DE10261809A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln eines Sauerstoffgehalts in einem geschlossenen Raum - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln eines Sauerstoffgehalts in einem geschlossenen Raum (1), insbesondere einem Sport-, Übungs- oder Rehabilationsraum, wobei einem in dem Raum (1) enthaltenen Gasgemisch ein sauerstofffreies Gas, insbesondere Stickstoff, und/oder ein Sauerstoff enthaltendes Gasgemisch, insbesondere ein Stickstoff/Sauerstoffgemisch, zugeführt und mit dem Gasgemisch durchmischt wird, um in dem Gasgemisch einen vorgegebenen Sauerstoffgehalt von 21% zu erzeugen, wodurch eine Atmosphäre auf einer bestimmten Höhe über Meeresniveau simuliert wird. Das Durchmischen des Gasgemisches mit dem eingebrachten sauerstofffreien Gas und/oder dem eingebrachten Sauerstoff enthaltenden Gasgemisch wird mittels einer Lüftungsanlage (8) bei einem im Vergleich zu einem Umgebungsluftdruck des Raums (1) erhöhten Innendruck ausgeführt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln eines Sauerstoffgehalts in einem geschlossenen Raum, insbesondere einem Sport-/Übungsraum, wobei in einem in dem Raum enthaltenen Gasgemisch ein vorgegebener Sauerstoffgehalt von ≤ 21 % erzeugt wird, wodurch eine Atmosphäre auf einer bestimmten Höhe über Meeresniveau simuliert wird.
- Es ist allgemein bekannt, daß ein Aufenthalt im Hochgebirge, insbesondere ein Trainingsaufenthalt, sich vorteilhaft für einen Sportler auswirkt. Aufgrund eines geringeren Luftdrucks im Hochgebirge umfaßt ein Liter Luft weniger Sauerstoffmoleküle als ein Liter Luft auf Meeresniveau. Die im Hochgebirge eingeatmete Menge Sauerstoffs ist somit reduziert. Um sich dieser Veränderung anzupassen, wird von dem menschlichen Organismus unter anderem die Bildung von roten Blutkörperchen gesteigert, die für den Transport des Sauerstoffs im menschlichen Organismus verwendet werden. Weitere Vorteile, die ein Trainingsaufenthalt im Hochgebirge für einen Sportler bewirkt, sind eine Erhöhung der Sauerstoffbindungskapazität und des Lungenatmungsaustausches. Insgesamt wird der Sauerstofftransport im menschlichen Organismus verbessert, indem sich das Blutvolumen und der Blutfluß verändern, was das Herzkreislaufsystem stärkt. Zusätzlich wird die Sauerstoffverwertung im menschlichen Organismus verbessert.
- Die gleichen Wirkungen lassen sich auch auf Meeresniveau erreichen, indem der Sauerstoffgehalt in dem eingeatmeten Gasgemisch abgesenkt wird.
- Das Europäische Patent
EP 0 789 546 B1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Regulieren einer Atmosphäre in einem im wesentlichen geschlossenen Raum auf Bodenniveau, insbesondere einem Sport-/Übungsraum, bei dem ein Gasgemisch in dem Raum durch Stickstoff und/oder ein Gemisch aus Stickstoff und Sauerstoff ergänzt wird, um eine gewünschte Atmosphäre mit einem Sauerstoffgehalt ≤ 21 % zu erzeugen, wobei das Vermischen von Stickstoff und/oder des Gemisches aus Stickstoff und Sauerstoff mit dem Gasgemisch bei normalem Umgebungsluftdruck durchgeführt wird. Bei dem bekannten Verfahren wird zuerst reiner Stickstoff in den Raum eingeblasen, bis das Gasgemisch in dem Raum einen gewünschten Sauerstoffgehalt aufweist. Anschließend wird kontinuierlich ein Gemisch aus Stickstoff und Sauerstoff in den Raum geblasen, das den gewünschten Sauerstoffgehalt aufweist. - Das offenbarte Verfahren weist den Nachteil auf, daß kontinuierlich Stickstoff oder ein Gemisch aus Sauerstoff und Stickstoff in den Raum eingeblasen werden muß, das einen geringeren Sauerstoffgehalt als die Umgebungsluft des Raums aufweist. Da das Erzeugen von reinem Stickstoff oder von einem Stickstoff/Sauerstoffgemisch mit einem im Vergleich zur Umge bungsluft abgesenkten Sauerstoffgehalt energie- und damit kostenintensiv ist, ist das Betreiben der offenbarten Vorrichtung oder des offenbarten Verfahrens unwirtschaftlich.
- Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln eines Sauerstoffgehalts in einem Raum, insbesondere einem Sport-/Übungsraum, zu schaffen, bei denen der Gasverbrauch gegenüber den Verfahren und Vorrichtungen nach dem Stand der Technik verringert ist.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach dem Anspruch 10 gelöst.
- Die Erfindung umfaßt den Gedanken, daß einem in einem Raum enthaltenen Gasgemisch ein sauerstofffreies Gas, insbesondere Stickstoff, oder ein Sauerstoff enthaltenes Gasgemisch, insbesondere ein Stickstoff/Sauerstoffgemisch, beigemischt wird, um in dem Gasgemisch einen vorgegebenen Sauerstoffgehalt von ≤ 21 % zu erzeugen, wodurch eine Atmosphäre auf einer bestimmten Höhe über Meeresniveau simuliert wird. Der geschlossene Raum weist eine solche Dichtigkeit auf, daß das Durchmischen des Gasgemisches mit dem eingebrachten sauerstofffreien Gas oder dem eingebrachten Sauerstoff enthaltenden Gasgemisch mittels einer Lüftungsanlage bei einem im Vergleich zu einem Umgebungsluftdrucks des Raums erhöhten Innendruck ausgeführt werden kann.
- Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß in dem Raum nicht kontinuierlich Gas oder eine Gasgemisch eingebracht werden muß. Hierdurch wird der Verbrauch an Gas oder einem Gasgemisch gegenüber herkömmlichen Verfahren nach dem Stand der Technik deutlich reduziert. Dies führt zu einer wesentlichen Verringerung der Betriebskosten. Ferner ist das Speichervolumen, das benötigt wird, um das Gas oder das Gasgemisch zu speichern, welches in den Raum eingebracht werden muß, verkleinert. Somit sinkt der Platzbedarf, der für die Installation eines erfindungsgemäßen Sport-/Übungsraums benötigt wird. Da beim Betreiben eines erfindungsgemäßen Sport-/Übungsraums keine größeren Gasvolumina kontinuierlich ausgetauscht werden müssen, kann der Sport-/Übungsraum in einem größeren Gebäude angeordnet sein, ohne daß eine spezielle Entlüftungstechnik zum Abführen der Gasvolumina erforderlich ist. Die beiden letztgenannten Vorteile führen ebenfalls zu einer Verringerung der Herstellungs- und Betriebskosten eines erfindungsgemäßen Sport-/Übungsraums.
- Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß die Luftungsanlage das Gasgemisch in einem Umluftverfahren in dem Raum umwälzt. Hierdurch wird ein Ausbilden von Gasschichten in dem Raum verhindert, die einen unterschiedlich hohen Sauerstoffgehalt und/oder Kohlendioxidgehalt (CO2) aufweisen.
- Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Lüftungsanlage pro Stunde ein Gasvolumen umwälzt, das einem mehrfachen, insbesondere einem 12- bis 13-fachen eines Innenvolumens des Raums entspricht. Mittels des Umwälzens des Gasgemisches in dem Raum wird eine Homogenität des Gasgemisches erreicht.
- Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung kann vorsehen, daß der Sauerstoffgehalt des Gasgemisches mit Hilfe einer Meßvorrichtung gemessen wird und mittels der Lüftungsanlage, die mit Hilfe einer Steuereinrichtung geregelt wird, über eine verschließbare Zuluftöffnung Umgebungsluft ansaugt und über eine Abluftöffnung ein Teil des Gasgemisches aus dem Raum abgeblasen wird, wenn der gemessene Sauerstoffgehalt einen Grenzwert unterschreitet, wobei ein Volumen der angesaugten Umgebungsluft nicht geringer als ein Volumen des abgeblasenen Teils des Gasgemisches ist, so daß in dem Raum ein erhöhter Innendruck im Vergleich zu dem Umgebungsluftdruck erhalten bleibt. Diese Ausführungsform ermöglicht es, den Sauerstoffgehalt in dem Raum oberhalb eines Grenzwertes zu halten. Sollten Personen, die sich in dem Raum körperlich betätigen, so viel Sauerstoff "verbraucht" haben, daß der Sauerstoffgehalt unter den Grenzwert abgefallen ist, wird Umgebungsluft zugeführt, die einen natürlichen Sauerstoffgehalt von etwa 21 % aufweist. Zusätzlich kann ein "verbrauchter" Teil des Gasgemisches aus dem Raum abgeblasen werden, wobei das Volumen der angesaugten Umgebungsluft nicht geringer als das Volumen des abgeblasenen Teils des Gasgemisches ist, was sicherstellt, daß ein erhöhter Innendruck im Vergleich zu dem Umgebungsluftdruck erhalten bleibt. Hierdurch wird auf einfache Weise erreicht, daß in dem Raum ständig ein ausreichender Sauerstoffgehalt zur Verfügung steht, so daß für in dem Raum befindliche Personen eine Unterversorgung mit Sauerstoff ausgeschlossen ist.
