DE102022002364A1

DE102022002364A1 - Dezentrale Fensterlüftungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102022002364A1
Application number: DE102022002364.4A
Authority: DE
Inventors: Magnus Sparrholm
Original assignee: Talkpool Ag
Current assignee: Talkpool Ag
Priority date: 2022-06-30
Filing date: 2022-06-30
Publication date: 2024-01-04
Also published as: WO2024002940A1

Abstract

Fensterlüftungsvorrichtung (20), welche zum Einbau in einen Blendrahmen (2) oder einen Flügelrahmen (1a) eines Fensters geeignet ist und einen Lüftungskanal (4a), ein elektrisches Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms (5) und eine Steuereinheit (6) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass im Lüftungskanal (4a) ein Regenerator (4b) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine dezentrale Fensterlüftungsvorrichtung, welche einen Lüftungskanal, ein elektrisches Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms, eine Steuereinheit und einen Regenerator umfasst. Die Fensterlüftungsvorrichtung ist zum Einbau in einen Blendrahmen und/oder einen Flügelrahmen eines Fensters geeignet.
Um ein gesundes Raumklima aufrechtzuerhalten und gleichzeitig Energie zu sparen, werden Lüftungsanlagen eingesetzt. Diese ermöglichen eine Frischluftzufuhr, bei der Partikel, Schadstoffe und Gerüche aus der einströmenden Frischluft herausgefiltert werden und bei der die Abluft zur Energierückgewinnung genutzt wird.
Dezentrale Lüftungsanlagen sehen voneinander getrennte Lüftungsvorrichtungen je Raum vor. Diese werden in Außenmauern, Fensterscheiben oder Fensterrahmen eingebaut. Sie können sowohl für Neubauten vorgesehen sein als auch in Bestandsgebäuden nachgerüstet werden.
Aus der DE 10 2006 026 458 A1 ist eine Lüftungseinrichtung bekannt, welche in Form einer Einschubkassette zum Einbau in Kunststofffenstern oder Türen mit Standard-Mehrkammer-Hohlprofilrahmen geeignet ist. Dabei werden mit Ventilatoren versehene Einlass- und Umlenkelemente in einen Hohlprofilrahmen eingebaut. Dadurch soll die Zuluft vom Gebäudeäußeren und die Abluft vom Gebäudeinneren in jeweils getrennte, aus benachbarten Hohlkammern des Rahmens gebildete Kanäle umgelenkt werden. Nachdem die Luftströme den Rahmen in den Hohlkammerkanälen jeweils einmal vollständig durchströmt haben, soll sie an weiteren Umlenkelementen an der jeweiligen Gegenseite wieder austreten, also die Zuluft auf der Gebäudeinnenseite und die Abluft auf der Gebäudeaußenseite. An der Zwischenwand der Hohlkammern soll ein Wärmeaustausch stattfinden. Weitere Elemente sollen aufgenommen werden können, insbesondere Filter sowie Wärmetauscher. Nachteilig ist, dass die Einrichtung nur für Standard-Mehrkammer-Hohlprofilrahmen geeignet ist, die Länge des Strömungskanals von der Größe des Rahmens abhängt, der Wärmeaustausch zwischen der Zuluft und der Abluft wenig effizient ist und weitere Eigenschaften der Luft, wie beispielsweise die Luftfeuchtigkeit, nicht gezielt und effizient beeinflusst werden können.
Aus der DE 10 2012 101 983 A1 ist ein Fenstersystem mit aktiver Belüftung bekannt. Der Fensterrahmen des Fensters umfasst mindestens einen separaten Zuluftkanal und mindestens einen separaten Abluftkanal. Die separaten Kanäle sind mittels eines Wärmerohrs gekoppelt. In dem Wärmerohr sind Kapillaren angeordnet und es ist mit Kühlmittel gefüllt. Zudem umfasst es einen ersten und einen zweiten Wärmeübertragungsbereich. Auf diese Weise soll ein Wärmeaustausch zwischen der Zu- und Abluft ermöglicht und die Effizienz des Wärmeaustauschs gesteigert werden. Nachteilig sind dabei der hohe konstruktive Aufwand und die Verwendung von Kühlmitteln, welche austreten und weitere Probleme schaffen können. Zudem besteht keine Möglichkeit, weitere Eigenschaften der Luft gezielt und effizient zu beeinflussen.
Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte dezentrale Fensterlüftungsvorrichtung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Fensterlüftungsvorrichtung gelöst, welche zum Einbau in einen Blendrahmen und/oder einen Flügelrahmen eines Fensters geeignet ist und einen Lüftungskanal, ein elektrisches Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms, eine Steuereinheit und einen Regenerator umfasst.
Ein Fenster umfasst einen Blendrahmen, der fest in eine Maueröffnung montiert wird, in der Regel einen Fensterflügel, der beweglich im Fensterrahmen installiert ist und die Verglasung trägt, sowie Beschläge. Nach Anzahl der Fensterflügel unterscheidet man ein-, zwei- und mehrflügelige Fenster. Ein Fensterflügel umfasst einen Flügelrahmen, die Verglasung und Beschläge. Je nach Öffnungsart wird ein Fensterflügel beispielsweise als Drehflügel, Drehkippflügel, Klappflügel, Schwingflügel oder Wendeflügel bezeichnet.
Bei einem Fenster wird, insbesondere im eingebauten Zustand, eine Fensterinnenseite von einer Fensteraußenseite unterschieden. Dabei bezeichnet die Fensterinnenseite in der Regel die Seite, zu der ein Fensterflügel sich öffnet und/oder auf der die Beschläge angebracht sind.
Lüftungskanal bezeichnet ein Rohr, welches der Luftführung dient und an seinen Enden geöffnet ist, sodass Luft durch das Rohr hinein-, hindurch- und herausströmen kann. Ein Lüftungskanal kann als Aussparung oder Hohlraum in einem Blendrahmen oder Flügelrahmen realisiert sein und/oder aus separaten Teilen, insbesondere aus Aluminium, Kunststoff und/oder Holz gefertigt sein.
Zuluftstrom bezeichnet einen Luftstrom durch den Lüftungskanal von der Fensteraußenseite zur Fensterinnenseite. Abluftstrom bezeichnet einen Luftstrom durch den Lüftungskanal von der Fensterinnenseite zur Fensteraußenseite.
Elektrisches Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms bezeichnet einen elektrisch angetriebenen Ventilator. Ein Ventilator ist eine fremd angetriebene Strömungsmaschine, die Luft fördert. Dazu hat er ein axial oder radial durchströmtes Laufrad, das meist in einem Gehäuse rotiert. Zwischen Ansaug- und Druckseite wird ein Druckverhältnis zwischen 1 und 1,3 erzielt.
Steuereinheit bezeichnet einen Controller, Microcontroller und/oder Schaltkreis, der eingerichtet ist, die Richtung und die Geschwindigkeit des von dem elektrischen Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms erzeugten Luftstroms zu beeinflussen, insbesondere durch Beeinflussung der Drehrichtung und/oder Drehgeschwindigkeit eines Ventilators und/oder durch Bewegen von Luftleitelementen.
Regenerator bezeichnet einen Körper, der eine Speichermasse umfasst, welche Wärmeenergie speichern und abgeben kann. Der Körper wird abwechselnd von heißer und von kalter Luft durchströmt. Die Wärmeenergie wird in der Speichermasse zwischengespeichert und später an den nachfolgenden Luftstrom abgegeben. Ein Regenerator ermöglicht, eine verbesserte dezentrale Fensterlüftungsvorrichtung bereitzustellen.
Ein Regenerator erfordert nur einen Lüftungskanal und nur einen Ventilator oder Rotor. Durch die Verwendung eines Regenerators kann somit der technische Aufwand zur Herstellung und der Platzbedarf zum Einbau einer Lüftungsvorrichtung reduziert werden. Insbesondere wird es möglich, die Lüftungsvorrichtung mit verringertem Aufwand und verringertem Platzbedarf in einen Blendrahmen und/oder einen Flügelrahmen eines Fensters einzubauen oder nachzurüsten. Insbesondere hilft dies, dass die Fensterlüftungsvorrichtung für eine grö-ßere Anzahl von Fenstertypen geeignet ist. Zudem werden aufgrund des reduzierten Platzbedarfs Kombinationsmöglichkeiten mit weiteren, im Rahmen integrierten Bauelementen möglich, welche helfen, ein verbesserte Lüftungsvorrichtung bereitzustellen.
