DE102023102476A1

DE102023102476A1 - Verfahren zur Durchlüftung eines Innenraums

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Publication number: DE102023102476A1
Application number: DE102023102476.0A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-02-03
Filing date: 2023-02-01
Publication date: 2023-08-03

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchlüftung eines Innenraums (102) mit außenseitiger Frischluft mit einem Lüftungsgerät (1), welches einen Ventilator (2), welcher einen Luftstrom (A, Z) erzeugt, und einen im Luftstrom (A, Z) angeordneten und von diesem durchströmten Wärmetauscher (4) aufweist, wobei der Ventilator (2) zwischen einem Zuluftbetrieb zur Erzeugung eines Zuluftstroms (Z) und einem entgegen gerichteten Abluftbetrieb zur Erzeugung eines Abluftstroms (A) umschaltbar ist, wobei im Zuluftbetrieb eine Temperatur (T) des Zuluftstroms (Z) vor dem Wärmetauscher (4) erfasst, anhand der erfassten Temperatur (T) innenraumtemperaturunabhängig eine Taktzeit (U) ermittelt und der Ventilator (2) nach Ablauf der Taktzeit (U) zwischen dem Zuluftbetrieb Abluftbetrieb und dem Abluftbetrieb umgeschaltet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchlüftung eines Innenraums mit außenseitiger Frischluft mit einem Lüftungsgerät, welches einen Ventilator, welcher einen Luftstrom erzeugt, und einen im Luftstrom angeordneten und von diesem durchströmten Wärmetauscher aufweist, wobei der Ventilator zwischen einem Zuluftbetrieb zur Erzeugung eines Zuluftstroms und einem entgegen gerichteten Abluftbetrieb zur Erzeugung eines Abluftstroms umschaltbar ist. Weitere Gegenstände der Erfindung bilden eine Steuereinheit für ein Lüftungsgerät zur Durchlüftung eines Innenraums mit außenseitiger Frischluft, ein Lüftungsgerät zur Durchlüftung eines Innenraums mit außenseitiger Frischluft mit einem Ventilator zur Erzeugung eines Luftstroms, einem im Luftstrom angeordneten und von diesem durchströmbaren Wärmetauscher und einer Steuereinheit, wobei der Ventilator zwischen einem Zuluftbetrieb zur Erzeugung eines Zuluftstroms und einem entgegen gerichteten Abluftbetrieb zur Erzeugung eines Abluftstroms umschaltbar ist, und ein Computerprogramm zur Steuerung eines Lüftungsgeräts zur Durchlüftung eines Innenraums mit außenseitiger Frischluft.
Zur Durchlüftung von Innenräumen, beispielsweise in Wohnungen und Bürogebäuden, kommen vermehrt Lüftungsgeräte zum Einsatz. Solche Lüftungsgeräte ermöglichen ein regelmäßiges und effektives Durchlüften, welches unabhängig von dem Lüftungsverhalten der Bewohner über öffenbare Fenster ist und zudem auch die Durchlüftung von fensterlosen Innenräumen gestattet. Hierzu werden die Lüftungsgeräte zumeist in einen Durchbruch durch eine Außenwand eingesetzt. Auf diese Weise kann außenseitige Frischluft in den Innenraum eindringen.
Um den Innenraum gezielt Durchlüften zu können, weisen diese Lüftungsgeräte mindestens einen Ventilator auf, welcher einen Luftstrom erzeugt. In der einfachsten Ausgestaltung weist der Ventilator nur einen, beispielsweise als Flügelrad ausgestalteten, Lüfter auf, welcher nur in einer Drehrichtung betrieben werden kann, so dass sich auch der Ventilator nur in einer Drehrichtung betreiben lässt. Abhängig von seiner Einbaurichtung kann das Lüftungsgerät dann entweder einen in den Innenraum gerichteten Zuluftstrom außenseitiger Frischluft oder einen nach außen gerichteten Abluftstrom innenraumseitiger Raumluft erzeugen. Um den Innenraum zu durchlüften, d. h. einen Luftaustausch zu erzielen, werden mindestens zwei solcher einfachen Lüftungsgeräte verbaut, so dass mindestens ein Abluftstrom aus dem Innenraum hinaus und ein Zuluftstrom in den Innenraum hinein erzeugt wird.
Um die Anzahl der zu verbauenden Lüftungsgeräte und der Durchbrüche zu reduzieren, kommen in Lüftungsgeräten vermehrt Ventilatoren zum Einsatz, welche sich zwischen einem Abluftbetrieb zur Erzeugung eines Abluftstroms und einem entgegen gerichteten Zuluftbetrieb zur Erzeugung eines Zuluftstroms umschalten lassen. Auf diese Weise kann ein einzelnes Lüftungsgerät abwechselnd sowohl einen Zuluftstrom als auch einen Abluftstrom erzeugen und so den Innenraum durchlüften.
Gleichwohl würde die reine Erzeugung der Luftströme bei unterhalb der Temperatur des Innenraums liegenden Außentemperaturen den heute üblichen Energiesparmaßnahmen im Häuserbau entgegenlaufen. Denn zum einen käme es durch den Abluftstrom zu einem Wärmeverlust an die außenseitige Umgebung. Zum anderen würde die in den Innenraum einströmende Frischluft die Innenraumtemperatur absenken, so dass der Innenraum energieintensiv geheizt werden müsste, um wieder auf seine ursprüngliche Temperatur gebracht zu werden. Aus diesem Grunde weisen Lüftungsgeräte zumeist einen im Luftstrom angeordneten und von diesem durchströmten Wärmetauscher auf, welcher gleichzeitig als Wärmespeicher fungiert. Dieser wird im Abluftbetrieb von dem durch ihn hindurchströmenden Abluftstrom erwärmt und der Abluftstrom so zur Verringerung des Wärmeverlusts abgekühlt. Im Zuluftbetrieb gibt der Wärmetauscher die gespeicherte Wärme an den Zuluftstrom ab, so dass dieser erwärmt und die Absenkung der Innenraumtemperatur verringert wird. Auf diese Weise lässt sich eine energetisch effiziente Durchlüftung erzielen.
Sobald der Wärmetauscher jedoch im Zuluftbetrieb vollständig entladen ist, d. h. keine Wärme mehr an den Zuluftstrom abgeben kann, unterscheidet sich die Durchlüftung bei Fortführung des Zuluftbetriebs trotz des Wärmetauschers nicht mehr von einer energetisch schlechten, wärmetauscherlosen Durchlüftung.
Um eine solche energetisch schlechte Durchlüftung zu vermeiden, wird der Ventilator meist gemäß einer festen Taktung abwechselnd im Abluftbetrieb und im Zuluftbetrieb betrieben, welche bei der Auslegung des Lüftungsgeräts auf zuvor definierte Betriebsbedingungen, wie einen bestimmten Temperaturunterschied zwischen der Außenseite und dem Innenraum oder der Wärmestromdichte des Wärmetauschers, festgelegt wurde. Abhängig von den tatsächlichen Betriebsbedingungen kann diese feste Taktung jedoch zu lang sein, so dass der Wärmetauscher dennoch vollständig entladen wird und es zu einer energetisch schlechten Durchlüftung kommt.
Bei einem den gegenwärtigen Unterschied zwischen der Außentemperatur und der Innenraumtemperatur berücksichtigenden alternativen Durchlüftungsverfahren werden die Außentemperatur und die Innenraumtemperatur jeweils beabstandet zum Lüftungsgerät erfasst. Abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen der Außentemperatur und der Innenraumtemperatur wird die Drehzahl des Ventilators verändert oder der Ventilator umgeschaltet, um ein vollständiges Aufladen und Entladen des Wärmetauschers zu vermeiden. Dieses Verfahren ist jedoch steuerungstechnisch aufwendig und aufgrund der zur Erfassung der Außentemperatur und der Innenraumtemperatur erforderlichen Sensorik mit einem erheblichen Montageaufwand und entsprechenden Kosten verbunden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, eine an die gegenwärtigen Betriebsbedingungen angepasste und zugleich weniger aufwendige energetisch effiziente Durchlüftung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass im Zuluftbetrieb eine Temperatur des Zuluftstroms vor dem Wärmetauscher erfasst, anhand der erfassten Temperatur innenraumtemperaturunabhängig eine Taktzeit ermittelt und der Ventilator nach Ablauf der Taktzeit zwischen dem Zuluftbetrieb und dem Abluftbetrieb umgeschaltet wird.
Durch die Erfassung der Temperatur des Zuluftstroms vor dem Wärmetauscher erfolgt das Umschalten des Ventilators anhand der Temperatur des Zuluftstroms vor dem Durchqueren des Wärmetauschers als Wert für die nach außengewandten Betriebsbedingungen. Da die Taktzeit anhand der erfassten Temperatur des Zuluftstroms vor dem Wärmetauscher innenraumtemperaturunabhängig ermittelt wird, wird das Umschalten zwischen dem Zuluftbetrieb und dem Abluftbetrieb ebenfalls innenraumtemperaturunabhängig durchgeführt. Die Taktzeit kann insbesondere bei Aufnahme des Zuluftbetriebs beginnen abzulaufen. Auf einen Vergleich von Ist-Werten und Soll-Werten der Innenraumtemperatur und insbesondere einen Innenraumtemperatursensor kann in steuerungstechnisch einfacher und kostensparender Weise verzichtet werden. Dennoch wird eine Taktzeit verwendet, welche an die durch die Außentemperatur bedingten gegenwärtigen Betriebsbedingungen angepasst ist. Ohne erhöhten Montageaufwand und ohne außerhalb des Lüftungsgeräts liegende Sensorik zur Erfassung der Innenraumtemperatur wird eine energetisch effiziente Durchlüftung erzielt.
In vorteilhafter Weise weist der umschaltbare Ventilator mindestens einen Axiallüfter, insbesondere mit einem Flügelrad, auf.
Bevorzugt weist der zwischen dem Zuluftbetrieb und dem entgegen gerichteten Abluftbetrieb umschaltbare Ventilator einen reversierbaren Lüfter auf, welcher zwischen zwei entgegengesetzt operierenden Betriebsrichtungen umgeschaltet werden dann. Auf diese Weise kann der Ventilator durch ein Umschalten zwischen den Betriebsrichtungen des Lüfters wahlweise in den Zuluftbetrieb oder den Abluftbetrieb geschaltet werden. Beispielsweise kann ein Flügelrad eines reversierbaren Axiallüfters des Ventilators im Zuluftbetrieb des Ventilators rechtsdrehend und im Abluftbetrieb des Ventilators linksdrehend betrieben werden.
Alternativ oder zusätzlich kann der zwischen dem Zuluftbetrieb und dem entgegen gerichteten Abluftbetrieb umschaltbare Ventilator nach Art eines mindestens zwei Lüfter, welche jeweils nur in einer Betriebsrichtung betrieben werden, umfassenden Luftstromerzeugers ausgestaltet sein. Bei einem solchen umschaltbaren Ventilator können die beiden Lüfter strömungstechnisch hintereinandergeschaltet und entgegengesetzt betreibbar sein, insbesondere ohne, dass sich eine bauliche Trennung und/oder ein Trennelement, wie eine Wand, zwischen ihnen befindet. Auf diese Weise kann der Ventilator durch Umschalten zwischen den beiden Lüftern wahlweise in den Zuluftbetrieb oder den Abluftbetrieb geschaltet werden. Einer der Lüfter kann zur Erzeugung des Zuluftstroms im Zuluftbetrieb und ein anderer Lüfter zur Erzeugung des Abluftstroms im Abluftbetrieb dienen. Mit diesen Lüftern kann ein Ventilator mit besserer Aerodynamik und dadurch eine bessere Durchflutung durch den Wärmetauscher mit geringerer Geräuschimmission erzielt werden, da die Lüfter jeweils auf eine Betriebsrichtung optimiert sein können.