- Eine Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, daß das Einbringen des sauerstofffreien Gases und/oder des Sauerstoff enthaltenden Gasgemisches über ein verschließbares Ventil erfolgt, dessen Öffnen und Schließen mittels der Steuereinrichtung gesteuert wird. Diese Ausführungsform ermöglicht es, das Verfahren weiter zu automatisieren.
- Eine bevorzugte Fortbildung des Verfahrens sieht vor, daß CO2 mittels einer CO2-Absorptionsvorrichtung aus dem Gasgemisch in dem Raum absorbiert wird. So wird sichergestellt, daß sich in dem Raum keine gesundheitsschädliche Kohlendioxidkonzentration aufbauen kann.
- Eine zweckmäßige Ausführungsform des Verfahrens kann vorsehen, daß ein CO2-Anteil in dem Gasgemisch mittels einer CO2-Meßeinrichtung ermittelt wird und die CO-2 Absorptionsvorrichtung in Abhängigkeit von dem ermittelten CO2-Anteil zu- oder abgeschaltet wird. Diese zweckmäßige Ausführungsform sorgt dafür, daß die Absorptionsvorrichtung nur dann betrieben wird, wenn auch ein erhöhter CO2-Anteil in dem Gasgemisch festgestellt worden ist. Somit wird ein unnötiger Energie- und/oder Ressourcenverbrauch vermieden.
- Eine weitere Fortbildung des Verfahrens sieht vor, daß CO2 mittels der CO2-Absorptionsvorrichtung in Sauerstoff umgewandelt wird, der an das Gasgemisch in dem Raum abgegeben wird. Hierdurch wird der Umfang des Gasaustausches zwischen dem Gasgemisch in dem Raum und der Umgebungsluft zum Aufrechterhalten eines minimalen Sauerstoffgehalts verringert.
- Eine zweckmäßige Fortbildung besteht darin, daß in dem Raum eine Raumtemperatur mit Hilfe eines Temperaturmeßfühlers gemessen wird und die Raumtemperatur mittels eines Kälte-/Wärme-Registers reguliert wird. Somit kann in dem Raum eine angenehme Temperatur für die sich in dem Raum aushaltenden Personen gewährleistet werden.
- Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, daß ein Feuchtigkeitsanteil in dem Gasgemisch mittels eine Feuchtigkeitsmeßfühlers bestimmt wird und dem Gasgemisch eine Feuchtigkeit mittels einer Feuchtigkeitsreguliervorrichtung in Abhängigkeit von dem bestimmten Feuchtigkeitsanteil zugefügt oder entzogen wird. Hierdurch wird eine optimale Einstellung eines Raumklimas ermöglicht.
- Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorsehen, daß der Raum eine verschließbare Öffnung, insbesondere eine Tür zum Betreten des Raums umfaßt. Hierdurch wird gewährleistet, daß Personen leicht in den Raum gelangen können.
- Eine andere zweckmäßige Ausführungsform der Vorrichtung weist eine Stickstofferzeugungsvorrichtung zum Extrahieren von Stickstoff aus einer Umgebungsluft des Raums auf. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß der Raum unabhängig von einer Zulieferung mit einem Stickstoffgas und/oder einem Stickstoff/Sauerstoffgasgemisch mit verringertem Sauerstoffgehalt gegenüber dem Sauerstoffgehalt der Umgebungsluft des Raums betrieben werden kann.