Zudem ermöglicht ein Regenerator eine verbesserte Energierückgewinnung und Feuchtigkeitsrückgewinnung. Bei kalten Außentemperaturen kann der Zuluftstrom mit Hilfe der Abluft gewärmt werden. Bei heißen Außentemperaturen kann der Zuluftstrom mit Hilfe der Abluft gekühlt werden. Zudem ermöglicht ein Regenerator die Rückgewinnung von Feuchtigkeit aus der Luft. Bei kalten Außentemperaturen kann der Zuluftstrom mit Hilfe der aus der Abluft gewonnen Feuchtigkeit befeuchtet werden. Bei heißen Außentemperaturen kann die Feuchtigkeit des Zuluftstroms an der Oberfläche der Speichermasse kondensieren und mit Hilfe der Abluft wieder nach außen transportiert werden.
Ab einer insbesondere von der Dimensionierung des Regenerators abhängigen Dauer eines Luftstroms, erreicht ein Regenerator seine Aufnahmekapazität. Danach kann ein Regenerator ohne zusätzliche Rückgewinnung von Energie und/oder Feuchtigkeit betrieben werden und kann so effizient zum Wärmen, Kühlen, Befeuchten und/oder Entfeuchten genutzt werden. Somit kann das Raumklima verbessert reguliert werden und der technische Aufwand zur Herstellung eines guten Raumklimas verringert werden.
Ein Regenerator kann eine bewegliche, insbesondere rotierende Speichermasse umfassen oder eine ruhende, nicht bewegliche Speichermasse umfassen. In einer bevorzugten Ausführung umfasst der Regenerator eine ruhende Speichermasse. Die Verwendung einer ruhenden Speichermasse hilft, eine verbesserte dezentrale Fensterlüftungsvorrichtung bereitzustellen. Insbesondere hilft sie, den Platzbedarf für den Einbau eines Regenerators zu reduzieren, den technischen Aufwand zur Herstellung, Betrieb und Wartung einer Lüftungsvorrichtung zu reduzieren und eine verbesserte dezentrale Fensterlüftungsvorrichtung bereitzustellen.
Eine Speichermasse kann insbesondere aus Metall, Stein oder Keramik gefertigt sein. In einer bevorzugten Ausführung umfasst die Speichermasse einen porösen Keramikkörper. Poröse Keramik vergrößert insbesondere die Austauschfläche, erhöht die Speicherfähigkeit und verringert den Platzbedarf. Dies ermöglicht den Einbau in eine größere Zahl von Fenstertypen und hilft den technischen Aufwand zum Einbau, Herstellung und Betrieb zu reduzieren. Dies hilft, eine verbesserte dezentrale Fensterlüftungsvorrichtung bereitzustellen.
Radialventilator bezeichnet einen Ventilator, bei dem die Luft radial zur Drehachse des Ventilatorlaufrads angesaugt wird. Radialventilatoren können beidseitig ansaugend ausgeführt werden. Der Luftstrom kann durch die Rotation des Laufrads um 90° umgelenkt und radial ausgeblasen werden. In einer bevorzugten Ausführung umfasst die Lüftungsvorrichtung einen Radialventilator. Dies kann insbesondere eine verbesserte Unterstützung der Strömungserfordernisse beim Lufteintritt oder dem Luftaustritt aus dem Lüftungskanal der erfindungsgemäßen Lüftungsvorrichtung ermöglichen und helfen, eine verbesserte dezentrale Fensterlüftungsvorrichtung bereitzustellen.
Axialventilator bezeichnet einen Ventilator, bei dem die Drehachse des Ventilatorlaufrads axial zum Luftstrom angeordnet ist. Axialventilatoren können beidseitig ansaugend ausgeführt werden. In einer bevorzugten Ausführung umfasst die Lüftungsvorrichtung einen Axialventilator. Ein Axialventilator kann einen verringerten Platzbedarf und einen erhöhten Luftdurchsatz ermöglichen und kann die Durchströmung des Lüftungskanals verbessern, insbesondere im Falle einer nicht rechtwinklig zum Hauptteil des Lüftungskanals angeordneten Lufteintritts- bzw. Luftaustrittsöffnung. Dies hilft, eine verbesserte dezentrale Fensterlüftungsvorrichtung bereitzustellen.
Ein Flügelrahmen umfasst zwei seitliche Flügelrahmenstücke sowie ein oberes und ein unteres Flügelrahmenstück. Ein Blendrahmen umfasst zwei seitliche Blendrahmenstücke sowie ein oberes und ein unteres Blendrahmenstück. Flügelrahmenstücke und Blendrahmenstücke können insbesondere aus Holz, Kunststoff oder Aluminium sowie aus Kombinationen der genannten Werkstoffe gefertigt sein.
In einer bevorzugten Ausführung sind die äußeren Abmessungen der Lüftungsvorrichtung nicht größer als eine Länge von 100 cm, bevorzugt 80 cm, eine Breite von 7 cm, bevorzugt 6 cm und eine Tiefe von 7 cm, bevorzugt 6 cm. Durch diese Begrenzung der Dimensionen der Lüftungsvorrichtung ist sie zum Einbau in ein einzelnes Blendrahmenstück oder einzelnes Flügelrahmenstück einer großen Anzahl von Fenstertypen geeignet. Zudem verringert dies den technischen Aufwand zum Einbau und/oder zur Nachrüstung der Lüftungsvorrichtung in ein Fenster und verbessert die Strömungseigenschaften des Lüftungskanals. Weiter erlaubt eine solche Dimensionierung eine sehr hohe Effizienz der Energie- und Feuchtigkeitsrückgewinnung. Dies hilft, eine verbesserte dezentrale Fensterlüftungsvorrichtung bereitzustellen.
In einer bevorzugten Ausführung sind im Lüftungskanal ein Grobfilter, ein EPA-Schwebstofffilter, ein HEPA-Schwebstofffilter und/oder ein Aktivkohlefilter angeordnet. Durch diese können Schmutzpartikel, Geruchspartikeln, Pollen, Feinstaub und weitere Schadstoffe aus der Zuluft gefiltert werden. Dies hilft das Raumklima zu verbessern und eine verbesserte Fensterlüftungsvorrichtung bereitzustellen.
Ein Grobfilter bezeichnet eine Schwebstoff-Filtereinheit, die Staubpartikel mit einer Größe von mindestens 10 µm aus der Luft filtern kann. Ein Grobfilter filtert Staub aus der Luft, sodass die Luftqualität verbessert wird und nachfolgende Komponenten, insbesondere technisch aufwändigere Filter und der Lüftungskanal, vor schneller Verschmutzung geschützt werden. Somit wird eine verbesserte Fensterlüftungsvorrichtung bereitgestellt.
Ein EPA-Filter bezeichnet eine Schwebstoff-Filtereinheit, die selbst Staubpartikel mit einer Größe zwischen 0,1 und 0,3 µm mit einem Abscheidegrad von mindestens 85% aus der Luft filtern. Ein HEPA-Filter bezeichnet eine Schwebstoff-Filtereinheit, die selbst Staubpartikel mit einer Größe zwischen 0,1 und 0,3 µm mit einem Abscheidegrad von mindestens 85% aus der Luft filtern. Insbesondere Partikel von weniger als 10 µm Größe können in die menschlichen Atemwege gelangen und so die menschliche Gesundheit negativ beeinträchtigen. Somit kann durch einen EPA- bzw. HEPA-Filter die Luftqualität verbessert und eine verbesserte Fensterlüftungsvorrichtung bereitgestellt werden.
Aktivkohlefilter bezeichnet Filter, die Aktivkohle enthalten. Aktivkohle besitzt eine sehr große innere Oberfläche, die gelöste Partikel adsorbiert. Kohlenstoff wirkt als Reduktionsmittel und kann Oxidationsmitteln wie Ozon und Chlor aus Abluft aufnehmen. Somit können Aktivkohlefilter Stoffe wie Staub, Schwermetallen sowie unerwünschten Chemikalien wie insbesondere Ozon und Chlor aus Luft entfernen, insbesondere auch Ozon, das eventuell aufgrund einer Ionisierung der Luft entstanden ist. Somit kann durch einen Aktivkohlefilter die Luftqualität verbessert und eine verbesserte Fensterlüftungsvorrichtung bereitgestellt werden.