Vorzugsweise kann jeder der Lüfter des Ventilators einzeln angesteuert werden. Auf diese Weise kann insbesondere gleitend zwischen dem Zuluftbetrieb und dem Abluftbetrieb umgeschaltet werden.
Bevorzugt sind mindestens zwei der Lüfter des Ventilators baugleich ausgestaltet und an einer quer zum Luftstrom verlaufenden Spiegelebene zueinander gespiegelt angeordnet. Insbesondere bei Axiallüftern können die Anstellwinkel der Flügel der mindestens zwei Axiallüfter betragsmäßig gleich groß, jedoch entgegengesetzt sein.
In vorteilhafter Weise beginnt nach dem Umschalten vom Zuluftbetrieb in den Abluftbetrieb ein Takt des Abluftbetriebs. Der Ventilator kann nach Ablauf der Taktzeit des Abluftbetriebs wieder vom Abluftbetrieb wieder in den Zuluftbetrieb umgeschaltet werden, so dass ein Takt des Zuluftbetriebs beginnt. Auf diese Weise kann ein zyklisches Umschalten zwischen Zuluftbetrieb und Abluftbetrieb ermöglicht werden. Die Taktzeit des Abluftbetriebs kann zusammen mit der Taktzeit des Zuluftbetriebs innenraumtemperaturunabhängig ermittelt werden. Insbesondere kann die Taktzeit des Abluftbetriebs gleich der ermittelten Taktzeit des Zuluftbetriebs sein oder anhand eines vorgegebenen Verhältnisses aus der ermittelten Taktzeit des Zuluftbetriebs ermittelt werden.
Bevorzugt wird die Erfassung der Temperatur des Zuluftstroms und die Ermittlung Taktzeit wiederholt, sobald ein Takt des Zuluftbetriebs beginnt und/oder solange ein Takt des Zuluftbetriebs andauert. Durch die Wiederholung der Erfassung der Temperatur und der Ermittlung der Taktzeit können Veränderungen der Betriebsbedingungen erkannt und die Taktzeit an diese angepasst werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Ventilator im Zuluftbetrieb und/oder im Abluftbetrieb mit einer im Wesentlichen konstanten Drehzahl betrieben. Der steuerungstechnische Aufwand des Verfahrens kann auf diese Weise weiter gesenkt werden.
Die Temperatur des Zuluftstroms kann physisch, insbesondere in situ, erfasst werden, beispielsweise mit einem im Lüftungsgerät, außenseitig am Lüftungsgerät und/oder außenseitig in der Nähe des Lüftungsgeräts angeordneten Temperatursensor. Alternativ oder zusätzlich kann die Temperatur des Zuluftstroms virtuell erfasst werden, beispielsweise anhand einer Wetterdatenbank und der Ortsposition des Lüftungsgeräts nach Art eines virtuellen Temperatursensors. Ein virtueller Temperatursensor kann die Temperatur der im Zuluftbetrieb als Frischluft angesaugten Außenluft als Temperaturmesswert des Zuluftstroms nutzen. Ein virtueller Temperatursensor kann auf einfache Weise ergänzend zu einem, insbesondere im Lüftungsgerät angeordneten, physischen Temperatursensors genutzt werden.
In Weiterbildung der Erfindung wird nur die im Zuluftbetrieb erfasste Temperatur als Temperaturmesswert bei der Ermittlung der Taktzeit genutzt. Indem nur die während des Betriebs des Ventilators im Zuluftbetrieb erfasste Temperatur zur Ermittlung der Taktzeit genutzt wird, kann verhindert werden, dass sich Einflüsse der vom Innenraum kommenden Abluft auf den in Abluftstromrichtung hinter dem Wärmetauscher liegenden Bereich des Lüftungsgeräts verfälschend auf die Erfassung der Betriebsbedingungen und/oder die Ermittlung der Taktzeit auswirken. Insbesondere kann eine Beeinflussung der Taktzeit durch eine durchlüftungsbedingt im Abluftbetrieb erfolgende etwaige Erwärmung des Bereichs, in welchem die Temperatur des Zuluftstroms im Zuluftbetrieb erfasst wird, vermieden werden. Auf eine zusätzliche Temperaturerfassung im Abluftbetrieb kann verzichtet werden, insbesondere kann ein zur Erfassung der Temperatur dienender Sensor während des Abluftbetriebs deaktiviert werden. Alternativ können im Abluftbetrieb erfasste Temperaturmesswerte nicht zur Ermittlung der Taktzeit weiterverarbeitet werden.
In vorteilhafter Weise wird die Taktzeit anhand einer hinterlegten, insbesondere für verschiedene Temperaturbereiche vorgegebene Taktzeiten enthaltenden, Referenztabelle ermittelt. Zur Ermittlung der Taktzeit kann die erfasste Temperatur auf effektive Weise mit in der Referenztabelle hinterlegten Temperaturen verglichen werden. Aus den in der Referenztabelle hinterlegten Taktzeiten, welche den hinterlegten Temperaturen zugeordnet sind, kann die zu ermittelnde Taktzeit direkt entnommen oder durch Interpolation zwischen hinterlegten Taktzeiten ermittelt werden. Insbesondere können in der Referenztabelle mehrere Temperaturbereiche hinterlegt sein, welchen jeweils eine hinterlegte Taktzeit zugeordnet ist. Auf diese Weise kann die Taktzeit in diskreten Stufen ermittelt werden. In der höchsten Stufe kann die Taktzeit beispielsweise im Bereich von 55 s bis 65 s liegen, insbesondere 60 s betragen, und/oder je kleinerer Stufe um 1 s bis 5 s, insbesondere um 2,5 s, reduziert sein. Bei den hinterlegten Taktzeiten kann es sich um Zeiten handeln, welche bei den ihnen zugeordneten Temperaturen oder Temperaturbereichen typischer Weise benötigt werden, bis sich ein bei üblichen Raumtemperaturen im Abluftbetrieb geladener Wärmetauscher im Zuluftbetrieb entladen hat. Hierbei kann es sich um die optimalen Zeitpunkte einer Drehrichtungsumkehr des Ventilators handeln.
Alternativ kann es sich, insbesondere im Sommer, wenn die Außentemperaturen oberhalb der üblichen Raumtemperaturen liegen, bei den in der Referenztabelle hinterlegten Taktzeiten um Zeiten handeln, welche bei den ihnen zugeordneten Temperaturen oder Temperaturbereichen typischer Weise benötigt werden, bis sich ein bei üblichen Raumtemperaturen im Abluftbetrieb entladener Wärmetauscher im Zuluftbetrieb aufgeladen hat. Hierbei kann es sich um die optimalen Zeitpunkte einer Drehrichtungsumkehr des Ventilators im Sommer handeln, um ein Aufheizen des Innenraums zu verhindern.
Bevorzugt können unterschiedliche Referenztabellen für einen Winterbetrieb und einen Sommerbetrieb verwendet werden. Diese unterschiedlichen Referenztabellen können verschiedenen, insbesondere auswählbaren, Programmstufen zugeordnet sein. Insbesondere bevorzugt können im Sommerbetrieb unterschiedliche Referenztabellen für einen Sommertagbetrieb und eine Sommernachtbetrieb genutzt werden. Durch die Nutzung unterschiedlicher für einen Sommertagbetrieb und eine Sommernachbetrieb hinterlegter Referenztabellen kann ein Aufheizen des Innenraums während eines Sommertags verhindert und ein Abkühlen des Innenraums während einer Sommernacht, wenn die Außentemperatur unter die Raumtemperatur fällt, erzielt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Taktzeit des Zuluftbetriebs, insbesondere bei einem in einem Sommerbetrieb erfassten zeitlichen Abfall der im Zuluftbetrieb erfassten Temperatur, zur Absenkung der Innenraumtemperatur erhöht, wenn die im Zuluftbetrieb erfasste Temperatur unter einer im Abluftbetrieb hinter dem Wärmetauscher erfassten Temperatur liegt. Zu diesem Zweck kann zwischen einem Sommertagbetrieb und einem Sommernachbetrieb gewechselt werden. Die Erhöhung der Taktzeit des Zuluftbetriebs kann erzielt werden, indem in einer einem Sommernachtbetrieb zugeordneten der Referenztabelle eine längere Taktzeit für den Zuluftbetrieb hinterlegt ist, als in einer einem Sommertagbetrieb zugeordneten der Referenztabelle. Die Taktzeit für den Zuluftbetrieb kann im Sommernachbetrieb oberhalb einer Stunde, insbesondere im Bereich von einer bis zwei Stunden, liegen. Vorzugsweise ist in der Referenztabelle des Sommernachtbetriebs eine feste Taktzeit für den Abluftbetrieb hinterlegt, welche kürzer als die Taktzeit des Zuluftbetriebs ist, insbesondere im Bereich von Minuten, vorzugsweise von eine bis zehn Minuten, liegt. Auf diese Weise kann eine Abkühlung des Innenraums während eines Sommerabends oder einer sommerlichen Nacht durch einen kühleren Zuluftstrom erzielt werden, wenn die Außentemperatur ausreichend gefallen ist. Es lässt sich eine umweltfreundliche Klimatisierung erzielen, bei welcher die auf diese Weise nachts abgesenkte Innenraumtemperatur zu einer niedrigeren Innenraumtemperatur über den Sommertag hinweg führt. Auf den Einsatz einer Klimaanlage zur aktiven Klimatisierung kann verzichtet werden.
Insbesondere im Fall, dass in einem Raum oder Gebäude zwei Lüftungsgeräte verbaut sind, können diese gemeinsam, insbesondere aufeinander Abgestimmt und/oder getaktet, nach Art eines Querluftbetrieb betrieben werden. Eines der Lüftungsgeräte kann dabei in einem Sommernachbetrieb, bei welchem in der zugeordneten Referenztabelle eine längere Taktzeit für den Zuluftbetrieb hinterlegt ist, und das andere Lüftungsgeräte in einem Sommernachbetrieb betrieben werden, bei welchem in der zugeordneten Referenztabelle eine längere Taktzeit für den Abluftbetrieb hinterlegt ist. Auf diese Weise kann ein effektives Durchlüften und Absenken der Innenraumtemperatur erzielt werden.