- Eine andere zweckmäßige Fortbildung der Vorrichtung umfaßt einen Tank zum Aufbewahren des sauerstofffreien Gases oder des Sauerstoff enthaltenden Gasgemisches, wobei das Sauerstofffreie Gas oder das Sauerstoff enthaltende Gasgemisch in flüssiger und/oder gasförmiger Phase in dem Tank vorliegen. Es ist vorteilhaft, das zum Betreiben der Vorrichtung benötigte sauerstofffreie Gas oder das Sauerstoff enthaltende Gasgemisch in einem Tank zu speichern. Insbesondere ist es vorteilhaft, das sauerstofffreie Gas oder das Sauerstoff enthaltende Gasgemisch in einer flüssigen Phase in dem Tank zu speichern, da dieses raumsparend ist.
- Eine weitere Fortbildung der Vorrichtung umfaßt eine an dem Raum angeordnete Schleuse, die die veschließbare Öffnung umfaßt, zum Vermeiden eines Gasaustausches beim Betreten und Verlassen des Raums. Die Schleuse stellt sicher, daß ein Gasaustausch zwischen der Umgebungsluft und dem Gasgemisch in dem Raum beim Betreten und Verlassen des Raums minimiert wird.
- Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung sieht vor, daß die Lüftungsanlage das Gasgemisch über einen oder mehrere an einer Decke des Raums angeordnete Lüftungsschächte ansaugt und über einen oder mehrere andere an der Decke des Raums angeordnete Lüftungsschächte in den Raum einbläst, um das Gasgemisch umzuwälzen, ohne in dem Raum einen Wind auszubilden. Diese Ausgestaltung der Lüftungsanlage führt dazu, daß in dem Raum eine möglichst große Homogenität des Gasgemisches erreicht wird, ohne daß sich eine windartige Luftströmung in dem Raum ausbildet.
- Eine vorteilhafte Fortbildung der Vorrichtung sieht eine Meßvorrichtung zum Messen des Sauerstoffgehalts, eine verschließbare Zuluftöffnung der Lüftungsanlage zum Ansaugen von Umgebungsluft und eine verschließbare Abluftöffnung der Lüftungsanlage zum Abblasen eines Teils des Gasgemisches aus dem Raum in die Umgebungsluft und eine Steuereinrichtung vor, die mit der Meßeinrichtung, dem verschließbaren Ventil, der verschließbaren Zuluftöffnung und der verschließbaren Abluftöffnung verbunden ist und das Einbringen des sauerstofffreien Gases und/oder des Sauerstoff enthaltenden Gasgemisches und das Ansaugen der Umgebungsluft sowie das Abblasen des Teils des Gasgemisches in Abhängigkeit von Meßwerten der Meßvorrichtung steuern kann, wobei ein Volumen der angesaugten Umgebungsluft nicht geringer als ein Volumen des abgeblasenen Teils des Gasgemisches ist, so daß in dem Raum ein erhöhter Innendruck im Vergleich zu dem Umgebungsluftdruck erhalten bleibt. Diese Vorrichtung ermöglicht es, den Raum vollautomatisch zu betreiben.
- Eine andere Weiterbildung der Vorrichtung umfaßt eine CO2-Absorptionsvorrichtung, die CO2 aus dem Gasgemisch absorbiert. Diese Vorrichtung kann CO2, das von in dem Raum befindlichen Personen ausgeatmet wird aus dem Gasgemisch entfernen. Hierdurch wird eine gesundheitsgefährdende CO2-Konzentration in dem Gasgemisch vermieden.
- Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung weist eine CO2-Meßeinrichtung zum Ermitteln eines CO2-Anteils in dem Gasgemisch auf, wobei die CO2-Absorptionsvorrichtung in Abhängigkeit von dem ermittelten CO2-Anteil zu- oder abgeschaltet werden kann. Diese Vorrichtung stellt sicher, daß die CO2-Absorptionsvorrichtung nur dann Energie und/oder Ressourcen verbraucht, wenn der CO2-Anteil in dem Gasgemisch oberhalb eines Grenzwertes liegt.
- Eine weitere Fortbildung der Vorrichtung sieht vor, daß die CO2-Absorptionsvorrichtung ein lebender Organismus, insbesondere eine Pflanze ist. Diese Absorptionsvorrichtung wird aus ökologischen Gesichtspunkten bevorzugt, da sie keine Energie verbraucht. Gleichzeitig absorbiert die Pflanze Gerüche, Ausdünstungen und Geruchspartikel aus der Raumluft.