In einer Ausführung ist ein verstellbares Luftleitelement im Lüftungskanal angeordnet. Dies kann beispielsweise eine verschwenkbare oder verschiebbare Klappe sein. In einer ersten Position ist der Luftdurchfluss durch die im Lüftungskanal angeordnete Filter möglich und in einer zweiten Position versperrt. Dies ermöglicht, einen Zuluftstrom durch die Filter hindurchzuleiten und die zuströmende Außenluft zu filtern, jedoch einen Abluftstrom an den Filtern vorbeizuleiten. Dies hilft, die Belastung der Filter mit Schad- und Schmutzpartikeln zu reduzieren und deren Dimensionierung und/oder Austauschhäufigkeit zu verringern. Dies hilft, den technischen Aufwand zur Herstellung und zum Betrieb der Fensterlüftungsvorrichtung zu reduzieren.
In einer Ausführung umfasst der Lüftungskanal eine zweite Öffnung zur Fensteraußenseite. Diese zweite Öffnung zur Fensteraußenseite kann durch Bewegen des Luftleitelements in eine erste Endposition geschlossen und gleichzeitig der Luftdurchfluss durch die im Lüftungskanal angeordneten Filter geöffnet werden. Durch Bewegen des Luftleitelements in eine zweite Endposition kann diese zweite Öffnung geöffnet und gleichzeitig der Lüftungskanal für die ausströmende Abluft in Richtung der Filterelemente geschlossen werden. Die ausströmende Abluft wird vor Erreichen der Filter durch das Luftleitelement durch die zweite Öffnung zur Fensteraußenseite ausgeleitet, sodass sie durch den Regenerator aber nicht durch die Filter strömt. Somit wird die Belastung der Filter mit Schadstoffen und Staubpartikeln reduziert und die Gefahr von Feuchtigkeitsansammlung und Schimmelbildung reduziert. Dies hilft, den technischen Aufwand zur Herstellung und Betrieb des Belüftungssystems zu reduzieren, die Strömungseigenschaften im Lüftungskanal zu verbessern und so eine verbesserte Fensterlüftungsvorrichtung bereitzustellen.
In einer Ausführung der Fensterlüftungsvorrichtung ist innerhalb des Lüftungskanals eine lonisierungsvorrichtung angeordnet. Eine lonisierungsvorrichtung bezeichnet eine Vorrichtung, die mittels elektrischer Spannung durch Anlagern von Elektronen aus elektrisch neutralen Atomen oder Molekülen negativ geladene Atome oder Moleküle, also negative Ionen, erzeugt. Die erzeugten negativen Ionen verbinden sich mit in der Luft befindlichen positiv geladenen Schwebteilchen, insbesondere Schmutzpartikel, Geruchspartikeln, Pollen, Feinstaub und weiteren Schadstoffen. Die daraus entstehenden schwereren und/oder größeren Molekülen sinken verbessert aus der Luft heraus zu Boden und/oder können verbessert von Luftfiltern aus der Luft gefiltert werden. Dadurch wird die Qualität der einströmenden Frischluft verbessert und die Notwendigkeit, die einströmende Luft zu filtern, entfällt oder wird reduziert. Dies hilft, den technischen Aufwand zur Herstellung und Betrieb der Fensterlüftungsvorrichtung zu reduzieren und das Raumklima zu verbessern. Somit wird eine verbesserte Fensterlüftungsvorrichtung bereitgestellt.
In einer Ausführung ist die Ionisierungsvorrichtung eine Kaltplasma-Ionisierungsvorrichtung. Eine Kaltplasma-Ionisierungsvorrichtung bezeichnet eine lonisierungsvorrichtung, die negativ geladene Ionen mittels elektrischer Spannungen bei Zimmertemperatur und Atmosphärendruck erzeugt. Dies hilft, den technischen Aufwand zur Herstellung und Betrieb der Fensterlüftungsvorrichtung zu reduzieren. Zudem reduziert eine Kaltplasma-Ionisierungsvorrichtung das Risiko, Ozon-Moleküle zu erzeugen. Dies hilft, das Raumklima zu verbessern. Somit wird eine verbesserte Fensterlüftungsvorrichtung bereitgestellt.
In einer Ausführung umfasst die Fensterlüftungsvorrichtung eine erste Sensoreinheit zur Messung des Kohlenstoffdioxid-Anteils der Luft, der Lufttemperatur und/oder der relativen Luftfeuchtigkeit auf der Fensterinnenseite.
Eine Sensoreinheit bezeichnet ein Gerät, Modul oder System, das ein oder mehrere Sensoren umfasst und in der Lage ist, Eigenschaften und/oder Änderungen seiner Umgebung zu erkennen und diese Informationen an andere elektronische Vorrichtungen zu senden. Dabei ist ein Sensor empfindlich gegenüber einer zu messenden Eigenschaft und unempfindlich gegenüber nicht zumessenden Eigenschaften.
Beispiele für Sensoren sind mikroelektromechanische Systeme, optische, Vibrations-, elektrochemische, (mikro-)elektronische Systeme. Von einem Sensor gemessene Eigenschaften und Veränderungen umfassen insbesondere das Vorkommen und/oder den Anteil in der Luft von Stickoxiden, wie bspw. CO₂, Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffen, Dämpfen, flüchtigen organischen Substanzen, Schadstoffen, Staubpartikeln, Pollen, sowie die Temperatur, die Feuchtigkeit der Luft, sowie sonstiger Umgebungseigenschaften, wie insbesondere der Geräuschpegel, die Anwesenheit und/oder Abwesenheit von Personen, Tieren, Pflanzen, Heizungen oder sonstigen Wärmequellen, dem Öffnungsgrad von Fenstern und Türen, der Intensität der Sonneneinstrahlung und/oder Luftzugs.
Der Kohlenstoffdioxid-Anteil, die Lufttemperatur und die relative Luftfeuchtigkeit sind wesentliche Qualitätsparameter eines für Personen gesunden und angenehmen Raumklimas. Dem Kohlenstoffdioxid-Anteil kommt darüber hinaus eine Indikatorfunktion für die Konzentration weiterer Schadstoffe in der Luft zu, wie bspw. Radon, Staubpartikel oder Geruchspartikel. Wird der Kohlenstoffdioxid-Anteil der Luft durch Luftaustausch gesenkt, kann auch von einer entsprechenden Senkung anderer Stoffkonzentrationen ausgegangen werden.
Das Messen des Kohlenstoffdioxid-Anteils der Luft, der Lufttemperatur und/oder der relativen Luftfeuchtigkeit auf der Fensterinnenseite ermöglicht, die Fensterlüftungsvorrichtung bedarfsgerecht zu betreiben. Beispielsweise gilt für Arbeits- und Wohnräume ein Kohlenstoffdioxid-Anteil von nicht mehr als 800 ppm als besonders angenehm. Eine als angenehm empfundene Temperatur liegt zwischen 20 bis 23 °C. Eine als angenehm empfundene relative Luftfeuchtigkeit liegt zwischen 40 und 60%. So kann die Fensterlüftungsvorrichtung beispielsweise nur bei Überschreiten und/oder Unterschreiten derartig oder anderweitig vordefinierter Grenzwerte betrieben werden. Ebenso kann ein Anstieg der Kohlenstoffdioxid-Anteile in der Luft gemessen werden. Ein solcher Anstieg weist auf die Anwesenheit von Personen auf der Fensterinnenseite hin. Dies ermöglicht, den Betrieb der Lüftungsvorrichtung von der Anwesenheit von Personen abhängig zu machen. All dies hilft, das Raumklima und die Energieeffizienz zu verbessern, den Aufwand zum Betrieb der Fensterlüftungsvorrichtung zu reduzieren und somit eine verbesserte Fensterlüftungsvorrichtung bereitzustellen.
Im eingebauten Zustand kann die erste Sensoreinheit zur Messung der Luft auf der Fensterinnenseite an einer Wand und/oder an einer Decke des zu belüftenden Innenraums angeordnet sein. In einer vorteilhaften Ausführung erfolgt der Einbau der Sensoreinheit auf der Fensterinnenseite des gleichen Blendrahmens, Flügelrahmens und insbesondere Rahmenstücks, in der eine erfindungsgemäße Fensterlüftungsvorrichtung eingebaut ist. Dies hilft, den technischen Aufwand der Herstellung und des Einbaus zu verringern und somit eine verbesserte Fensterlüftungsvorrichtung bereitzustellen.