In vorteilhafter Weise erfolgt der Wechsel vom Sommertagbetrieb in den Sommernachtbetrieb automatisiert. Dieser Wechsel kann erfolgen, wenn die Temperatur des Zuluftstroms vor dem Wärmetauscher über eine vorgegebene Zeit abfällt und/oder die Temperatur des Zuluftstroms unter die Temperatur des Abluftstroms fällt. Die Temperatur des Abluftstroms kann mit dem Temperatursensor in Strömungsrichtung des Abluftstroms hinter dem Wärmetauscher erfasst werden. Nach einer längeren Taktzeit des Abluftbetriebs, welche insbesondere im Bereich von ein bis zwei Stunden liegen kann, kann ein Takt des Zuluftbetriebs mit im Vergleich kürzeren Taktzeit nach Art einer Referenzmessung durchgeführt werden. Sofern die zuvor erfasste Temperatur des Zuluftstroms weiterhin unterhalb der dabei erfassten Temperatur des Abluftstroms liegt, kann das Lüftungsgerät weiterhin im Sommernachtbetrieb betrieben werden. Sofern die erfasste Temperatur des Abluftstroms im Wesentlichen gleich der zuvor erfassten Temperatur des Zuluftstroms ist, kann automatisch in den Sommertagbetrieb gewechselt werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können zwei, insbesondere in zueinander beabstandeten Durchbrüchen angeordnete, Lüftungsgeräte mit jeweils einem zwischen einem Zuluftbetrieb und einem entgegen gerichteten Abluftbetrieb umschaltbaren Ventilator und jeweils einem im Luftstrom angeordneten und von diesem durchströmten Wärmetauscher zur Durchlüftung gegenläufig betrieben werden. Durch den gegenläufigen Betrieb der beiden Lüftungsgeräte kann sich ein Ventilator des ersten Lüftungsgeräts im Abluftbetrieb befinden, wenn sich ein Ventilator des zweiten Lüftungsgeräts im Zuluftbetrieb befindet und andersherum. Insbesondere größere Räume, wie beispielsweise Wohn-Esszimmer, können durch einen derartigen Paarbetrieb einfach und effektiv durchlüftet werden. In diesem Zusammenhang hat es sich als vorheilhaft erwiesen, wenn das erste und das zweite Lüftungsgerät baugleich ausgestaltet sind und/oder jeweils nur einen Ventilator aufweisen. Die Lüftungsgeräte können gemeinsam oder separat in der zuvor beschriebenen Weise angesteuert und/oder geregelt werden. Die Drehrichtungsumkehr kann durch eine separate Ansteuerung der einzelnen Ventilatoren der im Paarbetrieb betriebenen Lüftungsgeräte erfolgen.
In vorteilhafter Weise ist die Taktzeit des Zuluftbetriebs, insbesondere in einem Winterbetrieb, geringer als die Taktzeit des Abluftbetriebs. Durch die geringere Taktzeit des Zuluftbetriebs im Vergleich zur Taktzeit des Abluftbetriebs kann ein volumenmäßig unter dem Volumen des Abluftstroms liegender Zuluftstrom erzielt werden. Die im Wärmetauscher zwischengespeicherte Wärme des vergleichsweise größeren Abluftstroms kann ein Erwärmen des Zuluftstroms sicherstellen, um einen Unterschied der Temperatur des Zuluftstroms nach dem Durchqueren des Wärmetauschers und der Innenraumtemperatur zu reduzieren. Die Taktzeit des Abluftbetriebs kann beispielsweise so gewählt werden, dass der Zuluftstrom im Bereich von 90 % bis 60 % des Abluftstroms liegt, insbesondere 75 % des Abluftstroms beträgt. Die Taktzeit des Zuluftbetriebs kann bei einer im Wesentlichen konstanten Drehzahl des Ventilators im Zuluftbetrieb und im Abluftbetrieb im Bereich von 90 % bis 50 % der Taktzeit des Abluftbetriebs liegen, insbesondere 75 % der Taktzeit des Abluftbetriebs betragen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein zweiter Ventilator gegenläufig zum ersten Ventilator zur Erzielung eines gleichzeitigen Zuluftstroms und Abluftstroms des Lüftungsgeräts zwischen dem Abluftbetrieb und dem Zuluftbetrieb umgeschaltet. Vor dem Wärmetauscher kann auch die Temperatur des Zuluftstroms dieses zweiten Ventilators erfasst und zur Steuerung dessen Umschaltens zwischen dem Zuluftbetrieb und dem Abluftbetrieb in der vorbeschriebenen Art und Weise genutzt werden. Durch den abwechselnden und gegenläufigen Betrieb beider Ventilatoren im Zuluftbetrieb und im Abluftbetrieb kann mit dem Lüftungsgerät ein gleichzeitiger bidirektionaler Wechselbetrieb erzielt werden. Eine gleichmäßige Durchlüftung des Innenraums kann auf diese Weise mit einem kompakten Lüftungsgerät erzielt werden.
Mit einem gleichzeitigen bidirektionalen Wechselbetrieb kann die Durchlüftung eines Innenraums mit außenseitiger Frischluft mittels eines einzelnen Lüftungsgeräts erzielt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Wärmetauscher gleichzeitig von einem Abluftstrom und einem, insbesondere vom Abluftstrom getrennten, Zuluftstrom durchströmt. Da der Wärmetauscher gleichzeitig sowohl von dem Abluftstrom als auch dem Zuluftstrom durchströmt wird, kann ein einzelner Wärmetauscher für beide Luftströme genutzt werden. Durch eine Trennung des Abluftstroms und des Zuluftstroms voneinander im Lüftungsgerät und insbesondere im Wärmetauscher kann eine Vermischung der Zuluft und der Abluft miteinander auf einfache Weise verhindert werden.
Gemäß einer Ausführungsform werden der Zuluftstrom des ersten Ventilators und der Abluftstrom des zweiten Ventilators koaxial zueinander erzeugt. Durch die koaxiale Erzeugung der Luftströme des ersten Ventilators und des zweiten Ventilators können diese jeweils für sich die radiale Ausdehnung des Lüftungsgeräts effektiv ausnutzen. Dieses Verfahren zur Durchlüftung eignet sich ebenso wie ein zur Durchführung dieses Verfahrens ausgestaltetes Lüftungsgerät, insbesondere zur Durchlüftung kleiner Räume, wie beispielsweise einem Badezimmer.
In vorteilhafter Weise werden koaxial erzeugte Zuluftströme und Abluftströme geschichtet durch den Wärmetauscher gelenkt. Zueinander geschichtet durch den Wärmetauscher gelenkte Zuluftströme und Abluftströme können den Wärmetauscher übereinanderliegend und/oder nebeneinanderliegend durchströmen. Ein koaxiales Durchströmen, bei welchem ein Luftstrom den anderen Luftstrom in Radialrichtung umgibt, stellt dabei kein geschichtetes Durchströmen dar. Insbesondere können die Zuluftströme und Abluftströme derart geschichtet durch den Wärmetauscher gelenkt werden, dass jeweils ein Zuluftstrom und ein Abluftstrom durch je eine Querschnittshälfte des Wärmetauschers strömt. Durch die geschichtete Lenkung der Zuluftströme und Abluftströme durch den Wärmetauscher wird die innere Kontaktfläche des Wärmetauschers zwischen Wärme an den Zuluftstrom abgebende und Wärme von dem Abluftstrom aufnehmende Bereiche reduziert. Ein zwischen diesen Bereichen erfolgender Wärmeverlust kann reduziert werden.
Bei einer Steuereinheit der eingangs genannten Art wird zur Lös u n g der vorstehenden Aufgabe vorgeschlagen, dass diese zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist, wodurch sich die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Vorteile ergeben.
Bei einem Lüftungsgerät der eingangs genannten Art wird zur Lös u n g der vorstehend genannten Aufgabe vorgeschlagen, dass dieses mindestens einen Temperatursensor zur Erfassung einer Temperatur des Zuluftstroms im Zuluftbetrieb vor dem Wärmetauscher aufweist, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, anhand der erfassten Temperatur innenraumtemperaturunabhängig eine Taktzeit zu ermitteln und den Ventilator nach Ablauf der Taktzeit zwischen dem Zuluftbetrieb und dem Abluftbetrieb umzuschalten.
Durch die Erfassung der Temperatur des Zuluftstroms vor dem Wärmetauscher mit dem Temperatursensor ist der Ventilator anhand der Temperatur des Zuluftstroms vor dem Durchqueren des Wärmetauschers als Wert für die nach außengewandten Betriebsbedingungen durch die Steuereinheit umschaltbar. Da die Taktzeit anhand der erfassten Temperatur des Zuluftstroms vor dem Wärmetauscher innenraumtemperaturunabhängig ermittelbar ist, ist das Umschalten zwischen dem Zuluftbetrieb und dem Abluftbetrieb ebenfalls innenraumtemperaturunabhängig durchführbar. Auf einen Vergleich von Ist-Werten und Soll-Werten der Innenraumtemperatur und insbesondere einen Innenraumtemperatursensor kann in steuerungstechnisch einfacher und kostensparender Weise verzichtet werden. Dennoch kann von der Steuereinheit eine Taktzeit ermittelt und zum Betrieb des Lüftungsgeräts genutzt werden, welche an die durch die Außentemperatur bedingten gegenwärtigen Betriebsbedingungen angepasst ist. Durch die Anordnung des Temperatursensors im Zuluftstrom, insbesondere am Wärmetauscher, kann dieser auf einfache Weise die Temperatur des Zuluftstroms vor dem Wärmetauscher erfassen. Ohne erhöhten Montageaufwand und ohne außerhalb des Lüftungsgeräts liegende Sensorik zur Erfassung der Innenraumtemperatur ist eine energetisch effiziente Durchlüftung erzielbar.
Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Merkmale können einzeln oder in Kombination auch bei dem Lüftungsgerät zur Anwendung kommen. Es ergeben sich die gleichen Vorteile, welche bereits beschrieben wurden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Ventilator entlang des Zuluftstroms vor dem Wärmetauscher, insbesondere hinter dem Temperatursensor, angeordnet. Durch die Anordnung des Ventilators entlang des Zuluftstroms vor dem Wärmetauscher werden die Betriebsgeräusche des Ventilators zum Innenraum hin verringert, wodurch die akustische Wahrnehmbarkeit des Betriebes des Lüftungsgeräts vom Innenraum aus reduziert wird.
Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Lüftungsgerät eine Umlenkeinheit zur gleichzeitigen Erzielung eines Abluftstroms und eines Zuluftstroms durch den Wärmetauscher aufweist. Mit der Umlenkeinheit ist es möglich, zeitgleich sowohl einen Abluftstrom als auch einen ihm entgegengesetzt verlaufenden Zuluftstrom durch den Wärmetauscher zu lenken.
In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Umlenkeinheit ein Umlenkmittel zur Lenkung des Abluftstroms und/oder des Zuluftstroms in den Wärmetauscher aufweist. Mit dem Umlenkmittel kann der Abluftstrom und/oder der Zuluftstrom in eine Querschnittshälfte des Wärmetauschers geleitet werden. Insbesondere bei Lüftungsgeräten mit mehreren Ventilatoren kann auf diese Weise jedem Ventilator eine eigene Querschnittshälfte des Wärmetauschers zugeordnet werden.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Umlenkeinheit einen Umströmungskanal aufweist, um einen Zuluftstrom und/oder einen Abluftstrom im Wesentlichen konzentrisch an dem Ventilator vorbeizulenken. Dieser am Ventilator vorbeigelenkte Zuluftstrom und/oder Abluftstrom kann insbesondere von einem anderen Ventilator des Lüftungsgeräts erzeugt werden. Auf diese Weise kann ein Anströmen des Ventilators entgegen seiner Förderrichtung verhindert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Lüftungsgerät eine entlang des Zuluftstroms zur ersten Umlenkeinheit gegenüberliegend am Wärmetauscher, insbesondere entgegengesetzt, angeordnete zweite Umlenkeinheit auf. Mit den beiden Umlenkeinheiten können auf einfache Art und Weise gleichzeitig ein Abluftstrom und ein Zuluftstrom zueinander geschichtet durch den Wärmetauscher gelenkt werden. Durch die entgegengesetzte Ausrichtung der ersten Umlenkeinheit und der zweiten Umlenkeinheit können identische Bauteile als erste und zweite Umlenkeinheit genutzt und die Anzahl unterschiedlicher Bauteile reduziert werden.
Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass der Querschnitt des Ventilators entlang der Längsachse des Lüftungsgeräts im Wesentlichen dem Durchmesser des Wärmetauschers entlang der Längsachse des Lüftungsgeräts entspricht. Auf diese Weise kann ein im Verhältnis zu der Gesamtabmessung des Lüftungsgeräts großer Ventilator benutzt werden. Der Ventilator kann im Vergleich zu einem kleineren Ventilator mit einer geringeren Drehzahl zur Erzielung des gleichen Volumenstroms betrieben werden. Durch die ohne Volumenstromreduzierung erzielbare vergleichsweise geringere Drehzahl des Ventilators kann die Geräuschbelastung während des Betriebs des Lüftungsgeräts reduziert werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Lüftungsgeräts ist ein zwischen einem Zuluftbetrieb und einem Abluftbetrieb umschaltbarer zweiter Ventilator vorgesehen. Mit einem zweiten Ventilator kann das Lüftungsgerät zur besseren Durchlüftung gleichzeitig einen Zuluftstrom und einen Abluftstrom erzeugen. Der zweite Ventilator kann in seinem Aufbau und in seiner Funktionsweise dem ersten Ventilator entsprechen. Der zweite Ventilator kann entlang des Zuluftstroms hinter dem Wärmetauscher angeordnet sein. Entlang des Zuluftstroms des zweiten Ventilators kann das Lüftungsgerät einen zweiten Temperatursensor zur Erfassung einer Temperatur des Zuluftstroms vor dem Wärmetauscher aufweisen. Auf diese Weise kann jedem Ventilator mindestens ein Temperatursensor zugeordnet sein.
In Weiterbildung der Erfindung sind der erste Ventilator und der zweite Ventilator beidseitig des Wärmetauschers angeordnet, insbesondere über jeweils eine Umlenkeinheit mit dem Wärmetauscher verbunden. Der Abluftstrom und der Zuluftstrom jedes der beiden Ventilatoren kann auf diese Weise durch den gemeinsamen Wärmetauscher des Lüftungsgeräts geleitet werden. Der Abluftstrom des ersten Ventilators und der Zuluftstrom des zweiten Ventilators können über die beiden Umlenkeinheiten jeweils durch eine dem jeweiligen Ventilator zugeordnete Querschnittshälfte des Wärmetauschers gelenkt werden und den Wärmetauscher so gleichzeitig und zueinander geschichtet durchströmen. In gleicher Weise können der der Zuluftstrom des ersten Ventilators und der Abluftstrom des zweiten Ventilators den Wärmetauscher gleichzeitig und zueinander geschichtet durchströmen.
Bevorzugt ist dem ersten Ventilator ein erster Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur des durch den ersten Ventilator erzeugbaren Zuluftstroms und dem zweiten Ventilator ein zweiter Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur des durch den zweiten Ventilator erzeugbaren Zuluftstroms zugeordnet. Auf diese Weise kann eine Redundanz beim Betrieb des Lüftungsgeräts erzielt werden. Die einzelnen Ventilatoren können individuell angesteuert und/oder geregelt werden.
Alternativ kann dem ersten Ventilator und dem zweiten Ventilator ein gemeinsamer Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur eines Zuluftstroms, insbesondere vor einer Querschnittshälfte des gemeinsamen Wärmetauschers, zugeordnet sein. Die Temperatur des Zuluftstroms kann zur Ansteuerung und/oder Regelung beider Ventilatoren zwischengespeichert werden. Die erfasste Temperatur des durch einen Ventilator erzeugten Zuluftstroms kann auf diese Weise zur Ansteuerung und/oder Regelung des anderen Ventilators während seines Zuluftbetriebs nutzbar sein. In kostensparender Weise kann auf die Verwendung mehrerer Temperatursensoren bei einem derartigen Lüftungsgerät kompakter Bauweise verzichtet werden.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn der dem zweiten Ventilator zugeordnete zweite Temperatursensor entlang des durch den zweiten Ventilator erzeugbaren Zuluftstroms vor dem ersten Ventilator, insbesondere vor dem ersten Ventilator und vor dem zweiten Ventilator, angeordnet ist. Auf diese Weise kann der zweite Temperatursensor auslassseitig im Lüftungsgerät positioniert und vor einer Beeinflussung durch eine durchlüftungsbedingt im Abluftbetrieb erfolgende etwaige Erwärmung geschützt werden. Der zweite Temperatursensor kann entlang der Längsachse des Lüftungsgeräts vor dem ersten Ventilator angeordnet sein, insbesondere derart, dass der durch den zweiten Ventilator erzeugbare Zuluftstroms über den zweiten Temperatursensor, jedoch nicht durch den ersten Ventilator geleitet wird.
Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass mindestens ein Abschlussgitter über einen Teleskopverbinder zur Führung der Luftströme mit mindestens einem Ventilator verbunden ist. Das Abschlussgitter kann das Lüftungsgerät nach außen hin begrenzen und das Eindringen von sehr groben Verunreinigungen und Tieren verhindern. Mit dem Teleskopverbinder kann eine Anpassung der Länge des Lüftungsgeräts an die Wandstärke der Wand erfolgen, in welcher das Lüftungsgerät eingebaut ist. Der Teleskopverbinder kann zudem den Abluftstrom des ersten Ventilators vom Zuluftstrom des zweiten Ventilators bzw. den Zuluftstrom des ersten Ventilators und den Abluftstrom des zweiten Ventilators derart voneinander getrennt führen. Ein Vermischen dieser Luftströme innerhalb des Lüftungsgeräts kann auf diese Weise vermieden werden.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das Lüftungsgerät einen Lüfterfilter, insbesondere einen Feinfilter und/oder einen Grobfilter, zum Herausfiltern von feinen und/oder groben Partikeln aufweist.
Besonders bevorzugt weist das Lüftungsgerät eine UVC-Entkeimungsvorrichtung zum Entkeimen des Lüfterfilters auf. Mit dieser UVC-Entkeimungsvorrichtung kann verhindert werden, dass mit dem Lüfterfilter aus dem Abluftstrom und/oder dem Zuluftstrom herausgefilterte Keime nach dem Umschalten des Ventilators in den Innenraum befördert werden.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das Lüftungsgerät mit einem oder mehreren Zusatzsensoren ausgestattet ist, insbesondere mit einem CO-Sensor, einem O₂-Sensor, einem Luftfeuchtigkeits-Sensor und/oder einem Gas-Sensor zur Konzentrationsbestimmung eines vorgegebenen Gases. Die Steuereinheit des Lüftungsgeräts kann derart eingerichtet sein, dass sie den Ventilator automatisch einschaltet, sobald ein von mindestens einem Zusatzsensor erfasster Wert einen zuvor festgelegten Grenzwert überschreitet oder unterschreitet. Auf diese Weise kann die Steuereinheit die Durchlüftung des Innenraums automatisch einleiten und die Sicherheit für sich im Innenraum befindliche Personen verbessern.
Bei einem Computerprogramm der eingangs genannten Art wird zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe vorgeschlagen, dass dieses Programmcodemittel aufweist, welche eine Steuereinheit zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens veranlasst, wenn es auf einem die Steuereinheit steuernden Computer oder der Steuereinheit selbst ausgeführt wird.
Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, der erfindungsgemäßen Steuereinheit und dem erfindungsgemäßen Lüftungsgerät beschriebenen Merkmal können einzeln oder in Kombination auch bei dem Computerprogramm zur Anwendung kommen. Es ergeben sich die gleichen Vorteile, welche bereits beschrieben wurden.
Die weiteren Einzelheiten und Vorteile eines erfindungsgemäßen Verfahrens sowie einer erfindungsgemäßen Steuereinheit, eines erfindungsgemäßen Lüftungsgeräts und einem erfindungsgemäßen Computerprogramm sollen nachfolgend anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung exemplarisch erläutert werden. Darin zeigt:

1 einen Längsschnitt durch ein Lüftungsgerät gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 schematisch die Steuerung eines Lüftungsgeräts durch eine Steuereinheit,
3 einen Längsschnitt durch ein Lüftungsgerät gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
4 stirnseitige Außenansichten eines Lüftungsgeräts mit Blick auf ein Außengitter und ein Innengitter,
5 eine perspektivische Ansicht einer Umlenkeinheit,
6 einen Längsschnitt durch die Umlenkeinheit gemäß 5 und
7 einen Längsschnitt durch ein Lüftungsgerät gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.

Um einen durch eine Außenwand 100 gegenüber der Außenseite 103 eines Gebäudes abgegrenzten Innenraum 102 durchlüften und mit außenseitiger Frischluft versorgen zu können, wird erfindungsgemäß ein Lüftungsgerät 1 verwendet, wie es beispielsweise in 1 dargestellt ist. Eingebaut ist dieses im Wesentlichen zylinderförmige Lüftungsgerät 1 in einem Durchbruch 101 der Außenwand 100, welcher den Innenraum 102 mit der Außenseite 103 verbindet.
Teil dieses Lüftungsgeräts 1 ist ein bidirektionaler Ventilator 2, welcher abhängig von seiner Drehrichtung zwei unterschiedliche Luftströme erzeugen kann. Wird der Ventilator 2 in einem Abluftbetrieb betrieben, so erzeugt dieser einen Abluftstrom A, welcher die innenraumseitige Raumluft durch das Lüftungsgerät 1 hindurch zur Außenseite 103 fördert. In einem Zuluftbetrieb ist die Drehrichtung des Ventilators 2 jener des Abluftbetriebs entgegengesetzt, so dass ein Zuluftstrom Z erzeugt wird, welcher außenseitige Frischluft durch das Lüftungsgerät 1 hindurch in den Innenraum 102 fördert. Zur Durchlüftung des Innenraums 102 wird der Ventilator 2 zyklisch im Abluftbetrieb und im Zuluftbetrieb betrieben.
Der hier gezeigte bidirektionale Ventilator 2 weist einen reversierbaren Lüfter 21 auf, dessen Betriebsrichtung umgeschaltet werden kann, beispielsweise zwischen rechtsdrehend und linksdrehend. Dieser Lüfter 21 kann daher wahlweise in den Zuluftbetrieb oder den Abluftbetrieb geschaltet werden.
Gesteuert wird das Lüftungsgerät durch eine Steuereinheit 10, welche insbesondere das Umschalten des Ventilators zwischen dem Zuluftbetrieb und dem Abluftbetrieb steuert. Die Steuereinheit 10 wird durch die übrigen Komponenten des Lüftungsgeräts 1 aufgenommen und ist daher ebenfalls im Durchbruch 101 angeordnet. Auf diese Weise ist das gesamte Lüftungsgerät baulich sehr kompakt. Gleichwohl ist es denkbar, die Steuereinheit 10 baulich von den übrigen Komponenten des Lüftungsgeräts 1 anzuordnen, insbesondere bei der Ausführungsform gem. 3.