- Es ist ferner zweckmäßig, einen Temperaturmeßfühler zum Messen einer Raumtemperatur in dem Raum und ein in Abhängigkeit der gemessenen Raumtemperatur geregeltes Kälte-/Wärmeregister zum Erhöhen und Senken der Raumtemperatur vorzusehen. Somit ist es möglich, die Raumtemperatur in dem Raum zu regeln.
- Eine andere Ausführungsform der Erfindung umfaßt einen Feuchtigkeitsmeßfühler zum Bestimmen eines Feuchtigkeitsanteils in dem Gasgemisch in dem Raum und eine Feuchtigkeitsreguliervorrichtung zum Zufügen oder Entziehen von Feuchtigkeit in Abhängigkeit von dem bestimmten Feuchtigkeitsanteil. Diese Ausführungsform der Erfindung ermöglicht es ein gewünschtes Raumklima herzustellen. Insbesondere besitzt diese Ausführungsform die Fähigkeit, Feuchtigkeit, die dem Gasgemisch beispielsweise durch die Atmung und die Transpiration der Personen in dem Raum zugefügte wird, dem Gasgemisch zu entziehen, um ein angenehmes Raumklima zu schaffen.
- Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
-
1 eine schematische Skizze eines Sport-Übungraums; und -
2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Sport-/Übungsraums. -
1 zeigt einen geschlossenen Raum1 , der vorzugsweise ein Sport-/Übungs-/Rehabilitationsraum ist. Der Raum1 weist eine Öffnung2 auf, die eine Tür zu einer Schleuse3 ist. Die Schleuse3 umfaßt einen geschlossenen Raum und weist eine weitere Tür4 auf. Der Raum1 umfaßt zusätzlich Fenster5 , so daß es möglich ist, Personen in dem Raum1 zu beobachten. Darüber hinaus weist der Raum1 einen Notausgang6 auf. Der Raum1 ist so abgedichtet und gestaltet, daß in einem geschlossenen Zustand keine nennenswerten Mengen eines in dem Raum1 enthaltenen Gasgemisches entweichen. - Personen, die den Raum
1 betreten wollen, öffnen zunächst die Tür4 der Schleuse3 und betreten die Schleuse3 . Nachdem die Tür4 geschlossen ist, kann die Öffnung2 , die vorzugsweise ebenfalls eine Tür ist, geöffnet werden und in den Raum1 eingetreten werden. Anschließend wird die Öffnung2 wieder verschlossen. - An einer Decke
7 ist eine Lüftungsanlage8 angeordnet. Die Lüftungsanlage8 umfaßt einen Luftkanal9 und einen weiteren Luftkanal10 , die im Bereich eines rechten und eines linken Rands der Decke7 angeordnet sind. Der Luftkanal9 und der weitere Luftkanal10 sind mit einem zentralen Luftkanal11 über Verbindungsluftkanäle12 verbunden. Die Lüftungsanlage8 umfaßt Mittel (nicht dargestellt), insbesondere Ventilatoren, zum Bewegen/Umwälzen des Gasgemisches in dem Raum1 . - Über eine Rohrleitung
13 können ein sauerstofffreies Gas und/oder ein Sauerstoff enthaltendes Gasgemisch, dessen Sauerstoffgehalt geringer als ein angestrebter Sauerstoffgehalt in dem Raum ist, zu einem Ventil14 gleitet werden, das an dem zentralen Luftkanal11 angebracht ist. Die Lüftungsanlage8 umfaßt ferner eine verschließbare Zuluftöffnung15 und eine verschließbare Abluftöffnung16 . Der Raum weist eine Meßvorrichtung17 zum Messen eines Sauerstoffgehalts des Gasgemisches auf. Die Meßvorrichtung17 ist mit einer Steuereinrichtung18 verbunden. Die Steuereinrichtung18 steuert das Öffnen und Schließen des Ventils14 , das Öffnen und Schließen der verschließbaren Zuluftöffnung15 und das Öffnen und Schließen der verschließbaren Abluftöffnung16 . - Ferner ist in dem Raum ein Temperaturfühler