In einer weiteren Ausführung umfasst die Fensterlüftungsvorrichtung eine zweite Sensoreinheit zur Messung der Lufttemperatur und/oder der relativen Luftfeuchtigkeit auf der Fensteraußenseite. Die Messung der Lufttemperatur und/oder der relativen Luftfeuchtigkeit auf der Fensteraußenseite hilft, die Fensterlüftungsvorrichtung verbessert zu steuern und ein verbessertes Raumklima bereitzustellen. Beispielsweise kann bei geeigneter Temperatur und/oder relativen Luftfeuchtigkeit der Luft auf der Fensteraußenseite die Fensterlüftungsvorrichtung helfen, eine zu niedrige bzw. zu hohe Temperatur und/oder relative Luftfeuchtigkeit auf der Fensterinnenseite in kurzer Zeit und mit geringem Energieaufwand zu erhöhen bzw. zu senken.
Im eingebauten Zustand kann diese zweite Sensoreinheit zur Messung der Luft auf der Fensteraußenseite an einer Wand und/oder anderweitig außerhalb des zu belüftenden Innenraums angeordnet sein. Eine vorteilhafte Ausführung sieht den Einbau der Sensoreinheit auf der Fensteraußenseite des gleichen Blendrahmens oder Flügelrahmens und insbesondere des gleichen Rahmenstücks vor, in der eine erfindungsgemäße Lüftungsvorrichtung eingebaut ist. Dies hilft, den technischen Aufwand der Herstellung und des Einbaus zu verringern und somit eine verbesserte Fensterlüftungsvorrichtung bereitzustellen.
In einer Ausführung kann die Fensterlüftungsvorrichtung eine Batterie, einen Akku, eine Spule zur induktiven Stromversorgung und/oder eine Solarzelle umfassen.
Eine Batterie ist ein Speicher für elektrische Energie auf elektrochemischer Basis. Ein Akku ist eine wiederaufladbare Batterie.
Ein Akku oder eine Batterie ermöglichen, die Fensterlüftungsvorrichtung ohne Anschluss an eine externe Stromversorgung und/oder bei Unterbrechung der externen Stromversorgung zu betreiben. Dies hilft den Aufwand zum Einbau und Betrieb der Fensterlüftungsvorrichtung weiter zu reduzieren und das Raumklima und die Energieeffizienz weiter zu verbessern.
Eine Spule ist ein aufgewickelter Draht, wobei die Windungen voneinander isoliert sind. Neben dem aufgewickelten Draht weist die Spule im Inneren oft einen Spulenkern auf, um die Induktivität zu erhöhen. Ein sich ändernder magnetischer Fluss eines Magnetfeldes erzeugt an einer geschlossenen Leiterschleife einen Induktionsstrom.
Eine Spule zur induktiven Stromversorgung reduziert den Aufwand zum Anschluss der Fensterlüftungsvorrichtung an das Stromnetz. Vorteilhaft kann die Spule in den Flügelrahmen, insbesondere das gleiche Rahmenstück wie die Fensterlüftungsvorrichtung eingebaut werden. Auf das Verlegen eines Kabels vom Blendrahmen in den beweglichen Flügelrahmen ist in diesem Fall nicht erforderlich. Auch kann die Spule als Sensor für die Stellung des Fensterflügels verwendet werden, beispielsweise um Lüften bei geöffnetem Fenster zu vermeiden. Dies hilft den Aufwand zum Einbau und Betrieb der Fensterlüftungsvorrichtung weiter zu reduzieren und das Raumklima und die Energieeffizienz weiter zu verbessern.
Solarzelle bezeichnet ein elektrisches Bauelement, das Sonnenlicht direkt in elektrische Energie umwandelt und so als Stromquelle dienen kann. Eine Solarzelle zum Betrieb oder zum Laden des Akkus ermöglicht beim Einbau auf den Anschluss an das Stromnetz des Gebäudes zu verzichten oder diesen zur Stromversorgung zu ergänzen. Dies hilft den Aufwand zum Einbau und Betrieb der Fensterlüftungsvorrichtung weiter zu reduzieren und das Raumklima und die Energieeffizienz weiter zu verbessern.
In einer bevorzugten Ausführung können die Solarzellen auf der Fensteraußenseite angeordnet sein, bevorzugt auf der Außenseite des Blendrahmens und/oder des Flügelrahmens. Dies hilft den Aufwand zum Einbau und Betrieb der Fensterlüftungsvorrichtung weiter zu reduzieren und das Raumklima und die Energieeffizienz weiter zu verbessern. Ebenso erlauben Solarzellen, die Intensität der Sonneneinstrahlung zu messen. Dies kann helfen, das Raumklima und die Energieeffizienz der Fensterlüftungsvorrichtung weiter zu verbessern
In einer Ausführung ist die Steuereinheit eingerichtet, das elektrische Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms in den Betriebsarten Ruhe, Alternierend, Zuluft oder Abluft zu betreiben.
In der Betriebsart Ruhe erzeugt das Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms keinen Luftstrom. Dies hilft, die zum Betrieb der Fensterlüftungsvorrichtung notwendige Energie zu verringern sowie unerwünschte Auswirkungen auf die Energie- und Feuchtigkeitsbilanz eines mit einer erfindungsgemäßen Fensterlüftungsvorrichtung belüfteten Raums zu vermeiden.
In der Betriebsart Alternierend erzeugt das Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms aufeinanderfolgende Ab- und Zuluftströme. Dabei werden die Energie und die Feuchtigkeit aus den Luftströmen zurückgewonnen. Dies hilft, das Raumklima zu verbessern und Energie zu sparen und den technischen Aufwand zur Verbesserung des Raumklimas zu reduzieren. insbesondere kann dies helfen, den Betrieb einer Heizung, einer Klimaanlage, Luftbefeuchters und/oder Lufttrockners zu reduzieren. Somit wird eine verbesserte Fensterlüftungsvorrichtung bereitgestellt.
Eine kürzere Dauer der alternierenden Luftströme bedeutet, dass ein größerer relativer Anteil der Luft im Lüftungskanal verbleibt und die Effizienz des Luftaustauschs verringert wird. Eine längere Dauer der alternierenden Luftströme verringert die Fähigkeit der Speichermasse zusätzliche Energie und Feuchtigkeit aufzunehmen oder abzugeben. In Abhängigkeit der Auslegung des Regenerators hilft eine Dauer der alternierenden Luftströme zwischen 40 Sekunden und 120 Sekunden, das Verhältnis von Effizienz des Luftaustauschs und Effizienz des Wärme- bzw. Feuchtigkeitsaustauschs zu verbessern. Eine Dauer zwischen 60 Sekunden und 95 Sekunden verbessert dieses Verhältnis weiter. Dies hilft, das Raumklima zu verbessern, Energie zu sparen und den technischen Aufwand zur Verbesserung des Raumklimas zu reduzieren. Somit wird eine verbesserte Fensterlüftungsvorrichtung bereitgestellt.
In der Betriebsart Zuluft erzeugt das Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms einen Zuluftstrom von der Fensteraußenseite zur Fensterinnenseite, bevorzugt von einer Dauer von mehr als 120 Sekunden, weiter bevorzugt von mehr als 150 Sekunden. Dies ermöglicht, bspw. im Falle von zu kalter oder zu trockener Luft im Innenraum, warme und/oder feuchte Außenluft innerhalb einer im Vergleich zu einem Betrieb mit alternierenden Luftströmen kürzeren Zeit und mit reduziertem Energieaufwand dem Innenraum zuzuführen. Eine Dauer von mehr als 120 Sekunden und besonders von mehr als 150 hilft, dass die Speichermasse im Regenerator gesättigt ist und die erwünschte Zufuhr, insbesondere von Energie und/oder Feuchtigkeit, effizient erfolgen kann. Dies hilft, das Raumklima zu verbessern und Energie zu sparen. Somit wird eine verbesserte Fensterlüftungsvorrichtung bereitgestellt.
In der Betriebsart Abluft erzeugt das Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms einen Abluftstrom von der Fensterinnenseite zur Fensteraußenseite, bevorzugt von einer Dauer von mehr als 120 Sekunden, weiter bevorzugt von mehr als 150 Sekunden. Dies ermöglicht, eine unerwünschte Energierückgewinnung oder Feuchtigkeitsrückgewinnung, bspw. im Falle von zu heißer oder zu feuchter Luft im Innenraum, zu vermeiden. Eine Dauer von mehr als 120 Sekunden und besonders von mehr als 150 hilft, dass die Speichermasse im Regenerator gesättigt ist und der erwünschte Abtransport von Energie und/oder Feuchtigkeit effizient erfolgen kann. Zudem ermöglicht die Betriebsart Abluft, einen unerwünschten Zuluftstrom von der Fensteraußenseite, bspw. im Falle einer sehr schadstoffbelasteter Außenluft, zu vermeiden. Beides hilft, das Raumklima zu verbessern, Energie zu sparen und den Aufwand zum Betrieb der Fensterlüftungsvorrichtung zu reduzieren. Somit hilft dies, eine verbesserte Fensterlüftungsvorrichtung bereitzustellen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der 1 bis 7 näher erläutert.