Um einen Wärmeverlust des Innenraums 102 über den Abluftstrom A sowie eine Abkühlung des Innenraums 102 durch den Zuluftstrom Z zu vermeiden, weist das Lüftungsgeräts 1 einen Wärmetauscher 4 auf, welcher sowohl vom Abluftstrom A als auch vom Zuluftstrom Z durchströmt wird. Im Abluftbetrieb des Ventilators 2 kann dieser Wärmetauscher 4 dabei Wärme von der aus dem Innenraum 102 herausgeförderten Raumluft aufnehmen. Im Zuluftbetrieb des Ventilators 2 gibt der Wärmetauscher 4 dann diese aufgenommene Wärme dann an die Frischluft des Zuluftstroms Z ab, so dass diese beim Eintritt in den Innenraum 102 aufgewärmt ist.
In einem Sommerbetrieb, insbesondere einem Sommertagbetrieb, kann die Wirkweise des Lüftungsgeräts 1 im Vergleich zum zuvor beschriebenen Winterbetrieb umgekehrt sein. So kann der Wärmetauscher 4 im Zuluftbetrieb des Ventilators 2 dann Wärme von der Frischluft des Zuluftstroms Z aufnehmen, so dass diese beim Eintritt in den Innenraum 102 abgekühlt ist. Im Abluftbetrieb des Ventilators 2 gibt der Wärmetauscher 4 dann diese aufgenommene Wärme an die aus dem Innenraum 102 herausgeförderte Raumluft ab, um sich zu entladen.
Der Wärmetauscher 4 weist im Querschnitt eine Wabenstruktur aus mehreren entlang der Längsachse L des Lüftungsgeräts 1 verlaufenden Kanälen auf. Hierdurch wird eine große Kontaktfläche zwischen dem Wärmetauscher 4 und dem Abluftstrom A sowie dem Zuluftstrom Z bereitgestellt, welche eine effektive Wärmeübertragung zwischen den Luftströmen A, Z und dem Wärmetauscher 4 ermöglicht. Um die Wärmeübertragung und die kurzfristige Zwischenspeicherung der Wärme zu verbessern, besteht der Wärmetauscher 4 aus einer Keramik.
Der Wärmetauscher 4 und der Ventilator 2 sind derart zueinander angeordnet, dass sich der Ventilator 2 auf der nach außen gewandten Seite des zentral im Lüftungsgerät 1 angeordneten Wärmetauschers 4 befindet. Hierdurch ist der Ventilator 2 in der außenseitigen Hälfte des Lüftungsgeräts 1 angeordnet, so dass Betriebsgeräusche des Ventilators 2 mehr als die halbe Länge des Lüftungsgeräts 1 überwinden müssen, bevor sie in den Innenraum 102 eindringen können. Entlang dieser Strecke werden die Betriebsgeräusche des Ventilators 2 von sämtlichen zwischen dem Ventilator 2 und dem Innenraum 102 gelegenen Komponenten des Lüftungsgeräts 1 gedämpft, insbesondere vom Wärmetauscher 4, so dass die Geräuschbelastung im Innenraum 102 reduziert wird.
Um die Geräuschbelastung im Innenraum 102 weiter reduzieren zu können, ist der Querschnitt des Ventilators 2 entlang der Längsachse L des Lüftungsgeräts 1 derart gewählt, dass er im Wesentlichen dem Durchmesser des Wärmetauschers 4 entlang der Längsachse L entspricht. Auf diese Weise lässt sich nahezu die gesamte Querschnittsfläche des Lüftungsgeräts 1 von dem Ventilator 2 zur Erzeugung der Luftströme A, Z nutzen. Im Vergleich zu einem kleineren Ventilator gestattet dieser größere Querschnitt des Ventilators 2 einen Betrieb mit geringerer Drehzahl, um dennoch den gleichen Volumenstrom zu generieren. Durch diesen Betrieb mit geringerer Drehzahl werden die Laufgeräusche des Ventilators 2 reduziert, so dass auch die Geräuschbelastung in dem Innenraum 102 während des Betriebs des Lüftungsgeräts 1 reduziert wird.
Das erfindungsgemäße Lüftungsgerät 1 weist zudem einen Temperatursensor 5 auf, mit welchem sich die Temperatur T des Zuluftstroms Z vor dem Wärmetauscher 4 erfassen lässt. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist dieser Temperatursensor 5 dabei im Zuluftstrom Z zwischen dem Wärmetauscher 4 und dem Ventilator 2 angeordnet. Die mit dem Temperatursensor 5 erfasste Temperatur T des Zuluftstroms Z wird durchgängig an die Steuereinheit 10 übertragen, welche anhand diese Temperatur T eine Taktzeit U ermittelt und nach Ablauf dieser den Ventilator 2 vom Zuluftbetrieb in den Abluftbetrieb umschaltet, wie dies untenstehend in Zusammenhang mit 2 näher erläutert wird.
Entlang der Längsachse L wird das Lüftungsgerät 1 durch ein außenseitiges Außengitter 7 sowie ein innenraumseitiges Innengitter 8 als Abschlussgitter begrenzt. Das Außengitter 7 und das Innengitter 8 verhindern dabei nicht nur einen ungewollten Eingriff in das Innere des Lüftungsgeräts 1, sondern können auch zur Befestigung des Lüftungsgeräts 1 im Durchbruch 101 dienen, indem sie die Außenwand 100 entlang der Längsachse L beidseitig hintergreifen.
Um den Durchmesser des Durchbruchs 101 möglichst vollständig auszunutzen, kann das Lüftungsgerät 1 derart ausgestaltet sein, dass es ohne ein zusätzliches Gehäuse, wie beispielsweise ein Außenrohr, in den Durchbruch 101 eingesetzt werden kann. Bei der Montage kann zwischen dem Lüftungsgerät 1 und der Innenwand des Durchbruchs 101 eine nicht dargestellte dünne Isoliermittelschicht, beispielsweise ein Schaum, zur Isolation und/oder Abdichtung angeordnet sein. Hierbei bildet insbesondere der einteiliger Wärmetauscher 4 bereichsweise die radiale Außenfläche des Lüftungsgeräts 1.
Die weiteren Komponenten des Lüftungsgeräts 1 können axial mit dem Wärmetauscher 4 verbunden werden, insbesondere verklebt werden. Durch eine Verklebung können die Komponenten besser zusammenhalten und auf sie einwirkende mechanische Kräfte besser standhalten, wie sie beispielsweise bei Wartungsarbeiten auftreten, als wenn die Komponenten zusammengebunden wären.
Um mit dem Zuluftstrom Z und/oder dem Abluftstrom A keine Verunreinigungen in den Innenraum 102 bzw. zur Außenseite 103 zu fördern, sind sowohl entlang des Abluftstroms A als auch entlang des Zuluftstroms Z jeweils ein Grobfilter 13 und ein Feinfilter 14 vor dem Wärmetauscher 4 angeordnet. Die Grobfilter 13 dienen dabei dazu, gröbere Partikel aus der durch das Lüftungsgerät 1 hindurchgeführten Luft herauszufiltern, so dass sich diese nicht in den weiter im Lüftungsgerätinneren liegenden Feinfiltern 14 festsetzen und diese verstopfen können. Mit den Feinfiltern 14 werden feinere Partikeln herausgefiltert. Zur Vereinfachung der Wartung können die Feinfilter 14 nur in der innenraumseitigen Hälfte des Lüftungsgeräts 1 angeordnet sein. Das Wartungsintervall fällt dabei umso kürzer aus, je feiner die Feinfilter 14 sind. Durch die Verwendung von Grobfiltern 13 und Feinfiltern 14 kann das Wartungsintervall des Lüftungsgeräts 1 jedoch verlängert werden, da die Lüfterfilter 13, 14 weniger schnell zusetzen und folglich weniger oft gereinigt werden müssen. Die Wahl der Lüfterfilter 13, 14 kann angepasst an den Einsatzort, z. B. in einem Allergiker-Haushalt, und/oder die Betriebsbedingungen, z. B. hohe Staubbelastung in der Luft, erfolgen.
Da sich in den Lüfterfiltern 13, 14 und insbesondere in den Feinfiltern 14 auch keimbelastete Partikel festsetzen können, ist das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel des Lüftungsgeräts 1 zusätzlich mit UVC-Entkeimungsvorrichtungen 15 ausgestattet. Diese als UVC-LED-Kränze ausgestalteten UVC-Entkeimungsvorrichtungen 15 bestrahlen die Lüfterfilter 13, 14 mit UVC-Strahlung, um sich im Feinfilter 14 und/oder im Grobfilter 13 angelagerte Keime abzutöten.
Eine Keimreduktion wird dabei bereits mit einem UVC-LED-Kranz 15 erzielt, welcher insbesondere auf der dem Wärmetauscher 4 abgewandten Seite des Ventilators 2 angeordnet ist. Zur Vereinfachung des Aufbaus kann das Lüftungsgerät 1 daher auch nur eine einzelne UVC-Entkeimungsvorrichtung 15 aufweisen, welche in der innenraumseitigen Hälfte des Lüftungsgeräts 1, insbesondere innenraumseitig des Feinfilters 14, angeordnet ist.
Die UVC-Entkeimungsvorrichtung 15 muss dabei nicht dauerhaft betrieben werden, sondern kann von der Steuereinheit 10 derart angesteuert werden, dass sie beim Umschalten zwischen dem Abluftbetrieb und dem Zuluftbetrieb zyklisch oder in einem vorgegebenen zeitlichen Entkeimungsmuster betrieben wird.
Anhand der 2 wird das Verfahren zur Steuerung des Lüftungsgeräts 1 mittels der Steuereinheit 10 qualitativ näher beschrieben. Die Steuereinheit 10 kann dabei den Ventilator 2 mittels eines Steuersignals V zwischen dem Abluftbetrieb und dem Zuluftbetrieb hin- und herschalten. Die Drehzahl des Ventilators 2 wird während des Abluftbetriebs und des Zuluftbetriebs vorzugsweise im Wesentlichen konstant gehalten, so dass die Fördermenge des Ventilators 1 über die Dauer des Abluftbetriebs bzw. des Zuluftbetriebs eingestellt wird. Der Ventilator 2 wird von der Steuereinheit 10 dabei abwechselnd im Abluftbetrieb und Zuluftbetrieb betrieben, wobei für jeden dieser Takte eine Taktzeit U vorgegeben ist.
Wird das Lüftungsgerät 1 zur Durchlüftung des Innenraums 102 in Betrieb gesetzt, so erfasst die Steuereinheit 10 zunächst über den Temperatursensor 5 die Temperatur T, welche entlang des zu erzeugenden Zuluftstroms Z vor dem Wärmetauscher 4 herrscht.