19 vorgesehen. Der Temperaturmeßfühler19 ist mit einem Kälte-/Wärmeregister20 verbunden. Das Kälte-/Wärmeregister20 kann die Temperatur des Gasgemisches erhöhen oder senken. Alternativ kann das Kälte- /Wärmeregister über die Steuereinrichtung18 geregelt werden. Dann ist es zweckmäßig, den Temperaturmeßfühler mit der Steuereinrichtung18 zu verbinden. - In dem Raum
1 befindet sich eine CO2-Absorptionsvorrichtung21 . Die Absorptionsvorrichtung21 absorbiert Kohlendioxid aus dem Gasgemisch in dem Raum. Die CO2-Absorptionsvorrichtung21 kann so gestaltet sein, daß CO2 in Sauerstoff aufgespalten wird und dieser an das Gasgemisch in dem Raum1 abgeben wird. In dem Raum1 ist zusätzlich eine CO2-Meßeinrichtung22 zum Ermitteln eines CO2-Anteils in dem Gasgemisch vorgesehen. Die CO2-Meßeinrichtung22 ist mit der CO2-Absorptionsvorrichtung21 verbunden. So ist es möglich, die CO2-Absorptionsvorrichtung nur zu betreiben, wenn CO2 in dem Gasgemisch festgestellt wird. - In dem Raum
1 ist ein Feuchtigkeitsmeßfühler22 angeordnet, der mit einer Feuchtigkeitsreguliervorrichtung24 verbunden ist. Die Feuchtigkeitsreguliervorrichtung24 kann dem Gasgemisch in dem Raum1 in Abhängigkeit von einem gemessenen Feuchtigkeitsanteil Feuchtigkeit hinzufügen oder entziehen. Die Feuchtigkeitsreguliervorrichtung24 kann in dem zentralen Luftkanal11 angeordnet sein. -
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Regeln des Sauerstoffgehalts in dem Raum1 . Identische Merkmale in den1 und2 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der Anordnung nach2 sind die Meßvorrichtung17 zum Messen des Sauerstoffgehalts, der Temperaturmeßfühler19 , die CO2-Meßeinrichtung22 und der Feuchtigkeitsmeßfühler23 jeweils mit der Steuereinrichtung18 verknüpft. Diese steuert die Feuchtigkeitsreguliervorrichtung24 und die CO2-Absorptionsvorrichtung21 , das Kälte-/Wärmeregister20 , das Ventil14 sowie die verschließbare Zuluftöffnung15 und die verschließbare Abluftöffnung16 . Die Lüftungsanlage8 umfaßt bei der Anordnung nach2 den zentralen Luftkanal11 sowie den Luftkanal9 und den weiteren Luftkanal10 , das Ventil14 , das Kälte-/Wärme-Register20 und die verschließbaren Zuluft- und Abluftöffnungen15 ,16 . - Das sauerstofffreie Gas wird in einer Stickstofferzeugungsvorrichtung
28 "hergestellt", die Stickstoff auf der Umgebungsluft extrahiert. Das Stickstoffgas wird über eine Leitung27 in einen Tank25 geleitet. In dem Tank25 kann das Stickstoffgas in flüssiger oder gasförmiger Phase gespeichert werden. Über die Rohrleitung13 wird Stickstoff dem Ventil14 zugeführt. - Im folgenden wird das Verfahren zum Regeln des Sauerstoffgehalts anhand von
2 beschrieben. Über die Rohrleitung13 und das Ventil14 wird etwa in der Mitte des zentralen Luftkanals11 ein sauerstofffreies Gas, insbesondere Stickstoff, und/oder ein Sauerstoff enthaltendes Gasgemisch, insbesondere ein Stickstoff/Sauerstoffgemisch, eingebracht. In der Lüftungsanlage8 werden das eingebrachte sauerstofffreie und/oder das Sauerstoff enthaltende Gasgemisch mit dem Gasgemisch in dem Raum1 durchmischt. Die Lüftungsanlage8 saugt das Gasgemisch über den Luftkanal9 ein und gibt das durchmischte Gasgemisch über den weiteren Luftkanal10 in den Raum1 ab. Durch das Einbringen des sauerstofffreien Gases und/oder des Sauerstoff enthaltenden Gasgemisches wird im Inneren des Raums1 ein erhöhter Innendruck im Vergleich zu einem Umgebungsluftdruck des Raums1 erzeugt. Das Durchmischen erflogt bei dem erhöhten Innendruck. - Durch das Einbringen des sauerstofffreien Gases und/oder des Sauerstoff enthaltenden Gasgemisches, dessen Sauerstoffgehalt geringer als ein vorgegebener Sauerstoffgehalt ist, wird der Sauerstoffgehalt des Gasgemisches in dem Raum