1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen dezentralen Fensterlüftungsvorrichtung.
2 zeigt Innenseiten von Fenstern, in denen eine erfindungsgemäße dezentrale Fensterlüftungsvorrichtung eingebaut ist.
3 zeigt Außenseiten von Fenstern, in denen eine erfindungsgemäße dezentrale Fensterlüftungsvorrichtung eingebaut ist.
4 zeigt Querschnitte von Blendrahmen und Flügelrahmen, in denen eine erfindungsgemäße dezentrale Fensterlüftungsvorrichtung eingebaut ist.
5 zeigt eine Methode zur Detektion von ansteigenden Kohlendioxid-Anteilen in der Luft.
6 zeigt ein Beispiel einer Methode zur Auswahl der Betriebsart der Fensterlüftungsvorrichtung in Abhängigkeit des Kohlendioxid-Anteiles, der Temperatur, der Luftfeuchtigkeit.
7 zeigt ein Beispiel einer Methode zur Extrapolation der relativen Luftfeuchtigkeit bei einer Lufttemperatur auf die relative Luftfeuchtigkeit bei einer anderen Lufttemperatur.
1 a zeigt eine Ausführung der erfindungsgemäßen dezentralen Fensterlüftungsvorrichtung im Querschnitt. Die Fensterlüftungsvorrichtung 20 umfasst eine Steuereinheit 6, einen Lüftungskanal 4a und einen Radialventilator 5. Der Radialventilator 5 ist beidseitig ansaugend ausgeführt. Zudem ist im Lüftungskanal 4a ein Regenerator 4b angeordnet.
Der Lüftungskanal 4a weist an seinen beiden Enden rechte Winkel in entgegengesetzte Richtungen auf. Diese beiden Enden des Lüftungskanals 4a sind offen. Im eingebauten Zustand bildet das eine Ende eine Lufteinlassöffnung und eine Luftauslassöffnung auf der Fensterinnenseite 3. Das andere Ende bildet eine Lufteinlassöffnung auf der Fensteraußenseite 3a. Parallel zur Lufteinlassöffnung 3a weist der Lüftungskanal 4a eine weitere, rechtwinklig aus dem Lüftungskanal abzweigende Öffnung auf, welche im eingebauten Zustand eine Luftauslassöffnung auf der Fensteraußenseite 3b bildet. Zwischen der Lufteinlassöffnung 3a und der Luftauslassöffnung 3b auf der Fensteraußenseite sind im Lüftungskanal 4a ein Grobfilter 10, ein HEPA-Filter 11 und eine Aktivkohlefilter 12 angeordnet. Zwischen diesen Filtern 10, 11, 12 und der Luftauslassöffnung 3b ist im Lüftungskanal eine mittels eines elektrischen Stellmotors um bis zu 90° verschwenkbare Klappe 14 angeordnet.
Weiter sind im Lüftungskanal 4a zwischen der Luftauslassöffnung auf der Fensteraußenseite 3b und der Lufteinlassöffnung und Luftauslassöffnung auf der Fensterinnenseite 3 ein Regenerator 4b, eine Kaltplasma-Ionisierungsvorrichtung 9 und ein elektrisch angetriebener Radialventilator 5 angeordnet. Der Regenerator 4b umfasst einen ruhenden porösen Keramikkörper als Speichermasse.
Die Steuereinheit 6 steuert die Rotationsrichtung und Geschwindigkeit des Radialventilators 5, wodurch die Richtung und die Stärke des von dem Radialventilator 5 erzeugten Luftstroms gesteuert wird. Zudem steuert die Steuereinheit 6 die elektrisch verschwenkbare Klappe 14.
Bei Erzeugung eines Abluftstroms wird die Klappe 14 in eine erste Endposition verschwenkt. In dieser ersten Endposition verschließt die Klappe 14 den Lüftungskanal 4a in Richtung der Filter 10, 11, 12 und öffnet die Luftauslassöffnung auf der Fensteraußenseite 3b. Dadurch leitet die Klappe 14 den von der Lufteinlassöffnung auf der Fensterinnenseite 3, vom Radialventilator 5 umgelenkt, durch die Kaltplasma-Ionisierungsvorrichtung 9 und die Speichermasse des Regenerators 4b kommenden Abluftstrom zur Luftauslassöffnung auf der Fensteraußenseite 3b hinaus, ohne dass der Abluftstrom die Filter 10, 11, 12 durchströmt.
Bei Erzeugung eines Zuluftstroms wird die Klappe 14 in eine zweite Endposition verschwenkt. In dieser zweiten, um bis zu 90° gegenüber der ersten Endposition verschwenkten Endposition öffnet die Klappe 14 Lüftungskanal 4a für einen Zuluftstrom aus Richtung der Filter 10, 11, 12 und verschließt die Luftauslassöffnung auf der Fensteraußenseite 3b. Dadurch leitet die Klappe 14 einen Zuluftstrom durch die Lufteinlassöffnung auf der Fensteraußenseite 3a hinein und durch die Filter 10, 11, 12 zum Regenerator 4b sowie die Kaltplasma-Ionisierungsvorrichtung 9 und strömt, vom Radialventilator 5 umgelenkt, zur Luftauslassöffnung auf der Fensterinnenseite 3 hinaus. Dadurch wird die Belastung der Filter 10, 11, 12 mit Schadstoffen und Schmutzpartikeln verringert und der Aufwand zur Wartung und Betrieb der Fensterlüftungsvorrichtung reduziert.
Vom Lüftungskanal 4a senkrecht abstehend, parallel zur Lufteinlassöffnung auf der Fensterinnenseite 3 ist eine erste Sensoreinheit 15 angeordnet. Im eingebauten Zustand, kann die erste Sensoreinheit 15 den Kohlendioxid-Anteil, die relative Luftfeuchtigkeit und die Temperatur der Luft auf der Fensterinnenseite messen und die Messwerte an die Steuereinheit 6 senden. In entgegengesetzter Richtung vom Lüftungskanal 5 senkrecht abstehend, parallel zur Lufteinlassöffnung 3a und der Luftauslassöffnung 3b auf der Fensteraußenseite ist eine zweite Sensoreinheit 16 angeordnet. Im eingebauten Zustand, kann die zweite Sensoreinheit 16 die relative Luftfeuchtigkeit und die Temperatur der Luft auf der Fensteraußenseite messen und die Messwerte an die Steuereinheit 6 senden.
In einer bevorzugten Ausführung ist die Steuereinheit 6 eingerichtet, die Fensterlüftungsvorrichtung 20 in den Betriebsarten Ruhe, Zuluft, Abluft oder Alternierend zu betreiben. In der Betriebsart Ruhe steuert die Steuereinheit 6 den Radialventilator 5, sodass dieser still steht und kein Luftstrom erzeugt wird.
In der Betriebsart Abluft steuert die Steuereinheit 6 den elektrischen Stellmotor der verschwenkbaren Klappe 14, so dass der Luftkanal in Richtung der Filter 10, 11, 12 geschlossen und die Luftauslassöffnung auf der Fensteraußenseite 3b geöffnet ist, und den Radialventilator 5, so dass dieser entgegen des Uhrzeigersinns rotiert. Dadurch wird ein Abluftstrom von der Lufteinlassöffnung auf der Fensterinnenseite 3, durch die lonisierungsvorrichtung 9 und den Regenerator 4b zur Luftauslassöffnung auf der Fensteraußenseite 3b erzeugt. Die Filter 10, 11, 12 werden nicht durchströmt. In einer bevorzugten Ausführung ist die Steuereinheit 6 eingerichtet, einen Abluftstrom mit einer Dauer von mehr als 120 Sekunden, besonders bevorzugt von mehr als 150 Sekunden, zu erzeugen, sodass der Regenerator gesättigt wird und keine Energie oder Feuchtigkeit mehr zurückgewonnen wird.
