasst ein Gehäuse 3 mit einer Rückseite 5, einer gegenüberliegenden Vorderseite 7, einer unteren Längsseite 9 und einer gegenüberliegenden oberen Längsseite 11 sowie zwei gegenüberliegende Querseiten 13. Das Gehäuse 3 hat die Form eines langgestreckten Quaders und ist so dimensioniert, dass es in einen Rollladenkasten einbaubar ist. Bei einem Umluftmodul 1 für die Wandmontage können anderen Dimensionen vorgesehen sein.
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An der unteren Längsseite 9 sind eine Raumlufteintrittsöffnung 15 und eine Raumluftaustrittsöffnung 17 angeordnet, durch die Raumluft in beziehungsweise aus dem Gehäuse 3 strömt. Die Raumlufteintrittsöffnung 15 ist langgestreckt ausgebildet und benachbart zur Vorderseite 7 angeordnet. Die Raumluftaustrittsöffnung 17 ist langgestreckt ausgebildet und benachbart zur Rückseite 5 angeordnet. Zum Schutz der Komponenten im Gehäuseinneren und zur Beeinflussung des Strömungsverhaltens sind an der Raumlufteintrittsöffnung 15 und an der Raumluftaustrittsöffnung 17 Gitter und Lamellen vorgesehen.
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In der Rückseite 5 des Gehäuses 3 ist eine Aussparung 19 angeordnet, durch die Frischluft ins Gehäuse 3 strömen kann. Die Aussparung 19 ist kreisförmig ausgebildet.
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2 zeigt eine dreidimensionale Vorderansicht des Umluftmoduls 1, bei dem die vordere Gehäusewand entfernt worden ist.
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Im Gehäuseinneren sind eine Mehrzahl von rückwärts betreibbaren Radiallüftern 21 angeordnet. „Rückwärts betreibbar“ meint, dass der Lufteintritt radial erfolgt und der Luftaustritt axial erfolgt. In diesem Ausführungsbeispiel sind vier rückwärts betreibbare Radiallüfter 21 vorgesehen, die nebeneinander entlang der Vorderseite 7 angeordnet sind, sodass ihre Luftaustritte der Rückseite 5 zugewandt sind. Zwischen den rückwärts betreibbaren Radiallüftern 21 ist ein Frischluft zuführender Lüfter 23 angeordnet, um den sich eine Strömungsbarriere 27 erstreckt.
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3 zeigt eine dreidimensionale Rückansicht des Umluftmoduls 1, bei dem die rückseitige Gehäusewand entfernt worden ist.
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Im Gehäuseinneren sind eine Mehrzahl von Wärmetauschern 25 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel sind vier Wärmetauscher 25 vorgesehen, die entlang der Rückseite 5 nebeneinander angeordnet sind, sodass jedem rückwärts betreibbaren Radiallüfter 21 ein Wärmetauscher 25 zugeordnet ist, der zwischen dem Radiallüfter 21 und der Rückseite 5 angeordnet ist. Die Luftaustritte sind den Wärmetauschern 25 zugewandt.
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Zwischen den Wärmetauschern 25 ist der Frischluft zuführende Lüfter 23 angeordnet, sodass zu jeder Seite des Frischluft zuführenden Lüfters 23 zwei Radiallüfter 21 und zwei Wärmetauscher 25 vorgesehen sind.
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Der Frischluft zuführende Lüfter 23 ist im Gehäuseinneren an der Aussparung19 angeordnet, sodass er Frischluft durch die Aussparung 19 ins Gehäuseinnere leiten kann. Der Frischluft zuführende Lüfter 23 ist als vorwärts betreibbarer Radiallüfter 21 ausgebildet. „Vorwärts betreibbar“ meint, dass der Lufteintritt axial erfolgt und der Luftaustritt radial erfolgt. Die zur unteren Längsseite 9 offene U-förmige Strömungsbarriere 27 erstreckt sich radial um den Frischluft zuführenden Lüfter 23 und lenkt die einströmende Frischluft nach unten zur Raumluftaustrittsöffnung 17.
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4 zeigt eine Seitenansicht des Umluftmoduls 1, bei dem die Seitenwand entfernt worden ist.
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Zwischen der Vorderseite 7 und der Rückseite 5 des Gehäuses 3 sind die rückwärts betreibbaren Radiallüfter 21 und die Wärmetauscher 25 angeordnet, sodass die Lufteinlässe der Radiallüfter 21 über der Raumlufteinlassöffnung 15 angeordnet sind. Die Wärmetauscher 25 sind zwischen der Raumlufteinlassöffnung 15 und der Raumluftauslassöffnung 17 angeordnet. Im Betrieb saugen die rückwärts betreibbaren Radiallüfter 21 die Raumluft durch die Raumlufteinlassöffnung 15 ein und leiten sie durch die Wärmetauscher 25 auf die Rückseite 5 des Gehäuses 3, von dem sie dann nach unten zur Raumluftauslassöffnung 17 gelenkt wird und aus dem Umluftmodul 1 strömt. Die Wechselwirkung der Raumluft mit den Wärmetauschern 25 führt zu einer Temperaturveränderung der Raumluft. Im Kühlbetrieb ist die Raumluft auch im Sommer angenehm kühl temperiert. Im Winter wird vornehmlich geheizt.