Aus diese erfasste Temperatur T wird mittels einer Referenztabelle R eine Taktzeit U zur Steuerung des Ventilators 2 ermittelt. In der Referenztabelle R sind hierzu Temperaturen hinterlegt, welchen jeweils eine eigene hinterlegte Taktzeit zugeordnet ist. In der Steuereinheit 10 wird die erfasste Temperatur T mit den hinterlegten Temperaturen verglichen und entweder jene hinterlegte Taktzeit als Taktzeit U zur Steuerung des Ventilators 2 genutzt, deren zugeordnete Temperatur der erfassten Temperatur T entspricht oder am nächsten an dieser liegt, oder die Taktzeit U wird durch Interpolation zwischen den beiden hinterlegten Taktzeiten, deren zugeordneten Temperaturen am nächsten an der erfassten Temperatur T liegen, ermittelt.
Alternativ können statt einzelnen Temperaturen auch ganze Temperaturbereiche hinterlegt sein, denen jeweils eine eigene hinterlegte Taktzeit zugeordnet ist. In diesem Fall wird zur Steuerung des Ventilators 2 jene hinterlegte Taktzeit als Taktzeit U genutzt, in deren zugeordneten Temperaturbereich die erfasste Temperatur T fällt. Auf diese Weise kann die Referenztabelle R einzelne Stufen für die Taktzeit U vorgeben.
Nach der Ermittlung der Taktzeit U kann der Ventilator 2 beispielsweise zunächst im Abluftbetrieb betrieben werden, so dass die durch das Lüftungsgerät 1 strömende Luft des Abluftstroms A den Wärmetauscher 4 auflädt. Der Abluftbetrieb wird beibehalten, bis die vorgegebene Taktzeit U oder eine von der Steuereinheit 10 aus der Taktzeit U ermittelten eigenen Taktzeit des Abluftbetriebs abgelaufen ist. Nach Ablauf der Taktzeit U oder der Taktzeit des Abluftbetriebs gibt ein Prozessor 12 der Steuereinheit 10 ein Steuersignal V an den Ventilator 2, mit welchem dieser vom Abluftbetrieb in den Zuluftbetrieb umgeschaltet wird. Der Zuluftbetrieb wird dann für eine entsprechende Taktzeit U aufrechterhalten, bis ein erneutes Umschalten vom Zuluftbetrieb in den Abluftbetrieb erfolgt. Auf diese Weise wird der Ventilator 2 des Lüftungsgeräts 1 zyklisch betrieben. Mit jedem Takt des Zuluftbetriebs wird die Temperatur T neu erfasst und eine an diese angepasste Taktzeit U ermittelt. In gleicher Weise kann das Lüftungsgerät auch zunächst im Zuluftbetrieb betrieben werden.
Die Taktzeit U des Zuluftbetriebs kann sich von der Taktzeit U des Abluftbetriebs unterscheiden, insbesondere kann sie geringer als die Taktzeit U des Abluftbetriebs gewählt werden und/oder in einem festen Zusammenhang mit diesem stehen, beispielsweise 75 % oder 60 % der Taktzeit des Abluftbetriebs betragen. Durch eine im festen Verhältnis zur Taktzeit U des Zuluftbetriebs stehende längere Taktzeit U des Abluftbetriebs kann sichergestellt werden, dass die während des Abluftbetriebs im Wärmetauscher 4 gespeicherte Wärme ausreicht, um den Zuluftstrom Z währende der Taktzeit des Zuluftbetriebs ausreichend zu erwärmen und so die Innenraumtemperatur nicht zu stark zu senken.
Die Taktzeiten U wie auch die Drehzahl des Ventilators 2 können zusätzlich gemäß unterschiedlicher Programmstufen S1 bis S4 durch einen Benutzer vorgebbar sein. Hierzu tätigt der Benutzer an einem über eine Kabelverbindung oder eine Funkverbindung an der Steuereinheit 10 angebundenes Bedienelement 11 eine Auswahl aus vorgegebenen Programmstufen S1 bis S4. Diese Programmauswahl P wird dann an die Steuereinheit 10 übertragen, welche die Taktzeit U bei der Betriebsaufnahme des Ventilators 2 sowie die Drehzahl des Ventilators 2 gemäß der Programmauswahl P nutzt.
Eine dieser Programmstufen S1 bis S4 kann beispielsweise eine Programmstufe S1 zur minimalen Belüftung sein, bei welcher der Ventilator 2 zur Erzielung eines möglichst geräuscharmen Betriebs mit einer geringen Drehzahl betrieben wird.
Eine zweite Programmstufe S2 kann eine höhere Drehzahl des Ventilators 2 als die Programmstufe S1 vorgeben, welche für eine bestmögliche Durchlüftung bei geringer Geräuschbelastung nach Art einer Komfortbelüftung optimiert ist.
In einer dritten Programmstufe S3 kann die Drehzahl des Ventilators 2 auf einen Maximalwert gesetzt werden, um eine möglichst schnelle Durchlüftung des Innenraums 102 ohne Rücksicht auf die Geräuschbelastung zu erzielen.
In einer vierten Programmstufe S4 kann eine längere Taktzeit U als bei den anderen Programmstufen S1 bis S3 vorgegeben werden. In dieser Programmstufe S4 kann der Innenraum 102 nach Art eines Sommer-Programms bei sinkenden Außentemperaturen während eines Sommerabends oder einer sommerlichen Nacht abgekühlt werden. In der Programmstufe S4 kann die Regelung des Taktzeit U anhand der erfassten Temperatur T des Zuluftstroms Z ausgesetzt werden.
Für diese Programmstufe S4 kann eine eigene Referenztabelle R hinterlegt sein, insbesondere jeweils eine eigene Referenztabelle R für einen Sommertagbetrieb und eine eigene Referenztabelle R für einen Sommernachtbetrieb. Im Sommertagbetrieb kann die Taktzeit U derart vorgegeben werden, dass der wärmere Zuluftstrom Z den Wärmetauscher 4 nicht vollständig auflädt oder der Zuluftstrom Z den Wärmetauscher 4 auflädt und beim Erreichen der Sättigung in den Abluftbetrieb gewechselt wird. Auf diese Weise kann der Zuluftstrom Z beim Durchströmen des Wärmetauschers 4 stets Wärme an diesen abgeben. Hinter dem Wärmetauscher 4 hat sich der Zuluftstrom Z durch die Wärmeabgabe daher abgekühlt, so dass der Zuluftstrom Z den Innenraum 102 trotz einer höheren Außentemperatur nicht zusätzlich aufheizt. So kann in umgekehrter Weise zum Winterbetrieb warme Luft nach außen und bei Umkehr des Strömungsrichtung und Aufladen des Wärmetauschers die kühlere Luft nach innen strömen.
Zur Abkühlung des Innenraums 102 während eines Sommerabends oder einer sommerlichen Nacht, wenn die Außentemperatur ausreichend gefallen ist, kann im Sommernachtbetrieb eine längere Taktzeit U des Abluftbetriebs vorgesehen sein. Dies gestattet es, die Innenraumtemperatur nachts oder abends durch einen kühleren Zuluftstrom Z abzusenken. Auf diese Weise wird eine umweltfreundliche Klimatisierung erzielt, da die auf diese Weise nachts abgesenkte Innenraumtemperatur zu niedrigeren Innenraumtemperatur über den Sommertag hinweg führt und auf den Einsatz einer Klimaanlage mit einem Kühlaggregat zur aktiven Klimatisierung verzichtet werden kann.
Der Wechsel vom Sommertagbetrieb in den Sommernachtbetrieb kann automatisiert erfolgen. Dieser Wechsel kann erfolgen, wenn die Temperatur T des Zuluftstroms Z vor dem Wärmetauscher 4 über eine vorgegebene Zeit abfällt und/oder die Temperatur T des Zuluftstroms Z unter die Temperatur T des Abluftstroms A fällt, wobei der Temperatursensor 5 die Temperatur T des Abluftstroms A in Strömungsrichtung hinter dem Wärmetauscher 4 erfasst. Nach einer längeren Taktzeit U des Abluftbetriebs, welche insbesondere im Bereich von ein bis zwei Stunden liegen kann, wird ein Takt des Zuluftbetriebs mit im Vergleich deutlich kürzeren Taktzeit U nach Art einer Referenzmessung durchgeführt. Sofern die zuvor erfasste Temperatur T des Zuluftstroms Z weiterhin unterhalb der dabei erfassten Temperatur T des Abluftstroms A liegt, wird das Lüftungsgerät 1 weiterhin im Sommernachtbetrieb betrieben. Sollte die erfasste Temperatur T des Abluftstroms A gleich der zuvor erfassten Temperatur T des Zuluftstroms Z sein oder unter dieser liegen, so wird automatisch in den Sommertagbetrieb gewechselt.
Die Steuereinheit 10 kann neben der erfassten Temperatur T auch Zusatzsensorwerte X von in den Figuren nicht näher dargestellten Zusatzsensoren erfassen und zur Steuerung nutzen. Die Steuereinheit 10 kann insbesondere abhängig von den Zusatzsensorwerten X den Betrieb des Ventilators 2 aufnehmen, um eine Zwangslüftung des Innenraums 102 einzuleiten, beispielsweise wenn die CO-Konzentration im Innenraum 102 eine zulässige Schwelle überschreitet oder beim Betrieb einer Feuerstelle im Innenraum 102 eine entsprechende Regelung einleitet.
In 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lüftungsgeräts 1 gezeigt. Dieses weist neben dem ersten Ventilator 2 einen zu diesem gegenläufig betriebenen zweiten Ventilator 3 auf. Durch diese beiden Ventilatoren 2, 3 kann das Lüftungsgerät 1 zeitgleich sowohl einen Abluftstrom A als auch einen Zuluftstrom Z zur Durchlüftung des Innenraums 102 erzeugen. Wie auch der erste Ventilator 2 wird der zweite Ventilator 3 von der Steuereinheit 10 zwischen dem Abluftbetrieb und dem Zuluftbetrieb umgeschaltet. Dieses Umschalten des Ventilators 3 erfolgt dabei zeitgleich, jedoch entgegengesetzt zum ersten Ventilator 2, so dass sich der zweite Ventilator 3 im Abluftbetrieb oder im Zuluftbetrieb befindet, wenn sich der Ventilator 2 im Zuluftbetrieb bzw. im Abluftbetrieb befindet.
Wie auch der erste Ventilator 2 ist der zweite Ventilator 3 als bidirektionaler Ventilator 3 ausgestaltet und weist einen reversierbaren Lüfter auf, dessen Betriebsrichtung umgeschaltet werden kann.
Die Ventilatoren 2, 3 sind koaxial zueinander auf beiden Seiten des Wärmetauschers 4 angeordnet. Insbesondere können sich baulich gleichende Ventilatoren 2, 3 genutzt werden, wodurch die Anzahl unterschiedlicher Komponenten beim Aufbau des Lüftungsgeräts 1 auf fertigungstechnisch einfache Weise reduziert werden kann. Jeder der Ventilatoren 2, 3 erzeugt Luftströme A, Z, welche im Bereich des jeweiligen Ventilators 2, 3 koaxial zu den Luftströmen A, Z des jeweils anderen Ventilators 3, 2 verlaufen.
Um diese koaxial erzeugten Luftströme A, Z gleichzeitig durch den gemeinsamen Wärmetauscher 4 zu leiten, ohne dass sich ein Luftstrom A, Z des ersten Ventilators 2 mit einem Luftstrom A, Z des zweiten Ventilators 3 vermischt oder den jeweils anderen Ventilator 2, 3 entgegen seiner Förderrichtung anströmt, ist jeder der Ventilatoren 2, 3 über eine Umlenkeinheit 6, 6a an dem Wärmetauscher 4 angeordnet. Diese Umlenkeinheiten 6, 6a lenken die koaxialen Luftströme A, Z des ersten Ventilators 2 und des zweiten Ventilators 3 geschichtet durch den Wärmetauscher 4.