In der Betriebsart Zuluft steuert die Steuereinheit 6 den elektrischen Stellmotor der verschwenkbaren Klappe 14, so dass die Luftauslassöffnung auf der Fensteraußenseite 3b geschlossen ist, und den Radialventilator 5, so dass er im Uhrzeigersinn rotiert. Dadurch wird ein Zuluftstrom von der Lufteinlassöffnung auf der Fensteraußenseite 3a durch die Filter 10, 11, 12, den Regenerator 4b und die lonisierungsvorrichtung 9 zur Luftauslassöffnung auf der Fensterinnenseite 3 erzeugt. In einer bevorzugten Ausführung ist die Steuereinheit 6 eingerichtet einen Zuluftstrom mit einer Dauer von mehr als 120 Sekunden, besonders bevorzugt von mehr als 150 Sekunden, zu erzeugen, sodass der Regenerator gesättigt wird und keine Energie oder Feuchtigkeit mehr zurückgewonnen wird.
In der Betriebsart Alternierend steuert die Steuereinheit 6 den Radialventilator 5 und die elektrisch verschwenkbare Klappe 14, so dass jeweils aufeinanderfolgend Ab- und Zuluftströme wie oben beschrieben erzeugt werden. Dies erfolgt mit einer Dauer von jeweils mindestens 40 und höchstens 120 Sekunden, weiter bevorzugt von jeweils mindestens 60 und höchstens 95 Sekunden, sodass der Regenerator nicht gesättigt wird und ein effizienter Luftaustausch und eine effiziente Energie- und/oder Feuchtigkeitsrückgewinnung erfolgen kann.
Die Fensterlüftungsvorrichtung 20 umfasst einen Akku 18 und eine Spule 13, die induktiv an eine Stromversorgung angeschlossen werden kann. Als Stromversorgung können beispielsweise das Hausstromnetz und/oder Solarzellen 17, insbesondere auf der Fensteraußenseite auf dem Fensterrahmen aufgebrachte Solarzellen, dienen. Dadurch kann der Akku 18 aufgeladen und die elektrischen Komponenten der Fensterlüftungsvorrichtung 20, selbst bei einer Unterbrechung der Stromversorgung, mit Strom versorgt werden, insbesondere der elektrisch betriebene Radialventilator 5, die elektrisch verschwenkbare Klappe 14, die lonisierungsvorrichtung 9, die erste Sensoreinheit 15, die zweite Sensoreinheit 16 und die Steuereinheit 6.
1b zeigt eine alternative Ausführung der erfindungsgemäßen dezentralen Fensterlüftungsvorrichtung im Querschnitt. Anstelle eines Radialventilators 5 zwischen der Lufteinlassöffnung und Luftauslassöffnung auf der Fensterinnenseite 3 und dem Regenerator 4b ist im Lüftungskanal 4a ein Axialventilator 5a zwischen dem Regenerator 4b und der Luftauslassöffnung auf der Fensteraußenseite 3b angeordnet. Zudem umfasst die Lüftungsvorrichtung die Luftleitelemente 14a.
Die Anordnung des Axialventilators 5a im Lüftungskanal 4a hat den Vorteil, einen stärkeren Luftstrom erzeugen zu können, insbesondere auch ohne diesen in radialer Richtung umzulenken. Zudem erlaubt die Anordnung zwischen dem Regenerator 4b und der Luftauslassöffnung auf der Fensteraußenseite 3b, die Geräuschentwicklung auf der Fensterinnenseite zu reduzieren und geeignet ausgeführte Luftleitelemente 14, 14a allein mittels Schwerkraft und Druckunterschieden zu steuern und zu bewegen.
Das Luftleitelement 14 ist verschwenkbar gelagert. In einer ersten Endposition verschließt es und in einer zweiten Endposition öffnet es den Lüftungskanal 4a aus Richtung des Radialventilators 5a zu den Filtern 10, 11, 12 und der Lufteinlassöffnung 3a. Das Luftleitelement 14a ist ebenfalls verschwenkbar gelagert. In einer ersten Endposition verschließt es und in einer zweiten Endposition öffnet es den Lüftungskanal 4a aus Richtung des Radialventilators 5a zu der Luftauslassöffnung 3b.
Die Luftleitelemente 14, 14a können geeignet in dem Lüftungskanal 4a angeordnet sein, sodass nach einem zu dieser Anordnung angepasstem Einbau der Lüftungsvorrichtung 20 die Schwerkraft auf die verschwenkbaren Luftleitelemente 14, 14a in Richtung ihrer jeweiligen ersten Endpositionen wirkt. Im Ausführungsbeispiel der 1a ist ein vertikaler Einbau der dezentralen Lüftungsvorrichtung 20, bei der die Luftöffnungen 3a, 3b zur Fensteraußenseite unten und der Luftöffnung zur Fensterinnenseite 3 oben angeordnet sind, ein zu der Anordnung der Luftleitelemente 14, 14a geeignet angepasster Einbau.
Solange der Axialventilator 5a keinen Luftstrom erzeugt, werden somit die Luftleitelemente 14, 14a mittels Schwerkraft in ihre jeweilige ersten Endpositionen verschwenkt. Somit ist der Lüftungskanal 4a aus Richtung des Axialventilators 5a sowohl in Richtung der Filter 10, 11, 12 und der Lufteinlassöffnung 3a als auch in Richtung der Luftauslassöffnung 3b auf der Fensteraußenseite geschlossen. Dies bietet insbesondere den Vorteil einer Reduzierung von Außengeräuschen auf der Fensterinnenseite, wenn sich die Lüftungsvorrichtung 20 im Ruhemodus befindet.
Wenn der Axialventilator 5a einen Zuluftstrom erzeugt, kann im Lüftungskanal 4a im Bereich zwischen dem Axialventilator 5a und den Luftleitelementen 14, 14a ein Unterdruck entstehen. Ein solcher Unterdruck kann bewirken, dass einerseits eine zur Schwerkraft zusätzliche Kraft in Richtung der ersten Endposition auf das verschwenkbare Luftleitelement 14a wirken kann, sodass die Luftauslassöffnung 3b verbessert verschlossen werden kann. Andererseits kann der Unterdruck bewirken, dass eine Kraft entgegen der Schwerkraft in Richtung der zweiten Endposition auf das Luftleitelement 14 wirken kann und diese in Richtung der zweiten Endposition verschwenkt werden kann. Dadurch kann der Lüftungskanal 4a teilweise geöffnet werden und ein Zuluftstrom entstehen, der durch die Lufteinlassöffnung 3a, durch die Filter 10, 11, 12, den Regenerator 4b, die lonisierungsvorrichtung 9 und die Luftauslassöffnung 3 zur Fensterinnenseite einströmen und dabei das Luftleitelement 14 verstärkt in Richtung der zweiten Endposition verschwenken kann.
Wenn der Axialventilator 5a einen Abluftstrom erzeugt, kann im Lüftungskanal 4a im Bereich zwischen dem Axialventilator 5a und den Luftleitelementen 14, 14a ein Überdruck entstehen. Dieser Überdruck kann bewirken, dass einerseits eine zur Schwerkraft zusätzliche Kraft in Richtung der ersten Endposition auf das verschwenkbare Luftleitelement 14 wirken kann, sodass der Lüftungskanal 4a in Richtung der Filter 10, 11, 12 und der Lufteinlassöffnung 3a verbessert verschlossen werden kann. Andererseits kann der Überdruck bewirken, dass eine Kraft entgegen der Schwerkraft in Richtung der zweiten Endposition auf das Luftleitelement 14a wirken kann und dieses in Richtung der zweiten Endposition verschwenken kann. Dadurch kann ein Abluftstrom entstehen, der durch die Lufteinlassöffnung 3, durch die lonisierungsvorrichtung 9, den Regenerator 4b und durch die Luftauslassöffnung 3b zur Fensteraußenseite ausströmen kann, ohne durch die Filter 10, 11, 12 zu strömen, und dabei das Luftleitelement 14a verstärkt in Richtung der zweiten Endposition verschwenken kann.
Im obigen Ausführungsbeispiel sind weder ein elektrischer Stellmotor noch ein Radialventilator erforderlich. Somit hilft dies, den Aufwand zur Herstellung und zum Betrieb der erfindungsgemäßen dezentralen Fensterlüftungsvorrichtung zu reduzieren. Zudem kann das Raumklima, insbesondere hinsichtlich der Geräuschentwicklung und Luftzugentwicklung, verbessern werden. Somit hilft dies, eine verbesserte Fensterlüftungsvorrichtung bereitzustellen.