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Parallel zum Umwälzen und Temperieren der Raumluft erfolgt eine Frischluftbeimischung durch den Frischluft zuführenden Lüfter 23. Dieser saugt Frischluft durch die Aussparung 19 in der Rückseite 5 des Gehäuses 3 und lenkt sie radial ins Gehäuseinnere, wobei die Strömungsbarriere 27 die radial aus dem Lüfter 23 austretende Frischluft in Richtung der unteren Längsseite 9 lenkt, sodass sie durch die Raumluftaustrittsöffnung 17 ausströmt.
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Durch das Umwälzen und Temperieren der Raumluft mit gleichzeitiger Beimischung von Frischluft wird das Raumklima verbessert. Der Anteil der beigemischten Frischluft ist gering gegenüber der umgewälzten Luft, da zum Abkühlen ein Großteil der Raumluft durch die Wärmetauscher 25 geführt werden muss. Der Anteil der Raumluft, der auf Grund von aus- und einatmenden Gebäudebewohnern erneuert werden muss, ist dagegen gering und beeinflusst den Temperiervorgang kaum. Ein typischer Maximalwert für beigemischte Frischluft ist 20%.
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Das Umluftmodul 1 ist an einer Gebäudewand montierbar, sodass die Raumlufteintrittsöffnung 15 und die Raumluftaustrittsöffnung 17 im Gebäudeinneren angeordnet sind und die Aussparung 19 Zugang zu Frischluft hat.
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5 zeigt in einer Schnittdarstellung schematisch die Montage des Umluftmoduls 1 in einem Rollladenkasten 29. Der Rollladenkasten 29 ist oberhalb eines Fensters 31 in einer Gebäudewand 33 angeordnet, die Innenraum und Außenraum voneinander trennt. Das Umluftmodul 1 wird oberhalb des Fensters 31 an der dem Gebäudeinneren zugewandten Seite des Rollladenkastens 29 montiert, sodass die Rückseite 5 dem Rollladenkasteninneren zugewandt ist und die Raumlufteintrittsöffnung 15 und die Raumluftaustrittsöffnung 17, die an der unteren Längsseite 9 angeordnet sind, im Gebäudeinneren positioniert sind.
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In 6 ist eine Seitenansicht und eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines rückwärts betreibbaren Radiallüfters 21 gezeigt. Die Schnittansicht verläuft entlang der Linien A-A`. Der Radiallüfter 21 weist wiederum mehrere Schaufeln 35 auf, welche im Rückwärtsbetrieb 37 wie dargestellt in eine Drehbewegung versetzt werden können. Im Inneren befinden sich mehrere Lamellen 39. Durch die Drehbewegung der Schaufeln 35 wird wiederum Luft radial von außen in das Innere der Anordnung gebracht, sodass die Luft in axialer Richtung entweichen kann.
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Die Funktionsweise des rückwärts betreibbaren Radiallüfters 21 lässt sich anhand der Querschnittsansicht gut verdeutlichen. Man erkennt, dass im Rückwärtsbetrieb 37 mehrere Schaufeln 35 Luft radial nach Innen schieben. Zwischen den Lamellen 39 bildet sich ein verjüngender Bereich aus, wie anhand der Abstände 41 und 43 zwischen zwei benachbarten Lamellen 39 angedeutet ist. Da sich im verjüngenden Bereich eine Druckerhöhung einstellt, wird die Luft, ohne in Drehbewegung versetzt zu werden, axial nach oben entweichen. Auf diese Weise lässt sich ein geräuscharmer Lüfterbetrieb erzeugen.
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Die innen liegenden Abrisskante 45 der Schaufel 35 des Radiallüfters 21 hat eine Strukturierung. Sie ist beispielsweise gezackt ausgebildet. Dies führt zu einer weiteren Geräuschreduzierung. Des Weiteren ist die Abrisskante 45 zum Luftaustritt hingebogen ausgeführt, sodass der Bereich, aus dem die Luft austritt, nicht zusätzlich durch die Schaufel 35 bedeckt wird. Auf diese Weise wird die Größe der Austrittsöffnung optimiert. Mit den gezeigten Maßnahmen lässt sich sowohl eine geeignet große Luftfördermenge durch den Wärmetauscher 25 führen als auch ein sehr geräuscharmer oder nahezu geräuschloser Betrieb erreichen. Insbesondere der letzte Aspekt ist beim Einsatz bei Privathaushalten oder bei Büros wünschenswert.
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Die vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen sowie die den Abbildungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedener Kombination vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Umluftmodul
- 3
- Gehäuse
- 5
- Rückseite
- 7
- Vorderseite
- 9, 11
- Längsseite
- 13
- Querseite
- 15
- Raumlufteintrittsöffnung
- 17
- Raumluftaustrittsöffnung
- 19
- Aussparung
- 21
- Radiallüfter
- 23
- Lüfter
- 25
- Wärmetauscher
- 27
- Strömungsbarriere
- 29
- Rollladenkasten
- 31
- Fenster
- 33
- Gebäudewand
- 35
- Schaufel
- 37
- Rückwärtsbetrieb
- 39
- Lamelle
- 41,43
- Abstand
- 45
- Abrisskante