In 3 ist dies beispielhaft anhand des Zuluftstroms Z des ersten Ventilators 2 und des Abluftstroms des zweiten Ventilators 3 gezeigt. Die Umlenkeinheit 6 lenkt den Zuluftstrom Z in eine erste Querschnittshälfte 4.1 des Wärmetauschers 4, während die zweite Umlenkeinheit 6a diesen Zuluftstrom Z dann konzentrisch an dem zweiten Ventilator 3 vorbeilenkt. In entsprechender Weise lenkt die Umlenkeinheit 6a den Abluftstrom A des zweiten Ventilators 3 durch eine zweite Querschnittshälfte 4.2 des Wärmetauschers 4 und die Umlenkeinheit 6 diesen Abluftstrom A dann konzentrisch an dem Ventilator 2 vorbei. Nach dem Umschalten der Ventilatoren 2, 3 wird der Abluftstrom A des ersten Ventilators entlang des gleichen Weges wie sein Zuluftstrom Z, jedoch in entgegengesetzter Richtung gelenkt. In gleicher Weise wird der Zuluftstrom Z des zweiten Ventilators 3 nach dem Umschalten entlang des gleichen Weges wie sein Abluftstrom A, jedoch in entgegengesetzter Richtung gelenkt.
Der Wärmetauscher 4 wird auf diese Weise gleichzeitig durch einen Abluftstrom A und einen Zuluftstrom Z durchströmt. Jeder der beiden Luftströme A, Z durchströmt den Wärmetauscher 4 dabei durch eine andere Querschnittshälfte 4.1, 4.2, so dass beide Luftströme A, Z voneinander getrennt sind und sich nicht durchmischen.
Obwohl der in 3 gezeigte Zuluftstrom Z und der Abluftstrom A konzentrisch zueinander von dem Ventilator 2 bzw. dem Ventilator 3 erzeugt werden, lenken die beiden Umlenkeinheiten 6, 6a beide Luftströme A, Z nicht konzentrisch zueinander, sondern übereinander geschichtet durch den Wärmetauscher 4. Auf den näheren Aufbau der sich gleichenden, jedoch entgegengesetzt angeordneten beiden Umlenkeinheiten 6, 6a wird untenstehend im Zusammenhang mit 5 und 6 näher eingegangen.
Da sowohl der Abluftstrom A als auch der Zuluftstrom Z des ersten Ventilators 2 nur durch die erste Querschnittshälfte 4.1 und der Zuluftstrom Z und der Abluftstrom A des zweiten Ventilators 3 stets nur durch die zweite Querschnittshälfte 4.2 des Wärmetauschers 4 gelenkt wird, ist jedem Ventilator 4, 3 des in 3 dargestellten Ausführungsbeispiels des Lüftungsgeräts 1 eine eigene Querschnittshälfte 4.1, 4.2 des Wärmetauschers 4 zugeordnet. Zusammen mit der konzentrischen Lenkung des Luftstroms A, Z des jeweils anderen Ventilators 3, 2 an dem Ventilator 2, 3 vorbei gestattet dieser Aufbau des Lüftungsgeräts die Verwendung von zwei Ventilatoren 2, 3, deren Querschnitt entlang der Längsachse L jeweils im Wesentlichen dem Querschnitt des gesamten gemeinsamen Wärmetauschers 4 entspricht.
Die jeweils im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 beschriebene Reduzierung der Geräuschbelastung des Innenraums 102 lässt sich daher auch bei dem in 3 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel des Lüftungsgeräts 1 erzielen.
Damit sich die getrennt voneinander durch den Wärmetauscher 4 verlaufenden Luftströme A, Z nicht auf den vom Wärmetaucher 4 abgewandten Seiten der Ventilatoren 2, 3 im Lüftungsgerät 1 vermischen, weist das Lüftungsgerät 1 jeweils einen Teleskopverbinder 9 zur Führung der Luftströme A, Z auf, welche jeweils mit einem der Ventilatoren 2, 3 verbunden sind. Der Teleskopverbinder 9 führt den Luftstrom A, Z, welcher von dem mit ihm jeweils verbundenen Ventilator 2, 3 erzeugt wird, radial innen liegend zwischen dem Ventilator 2, 3 und dem wärmetauscherabgewandt vom Ventilator 2, 3 liegenden Abschlussgitter 7, 8. Radial außen liegend wird der Luftstrom A, Z des jeweils anderen Ventilators 3, 2 an der Außenseite des Teleskopverbinders 9 vorbei zum Abschlussgitter 7, 8 geleitet. Der Teleskopverbinder 9 bildet somit eine Strömungssperre zwischen den Luftströmen A, Z des ersten Ventilators 2 und des zweiten Ventilators 3.
Um die Länge des Lüftungsgeräts 1 entlang der Längsachse L an die Dicke der Außenwand 100 und somit an die Länge des Durchbruchs 101 anpassen zu können, weist jeder der rohrartigen Teleskopverbinder 9 mindestens zwei gegeneinander teleskopierbare Abschnitte auf, welche auf die erforderliche Länge eingestellt werden können.
Zusammen mit den Teleskopverbindern 9 können zwischen dem Außengitter 7 und dem Innengitter 8 des Lüftungsgeräts 1 zeitgleich ein Abluftstrom A und ein ihm entgegengesetzter Zuluftstrom Z durch das Lüftungsgerät 1 gelenkt werden, ohne dass es zu einem Vermischen des Abluftstroms A mit dem Zuluftstrom Z innerhalb des Lüftungsgeräts 1 kommt.
Wenngleich in der 3 nicht eingezeichnet, so weist auch das dort gezeigte Lüftungsgerät 1 mindestens einen Temperatursensor 5 zur Erfassung der Temperatur T eines der Zuluftströme Z vor dem Wärmetauscher 4 auf. Insbesondere können bei diesem Belüftungsgerät 1 mindestens zwei Temperatursensoren 5 vorgesehen sein, wobei jedem Ventilator 2, 3 ein eigener Temperatursensor 5 zugeordnet ist. Der dem ersten Ventilator 2 zugeordnete Temperatursensor kann dabei im Zuluftstrom Z des ersten Ventilators 2 vor der ersten Querschnittshälfte 4.1 des Wärmetauschers und der dem zweiten Ventilator 3 zugeordnete Temperatursensor 5 im Zuluftstrom Z des zweiten Ventilators 3 vor der zweiten Querschnittshälfte 4.2 des Wärmetauschers angeordnet sein. Insbesondere können die Temperatursensoren 5 beider Ventilatoren 2, 3 im Bereich zwischen dem ersten Ventilator 2 und dem Außengitter 7 angeordnet sein.
Somit befindet sich im nach außengewandten Bereich des Lüftungsgeräts 1 mindestens ein, insbesondere nur ein, Temperatursensor 5, der beim Ansaugen der Luft nach innen die Außentemperatur misst und diesen Wert an eine als Reglungseinheit dienende Steuerungseinheit 10 weitergibt. Dort wird dieser Wert ausgewertet. In einem in der Steuerungseinheit 10 hinterlegten Programm wird dann die jeweilige Stufe zur Drehrichtungsumkehr als die Dauer des Zuluftbetriebs und des Abluftbetriebs vorgebenden Taktzeiten U, z. B. anfangs ca. 65s/65s oder ca. 60s/60s, an den Ventilator 2 oder die Ventilatoren 2, 3 weitergegeben. Dieser Ablauf wird durch ständiges Abfragen und Messen durch die Steuerungseinheit 10 wiederholt, bis sich die richtige Stufe zur optimalen Drehrichtungsumkehr, dem hinterlegten Wert zur Sättigung des Wärmetauschers 4, eingependelt hat. Die einströmende Luft wird nur im nach außengewandten Bereich des Lüftungsgeräts 1 gemessen. Durch die Steuerungseinheit 10 wird ein entsprechend der Taktzeit U getaktetes Steuersignal V und an den Ventilator 2 oder die Ventilatoren 2, 3 weitergegeben.
4a) zeigt einen Blick von der Außenseite 103 auf das verbaute Lüftungsgerät 1, während 4b) einen entsprechenden Blick vom Innenraum 102 auf das verbaute Lüftungsgerät 1 zeigt. Zu erkennen sind im Wesentlichen im eingebauten Zustand des Lüftungsgeräts 1 lediglich das Außengitter 7 bzw. das Innengitter 8. Entlang der aus der Bildebene heraus verlaufenden Längsachse L des Lüftungsgeräts 1 schließt an das Außengitter 7 und das Innengitter 8 jeweils ein rohrförmiger Teleskopverbinder 9 an, dessen Wandung durch das Außengitter 7 bzw. das Innengitter 8 hindurch erkennbar ist. Dieser Teleskopverbinder 9 unterteilt das Außengitter 7 und das Innengitter 8 jeweils in zwei konzentrische Strömungsbereiche 7.1, 7.2, 8.1, 8.2. Da der radial innen liegende Bereich jedes der Teleskopverbinder 9 zur Führung des Luftstroms A, Z des dem Teleskopverbinder 9 zugeordneten Ventilators 2, 3 dient, während auf der radialen Außenseite des Teleskopverbinders 9 der Luftstrom A, Z des jeweils anderen Ventilators 3, 2 geführt wird, ist der radial innen liegende Strömungsbereich 7.1 des Außengitters 7 und der radial außen liegende Strömungsbereich 8.1 des Innengitters 8 dem ersten Ventilator 2 zugeordnet, während der radial außen liegende Strömungsbereich 7.2 des Außengitters 7 und der radial innen liegende Strömungsbereich 8.2 des Innengitters 8 dem zweiten Ventilator 3 zugeordnet ist. Entlang der Längsachse L des Lüftungsgeräts 1 erfolgt somit eine radiale Inversion der Strömungsanordnungen der durch den jeweiligen Ventilator 1, 2 erzeugten Luftströme A, Z.
In 5 und 6 ist die Umlenkeinheit 6 detaillierter dargestellt, wobei dieser Aufbau auch der zweiten Umlenkeinheit 6a entspricht, welcher in 3 lediglich in umgekehrter Orientierung zur ersten Umlenkeinheit 6 im Lüftungsgerät 1 verbaut ist. Zu erkennen ist, dass die Umlenkeinheit 6 nach Art eines Durchmessersprungs ausgestaltet ist, so dass ihre Enden entlang der Längsachse zwei sich unterscheidende Durchmesser aufweisen. An dem kreisrunden Ende mit dem größeren Querschnitt, welcher dem Querschnitt des Wärmetauschers 4 entspricht, ist die Umlenkeinheit 6 in zwei Hälften unterteilt, wobei in einer ersten Hälfte ein Umlenkmittel 6.1 in Form einer zur Längsachse abgewinkelten Schrägfläche angeordnet ist. Die andere Querschnittshälfte ist hindernislos ausgebildet und gibt auf diese Weise einen zentralen Strömungskanal 6.3 frei.