In einer weiteren Ausführungsform können mittels mechanischer Vorrichtungen, beispielsweise geeignet dimensionierte Federn, welche geeignet an den verschwenkbaren Luftleitelementen 14, 14a angebracht sind, von der Schwerkraft unabhängige Kräfte auf die verschwenkbaren Luftleitelemente 14, 14a in Richtung ihrer jeweiligen ersten Endpositionen ausgeübt werden, sodass diese in ihre jeweiligen ersten Endpositionen verschwenkt werden können. Dies ermöglicht insbesondere die Komplexität der Herstellung und der Installation der erfindungsgemäßen dezentralen Lüftungsvorrichtung 20 zu reduzieren. Dies hilft, eine verbesserte Fensterlüftungsvorrichtung bereitzustellen.
2 bis 4 zeigen eine erfindungsgemäße Fensterlüftungsvorrichtung 20 im eingebauten Zustand.
2a zeigt die Fensterinnenseite eines Fensters, in dessen seitliches Flügelrahmenstück 1 b eine erfindungsgemäße Fensterlüftungsvorrichtung 20 eingebaut ist. Außer der Lufteinlassöffnung und Luftauslassöffnung auf der Fensterinnenseite 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel auch die erste Sensoreinheit 15 im seitlichen Flügelrahmenstück eingebaut. Die 2b zeigt als eine weitere Einbaumöglichkeit, den Einbau in ein oberes Flügelrahmenstück 1b. Ein Einbau in das untere Flügelrahmenstück ist ebenso möglich. Die 2c zeigt eine alternative Realisierung der Lufteinlassöffnung und Luftauslassöffnung auf der Fensterinnenseite 3. Diese führt nicht im rechten Winkel aus dem Lüftungskanal 4a heraus, sondern in gerader Linie in Verlängerung des Lüftungskanals 4a seitlich aus dem Flügelrahmen 1a hinaus. In einer solchen Realisierung kann das elektrische Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms 14 vorteilhaft als Axialventilator ausgeführt sein. Als Beispiel weiterer Einbaumöglichkeiten zeigen die 2d und 2e die Innenseite eines Fensters, in dessen seitliches bzw. oberes Blendrahmenstück 2a eine erfindungsgemäße Fensterlüftungsvorrichtung 20 eingebaut ist.
3a zeigt die Fensteraußenseite eines Fensters, in dessen seitliches Flügelrahmenstück 2a eine erfindungsgemäße Fensterlüftungsvorrichtung 20 eingebaut ist. Außer der Lufteinlassöffnung 3a und der Luftauslassöffnung 3b auf der Fensteraußenseite, ist in dieser Ausführung auch die zweite Sensoreinheit 16 im seitlichen Flügelrahmenstück eingebaut. Auf dem Blendrahmenstück sind Solarzellen zur Stromversorgung der Fensterlüftungsvorrichtung 20 angeordnet, bspw. aufgeklebt. Als Beispiel weiterer Einbaumöglichkeiten zeigt die 3b den Einbau in ein oberes Flügelrahmenstück 1b und die 3c und 3d zeigen die Außenseite eines Fensters, in dessen seitliches bzw. oberes Blendrahmenstück 2a eine erfindungsgemäße Fensterlüftungsvorrichtung 20 eingebaut ist.
4 zeigt einen Querschnitt durch ein Flügelrahmenstück 1b und ein Blendrahmenstück 2a. In der 4a ist die erfindungsgemäße Fensterlüftungsvorrichtung 20 in das Flügelrahmenstück 1b eingebaut. In der 4b ist die erfindungsgemäße Fensterlüftungsvorrichtung 20 in das Blendrahmenstück 2a eingebaut. Aufgrund der vorteilhaften Eigenschaften bei der Verwendung eines Regenerators, können die Dimensionen des Lüftungskanals 4a und des im Lüftungskanal 4a angeordneten Regenerators 4b so gewählt werden, dass die erfindungsgemäße Fensterlüftungsvorrichtung 20 für den Einbau in eine Vielzahl handelsüblicher Flügelrahmenstücke 1 b und Blendrahmenstücke 2a geeignet ist.
In dem in 5 dargestellten Beispiel, ist die Steuereinheit 6 eingerichtet, das Ansteigen des Kohlenstoffdioxid-Anteils der Luft auf der Fensterinnenseite zu detektieren, was in der Regel auf die Anwesenheit von Personen zurückzuführen ist, und davon abhängig die Durchführung eines Lüftungszyklus zu starten. Dazu ist die Steuereinheit 6 eingerichtet, die von der ersten Sensoreinheit 15 gemessenen Werte des Kohlenstoffdioxid-Anteils der Luft auf der Fensterinnenseite zu empfangen und zu speichern und diesen mit einem unmittelbar nachfolgend von der ersten Sensoreinheit 15 gemessenen, empfangenen und gespeicherten Wert des Kohlenstoffdioxid-Anteils zu vergleichen. Ergibt der Vergleich, dass der unmittelbar nachfolgende Messwert größer ist als der zuvor empfangene Messwert, führt die Steuereinheit 6 einen Lüftungszyklus durch. Nach Durchführung eines Lüftungszyklus, oder wenn der unmittelbar nachfolgend empfangene Messwert nicht größer ist als der zuvor empfangene Messwert, wird der nachfolgende Messwert als vorheriger Messwert gespeichert und das Empfangen und Auswerten der Messwerte beginnt von Neuem.
In dem in 6 dargestellten Beispiel, ist die Steuereinheit 6 zur Steuerung eines Lüftungszyklus in Abhängigkeit der von der ersten und der zweiten Sensoreinheit 15, 16 empfangenen Messwerte eingerichtet.
Dazu ist die Steuereinheit 6 eingerichtet, von der ersten Sensoreinheit 15 gemessenen Werte des Kohlenstoffdioxid-Anteils, der Temperatur und/oder der relativen Feuchtigkeit der Luft auf der Fensterinnenseite, also der Innenluft, und von der zweiten Sensoreinheit 16 gemessenen Werte der Temperatur und der relativen Feuchtigkeit der Luft auf der Fensteraußenseite, also der Außenluft, zu empfangen und zu speichern. Weiter ist die Steuereinheit 6 eingerichtet, zu prüfen, ob die von der ersten Sensoreinheit 15 gemessenen Werte des Kohlenstoffdioxid-Anteils, der Temperatur und/oder der relativen Feuchtigkeit der Luft auf der Fensterinnenseite vordefinierte obere bzw. untere Grenzwerte überschreiten bzw. unterschreiten, bspw. ob die relative Luftfeuchtigkeit mehr als 60% oder weniger als 40%, die Temperatur mehr als 23 °C oder weniger als 20 °C oder ob der Kohlenstoffdioxid-Anteil mehr als 800 ppm beträgt.
Dazu ist die Steuereinheit eingerichtet, zunächst zu prüfen, ob die relative Luftfeuchtigkeit zu hoch ist, also höher ist als ein Grenzwert von bspw. 60%. Ist diese Bedingung gegeben, prüft die Steuereinheit 6, ob die von der zweiten Sensoreinheit 16 gemessene relative Feuchtigkeit der Außenluft niedriger als die der Innenluft ist und die Temperatur der Außenluft innerhalb der Grenzwerte für die Innenluft liegt, also zwischen den Grenzwerten von bspw. 20 °C und 23 °C. Sind beide Bedingungen erfüllt, steuert die Steuereinheit 6 die Fensterlüftungsvorrichtung 20 so, dass ein Lüftungszyklus in der Betriebsart Abluft durchgeführt wird.
Ist mindestens eine der beiden Bedingungen nicht gegeben, so ist die Steuereinheit 6 eingerichtet, zu prüfen, ob die relative Luftfeuchtigkeit zu niedrig ist, also niedriger als ein Grenzwert von bspw. 40%. Ist diese Bedingung erfüllt, prüft die Steuereinheit 6, ob die von der zweiten Sensoreinheit 16 gemessene relative Feuchtigkeit der Außenluft höher als die der Innenluft ist und die Temperatur der Außenluft innerhalb der Grenzwerte für die Innenluft liegt, also zwischen den Grenzwerten von bspw. 20 °C und 23 °C. Sind beide Bedingungen erfüllt, steuert die Steuereinheit 6 die Fensterlüftungsvorrichtung 20 so, dass ein Lüftungszyklus in der Betriebsart Zuluft durchgeführt wird.