Das Lenken der Luftströme A, Z mit dieser Umlenkeinheit 6 ist in 6 gezeigt. Ein Zuluftstrom Z strömt, der Darstellung in 3 entsprechend, in dieser Darstellung von links in die Umlenkeinheit 6 ein. Zur Erzeugung dieses Zuluftstroms Z kann eine Aufnahme 6.5 der Umlenkeinheit 6 den Ventilator 2 aufnehmen. Dieser achsparallel von links verlaufende Zuluftstrom Z wird über das Umlenkmittel 6.1 in Richtung der oberen Querschnittshälfte der Umlenkeinheit 6 umgelenkt und kann dort dann in die Querschnittshälfte 4.1 eines sich unmittelbar an die Umlenkeinheit 6 anschließenden Wärmetauschers eintreten.
Ein die untere Querschnittshälfte der Umlenkeinheit 6 achsparallel anströmender Abluftstrom A wird durch das Umlenkmittel 6.1 umgelenkt. Diese Umlenkung erfolgt dabei derart nach radial außen, dass der umgelenkte Abluftstrom A durch eine Öffnung 6.4 in einen den zentralen Strömungskanal 6.3 radial umgebenden Strömungskanal 6.2 umgelenkt wird. Der Strömungskanal 6.2 ist dabei auf einer Radialseite offen. Im montierten Zustand des Lüftungsgeräts 1 wird der Strömungskanal 6.2 auf dieser Seite durch die Innenwand des Durchbruchs 101 begrenzt. Auf diese Weise kann der Abluftstrom A den von der Aufnahme 6.5 aufgenommenen Ventilator 2 sowie den Zuluftstrom Z radial außen umströmen. Die Umlenkeinheit 6 ist auf diese Weise nach Art einer Luftstromweiche ausgestaltet, welche auf der einen Seite antiparallel nebeneinander verlaufende Luftströme A, Z in antiparallel verlaufende Koaxialströme auf der anderen Seite wandelt.
In 7 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lüftungsgeräts 1 gezeigt. Dieses weist einen Ventilator 2 auf, welcher im Unterschied zu 1 nicht als reversierbarer Lüfter, sondern als zwei hintereinander geschalteten, entgegengesetzt betreibbaren Lüftern 21, 22 umfassender Ventilator 2 ausgestaltet ist.
Das Lüftungsgerät 1 besteht aus zwei Einheiten 20, 30 welche zur Montage ineinander gesteckt werden können. Die Ventilatoreinheit 20 umfasst neben dem Ventilator 2 mit seinen beiden Lüftern 21, 22 einen Grobfilter 13 und eine Strömungskammer 23.
Die Wärmetauschereinheit 30 umfasst neben dem Wärmetauscher 4, welcher von einer Isolierschicht 31 umgeben ist, ebenfalls eine Strömungskammer 33 und einen Grobfilter 13 sowie einen Temperatursensor 5. Mit dem Temperatursensor 5 kann die Temperatur T des Zuluftstroms vor dem Wärmetauscher und/oder die Temperatur T des Abluftstroms hinter dem Wärmetauscher erfasst werden.
Zur Verbindung mit der Wärmetauschereinheit 30 wird diese Strömungskammer 23 in die Strömungskammer 33 der Wärmetauschereinheit 30 eingesteckt. Die beiden Strömungskammern 23, 33 bilden dabei einen Aufnahmeraum, in welchem ein in 7 nicht dargestellter zusätzlicher Filter, insbesondere ein Feinfilter 14, aufgenommen werden kann. Die zweiteilige Ausgestaltung des Lüftungsgeräts 1 gestattet einen einfachen Austausch des Filters durch Herausziehen der Ventilatoreinheit 20, ohne dass die Wärmetauschereinheit 30 aus einem Durchbruch 101 der Außenwand 100 entfernt werden müsste. Dies vereinfacht die Wartung und Instandhaltung des Lüftungsgeräts 1 und kann auch bei den Ausführungsformen der 1 und 3 vorgesehen werden.
Mithilfe des vorstehend beschriebenen Verfahrens, der Steuereinheit 10, des beschriebenen Lüftungsgeräts 1 sowie eines Computerprogramms zur Steuerung des Lüftungsgeräts 1 ist es möglich, eine an die gegenwärtigen Betriebsbedingungen angepasste und zugleich weniger aufwendige energetisch effiziente Durchlüftung zu ermöglichen.
Bezugszeichenliste

1: Lüftungsgerät
2: Ventilator
3: Ventilator
4: Wärmetauscher
4.1: Querschnittshälfte
4.2: Querschnittshälfte
5: Temperatursensor
6,6a: Umlenkeinheit
6.1: Umlenkmittel
6.2: Umströmungskanal
6.3: zentraler Strömungskanal
6.4: Öffnung
6.5: Aufnahme
7: Außengitter
7.1: Strömungsbereich
7.2: Strömungsbereich
8: Innengitter
8.1: Strömungsbereich
8.2: Strömungsbereich
9: Teleskopverbinder
10: Steuereinheit
11: Bedienelement
12: Prozessor
13: Grobfilter
14: Feinfilter
15: UVC-Entkeimungsvorrichtung
20: Ventilatoreinheit
21: Lüfter
22: Lüfter
23: Strömungskammer
30: Wärmetauschereinheit
31: Isolierschicht
33: Strömungskammer
100: Außenwand
101: Durchbruch
102: Innenraum
103: Außenseite
A: Abluftstrom
L: Längsachse
P: Programmauswahl
R: Referenztabelle
S1-S4: Programmstufen
T: erfasste Temperatur
U: Taktzeit
V: Steuersignal
X: Zusatzsensorwert
Z: Zuluftstrom

Claims

Verfahren zur Durchlüftung eines Innenraums (102) mit außenseitiger Frischluft mit einem Lüftungsgerät (1), welches einen Ventilator (2), welcher einen Luftstrom (A, Z) erzeugt, und einen im Luftstrom (A, Z) angeordneten und von diesem durchströmten Wärmetauscher (4) aufweist, wobei der Ventilator (2) zwischen einem Zuluftbetrieb zur Erzeugung eines Zuluftstroms (Z) und einem entgegen gerichteten Abluftbetrieb zur Erzeugung eines Abluftstroms (A) umschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuluftbetrieb eine Temperatur (T) des Zuluftstroms (Z) vor dem Wärmetauscher (4) erfasst, anhand der erfassten Temperatur (T) innenraumtemperaturunabhängig eine Taktzeit (U) ermittelt und der Ventilator (2) nach Ablauf der Taktzeit (U) zwischen dem Zuluftbetrieb und dem Abluftbetrieb umgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur die im Zuluftbetrieb erfasste Temperatur (T) als Temperaturmesswert bei der Ermittlung der Taktzeit (U) genutzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktzeit (U) anhand einer hinterlegten, insbesondere für verschiedene Temperaturbereiche vorgegebene Taktzeiten enthaltenden, Referenztabelle (R) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktzeit (U) des Zuluftbetriebs, insbesondere bei einem in einem Sommerbetrieb erfassten zeitlichen Abfall der im Zuluftbetrieb erfassten Temperatur (T), zur Absenkung der Innenraumtemperatur erhöht wird, wenn die im Zuluftbetrieb erfasste Temperatur (T) unter einer im Abluftbetrieb hinter dem Wärmetauscher (4) erfassten Temperatur (T) liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Ventilator (3) gegenläufig zum ersten Ventilator (2) zur Erzielung eines gleichzeitigen Zuluftstroms (Z) und Abluftstroms (A) des Lüftungsgeräts (1) zwischen dem Abluftbetrieb und dem Zuluftbetrieb umgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (4) gleichzeitig von einem Abluftstrom (A) und einem, insbesondere vom Abluftstrom (A) getrennten, Zuluftstrom (Z) durchströmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass koaxial erzeugte Zuluftströme (Z) und Abluftströme (A) geschichtet durch den Wärmetauscher (4) gelenkt werden.
Steuereinheit für ein Lüftungsgerät (1) zur Durchlüftung eines Innenraums (102) mit außenseitiger Frischluft, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 eingerichtet ist.
Lüftungsgerät zur Durchlüftung eines Innenraums (102) mit außenseitiger Frischluft mit einem Ventilator (2) zur Erzeugung eines Luftstroms (A, Z), einem im Luftstrom (A, Z) angeordneten und von diesem durchströmbaren Wärmetauscher (4) und einer Steuereinheit (10), wobei der Ventilator (2) zwischen einem Zuluftbetrieb zur Erzeugung eines Zuluftstroms (Z) und einem entgegen gerichteten Abluftbetrieb zur Erzeugung eines Abluftstroms (A) umschaltbar ist, gekennzeichnet durch mindestens einen Temperatursensor (5) zur Erfassung einer Temperatur (T) des Zuluftstroms (Z) im Zuluftbetrieb vor dem Wärmetauscher (4), wobei die Steuereinheit (10) dazu eingerichtet ist, anhand der erfassten Temperatur (T) innenraumtemperaturunabhängig eine Taktzeit (U) zu ermitteln und den Ventilator (2) nach Ablauf der Taktzeit (U) zwischen dem Zuluftbetrieb und dem Abluftbetrieb umzuschalten.
Lüftungsgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator (2) entlang des Zuluftstroms (Z) vor dem Wärmetauscher (4), insbesondere hinter dem Temperatursensor (5), angeordnet ist.
Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Umlenkeinheit (6, 6a) zur gleichzeitigen Erzielung eines Abluftstroms (A) und eines Zuluftstroms (Z) durch den Wärmetauscher (4).
Lüftungsgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinheit (6, 6a) ein Umlenkmittel (6.1) zur Lenkung des Abluftstroms (A) und/oder des Zuluftstroms (Z) in den Wärmetauscher (4) aufweist.
Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinheit (6, 6a) einen Umströmungskanal (6.2) aufweist, um einen Zuluftstrom (Z) und/oder einen Abluftstrom (A) im Wesentlichen konzentrisch an dem Ventilator (2) vorbeizulenken.
Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch eine entlang des Zuluftstroms (Z) zur ersten Umlenkeinheit (6) gegenüberliegend am Wärmetauscher (4), insbesondere entgegengesetzt, angeordnete zweite Umlenkeinheit (6a).
Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Ventilators (2) entlang der Längsachse (L) des Lüftungsgeräts (1) im Wesentlichen dem Durchmesser des Wärmetauschers (4) entlang der Längsachse (L) des Lüftungsgeräts (1) entspricht.
Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 9 bis 15, gekennzeichnet durch einen zwischen einem Zuluftbetrieb und einem Abluftbetrieb umschaltbaren zweiten Ventilator (3).
Lüftungsgerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ventilator (2) und der zweite Ventilator (3) beidseitig des Wärmetauschers (4) angeordnet, insbesondere über jeweils eine Umlenkeinheit (6, 6a) mit dem Wärmetauscher (4) verbunden, sind.
Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 9 bis 17, durch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abschlussgitter (7, 8) über einen Teleskopverbinder (9) zur Führung der Luftströme (A, Z) mit mindestens einem Ventilator (2, 3) verbunden ist.
Computerprogram zur Steuerung eines Lüftungsgeräts (1) zur Durchlüftung eines Innenraums (102) mit außenseitiger Frischluft, gekennzeichnet durch Programmcodemittel, welche eine Steuereinheit (10) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 veranlasst, wenn es auf einem die Steuereinheit (10) steuernden Computer oder der Steuereinheit (10) selbst ausgeführt wird.