Ist mindestens eine der beiden Bedingungen nicht gegeben, so ist die Steuereinheit 6 eingerichtet, zu prüfen, ob die Temperatur der Innenluft zu hoch ist, also höher als ein Grenzwert von bspw. 23 °C. Ist die Bedingung erfüllt, prüft die Steuereinheit 6, ob die von der zweiten Sensoreinheit 16 gemessene Temperatur der Außenluft niedriger als die der Innenluft ist und die relative Feuchtigkeit der Außenluft, extrapoliert auf eine mittlere Temperatur zwischen dem oberen und unteren Temperaturgrenzwert der Innenluft, also bspw. 21,5 °C, innerhalb der Grenzwerte für die Innenluft liegt, also zwischen den Grenzwerten von bspw. 40% und 60%. Sind beide Bedingungen erfüllt, steuert die Steuereinheit 6 die Fensterlüftungsvorrichtung 20 so, dass ein Lüftungszyklus in der Betriebsart Abluft durchgeführt wird.
Ist mindestens eine der beiden Bedingungen nicht gegeben, so ist die Steuereinheit 6 eingerichtet, zu prüfen, ob die Temperatur der Innenluft zu niedrig ist, also niedriger als ein Grenzwert von bspw. 20 °C. Ist die Bedingung erfüllt, prüft die Steuereinheit 6, ob die von der zweiten Sensoreinheit 16 gemessene Temperatur der Außenluft höher als die der Innenluft ist und die relative Feuchtigkeit der Außenluft, extrapoliert auf eine mittlere Temperatur zwischen dem oberen und unteren Temperaturgrenzwert der Innenluft, also bspw. 21,5 °C, innerhalb der Grenzwerte für die Innenluft liegt, also zwischen den Grenzwerten von bspw. 40% und 60%. Sind beide Bedingungen erfüllt, steuert die Steuereinheit 6 die Fensterlüftungsvorrichtung 20 so, dass ein Lüftungszyklus in der Betriebsart Zuluft durchgeführt wird.
Ist mindestens eine der beiden Bedingungen nicht gegeben, so ist die Steuereinheit 6 eingerichtet, zu prüfen, ob der Kohlenstoffdioxid-Anteil zu hoch ist, also höher ist als ein Grenzwert von bspw. 800 ppm. Ist diese Bedingung erfüllt, steuert die Steuereinheit 6 die Fensterlüftungsvorrichtung 20 so, dass ein Lüftungszyklus in der Betriebsart Alternierend durchgeführt wird. Ist auch diese Bedingung nicht erfüllt, steuert die Steuereinheit 6 die Fensterlüftungsvorrichtung 20 so, dass ein Lüftungszyklus in der Betriebsart Ruhe durchgeführt wird.
7 zeigt beispielhaft, wie eine gemessene relative Luftfeuchtigkeit bei einer gemessenen Lufttemperatur auf eine relative Luftfeuchtigkeit bei einer vorgegebenen Zieltemperatur extrapoliert werden kann. Mit Hilfe einer gemessenen relativen Luftfeuchtigkeit und einer gemessenen Lufttemperatur kann der absolute Feuchtigkeitsgehalt der Luft ermittelt werden. Mit Hilfe des absoluten Feuchtigkeitsgehalts der Luft, kann die zu erwartende relative Luftfeuchtigkeit bei einer gegebenen Zieltemperatur ermittelt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006026458 A1 [0004]
DE 102012101983 A1 [0005]

Claims

Fensterlüftungsvorrichtung (20), welche zum Einbau in einen Blendrahmen (2) oder einen Flügelrahmen (1a) eines Fensters geeignet ist und einen Lüftungskanal (4a), ein elektrisches Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms (5) und eine Steuereinheit (6) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass im Lüftungskanal (4a) ein Regenerator (4b) angeordnet ist.
Fensterlüftungsvorrichtung (20) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Regenerator (4b) eine ruhende Speichermasse umfasst, welche in einer bevorzugten Ausführung aus einem porösen Keramikkörper besteht.
Fensterlüftungsvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektrische Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms (5) ein elektrischer Radialventilator oder ein elektrischer Axialventilator ist.
Fensterlüftungsvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die äußeren Abmessungen der Fensterlüftungsvorrichtung (20) eine Länge von 100 cm, bevorzugt 80 cm, einer Breite von 7 cm, bevorzugt 6 cm, und einer Tiefe von 7 cm, bevorzugt 6 cm, nicht überschreiten.
Fensterlüftungsvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Lüftungskanal (4a) ein Grobfilter (10), ein EPA-Schwebstofffilter und/oder ein HEPA-Schwebstofffilter (11) und/oder ein Aktivkohlefilter (12) angeordnet ist.
Fensterlüftungsvorrichtung (20) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei im Lüftungskanal (4a) ein bewegliches Luftleitelement (14) angeordnet ist, das so eingerichtet ist, dass ein Zuluftstrom von der Lufteinlassöffnung auf der Fensteraußenseite (3a) durch die Filter (10, 11, 12) hindurch zur Luftauslassöffnung Fensterinnenseite (3) und einen Abluftstrom von der Lufteinlassöffnung auf Fensterinnenseite (3) ohne Durchströmen der Filter (10, 11, 12) zur Fensteraußenseite geleitet werden kann, in einer bevorzugten Ausführung durch eine zweite Öffnung des Lüftungskanals auf der Fensteraußenseite (3b).
Fensterlüftungsvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Lüftungskanal (4a) eine lonisierungsvorrichtung (9), bevorzugt eine Kaltplasma-Ionisierungsvorrichtung, angeordnet ist.
Fensterlüftungsvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche eine erste Sensoreinheit (15) zur Messung des Kohlenstoffdioxid-Anteils der Luft, der Lufttemperatur und/oder der relativen Luftfeuchtigkeit auf der Fensterinnenseite umfasst.
Fensterlüftungsvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche eine zweite Sensoreinheit (16) zur Messung der Lufttemperatur und/oder der relativen Luftfeuchtigkeit auf der Fensteraußenseite umfasst.
Fensterlüftungsvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche einen Akku (18) und/oder eine Batterie zur Stromversorgung der Fensterlüftungsvorrichtung und/oder eine Spule (13) und/oder eine Solarzelle (17) zur Stromversorgung der Fensterlüftungsvorrichtung (20) und/oder zum Laden des Akkus (18) umfasst.
Fensterlüftungsvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (6) eingerichtet ist, von der ersten Sensoreinheit (15) gemessene Werte des Kohlenstoffdioxid-Anteils der Luft zu empfangen, zu speichern und zu vergleichen, dass ein Ansteigen des Kohlenstoffdioxid-Anteils in der Luft detektiert werden kann.
Fensterlüftungsvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (6) eingerichtet ist, das elektrische Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms (5) in den Betriebsarten Ruhe, Zuluft, Abluft oder Alternierend zu betreiben, wobei das elektrische Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms (5) in der Betriebsart Ruhe keinen Luftstrom erzeugt, in der Betriebsart Abluft einen Abluftstrom von der Fensterinnenseite zur Fensteraußenseite erzeugt, bevorzugt mit einer Dauer von mehr als 120 Sekunden, besonders bevorzugt von mehr als 150 Sekunden, in der Betriebsart Zuluft einen Zuluftstrom von der Fensteraußenseite zur Fensterinnenseite erzeugt, bevorzugt mit einer Dauer von mehr als 120 Sekunden, besonders bevorzugt mehr als 150 Sekunden, und in der Betriebsart Alternierend aufeinanderfolgende Ab- und Zuluftströme erzeugt, bevorzugt mit einer Dauer von jeweils mindestens 40 und höchstens 120 Sekunden, weiter bevorzugt von jeweils mindestens 60 und höchstens 95 Sekunden.
Fensterlüftungsvorrichtung (20) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit (6) eingerichtet ist, das elektrische Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms (5) in Abhängigkeit des von der ersten Sensoreinheit (15) gemessenen Kohlenstoffdioxid-Anteils, der Temperatur und/oder der relativen Feuchtigkeit der Luft auf der Fensterinnenseite und/oder der von der zweiten Sensoreinheit (16) gemessenen Temperatur und/oder relativen Feuchtigkeit der Luft auf der Fensteraußenseite in einer der Betriebsarten Ruhe, Zuluft, Abluft oder Alternierend zu betreiben.
System umfassend einen Blendrahmen (2), einen Flügelrahmen (1a), ein Blendrahmenstück (2a) oder ein Flügelrahmenstück (1b), wobei eine Fensterlüftungsvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in den Blendrahmen (2), den Flügelrahmen (1a), das Blendrahmenstück (2a) oder das Flügelrahmenstück (1b) eingebaut ist.