1 abgesenkt. Die Meßvorrichtung17 mißt den Sauerstoffgehalt des Gasgemisches. Der Meßwert wird an die Steuereinrichtung18 übermittelt. Sobald die Steuereinrichtung18 feststellt, daß der vorgegebene Sauerstoffgehalt von ≤ 21 %, beispielsweise etwa 14 % bis 16 %, erreicht ist, wird das Ventil14 geschlossen. Das Umwälzen des Gasgemisches mittels der Lüftungsanlage8 wird fortgesetzt. Vorteilhafterweise wird ein Gasvolumen pro Stunde umgewälzt, das einem mehrfachen des Volumens des Raums1 , vorzugsweise dem 12- bis 13-fachen des Volumens des Raums1 , entspricht. - Die Personen in dem Raum atmen das Gasgemisch ein und verbrauchen einen Teil des darin enthaltenen Sauerstoffs, wenn sie sich in dem Raum sportlich betätigen. Beim Ausatmen ist das Gasgemisch mit Kohlendioxid und Feuchtigkeit angereichert. Eine CO2-Meßeinrichtung ermittelt einen CO2-Anteil in dem Gasgemisch. Wird von der CO2-Meßeinrichtung
22 CO2 in dem Gasgemisch festgestellt, so wird die CO2-Absorptionsvorrichtung21 zugeschaltet. Die CO2-Absorptionsvorrichtung21 absorbiert CO2 aus dem Gasgemisch. Die CO2-Absoptionsvorrichtung21 kann so ausgestaltet sein, daß sie CO2 absorbiert und in Sauerstoff aufspaltet und den Sauerstoff an das Gasgemisch abgibt. Stellt die CO2-Meßeinrichtung einen CO2-Anteil fest, der oberhalb eines Grenzwertes liegt, so wird ein Alarmsignal erzeugt. Bevorzugt absorbiert die CO2-Absorptionsvorrichtung21 CO2 im Rahmen eines Kreislaufverfahrens, wobei eine chemische Absorption in einem Spezial-Kalk-Filterbett genutzt wird. - Die Meßvorrichtung
17 , die den Sauerstoffgehalt des Gasgemisches mißt, ist mit der Steuereinrichtung18 verbunden. Sinkt der Sauerstoffanteil in dem Gasgemisch unter einen Grenzwert, so bewirkt die Steuereinrichtung18 , daß die verschließbare Zuluftöffnung15 geöffnet wird. Über die Lüftungsanlage8 wird so Umgebungsluft des Raums1 angesaugt. Gleichzeitig oder zeitversetzt wird über die verschließbare Abluftöffnung16 ein Teil des Gasgemisches aus dem Raum1 abgeblasen, wobei das Volumen des Teils des Gasgemisches, das abgeblasen wird, nicht größer als das Volumen der angesaugten Umgebungsluft ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß der in dem Raum1 herrschende Innendruck aufrechterhalten wird, der gegenüber dem Umgebungsluftdruck erhöht ist. Hat der Sauerstoffgehalt den Grenzwert wieder überschritten, so wird das Ansaugen und das Abblasen beendet. - Ein Temperaturmeßfühler
19 mißt die Raumtemperatur in dem Raum1 . In Abhängigkeit von der Raumtemperatur wird ein Kälte-/Wärmeregister20 gesteuert, das die Temperatur des Gasgemisches erhöht oder erniedrigt. - Ein Feuchtigkeitsmeßfühler
23 bestimmt den Feuchtigkeitsanteil in dem Gasgemisch. In Abhängigkeit von dem bestimmten Feuchtigkeitsanteil wird die Feuchtigkeitsreguliervorrichtung24 verwendet, um dem Gasgemisch Feuchtigkeit zuzufügen oder zu entziehen. - Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden sämtliche Abläufe zentral von der Steuereinrichtung
18 geregelt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß die Steuereinrichtung18 nur das Einbringen des sauerstofffreien Gases und des Sauerstoff enthaltenden Gasgemisches, das Ansaugen von Umgebungsluft und das Abblasen eines Teils des Gasgemisches sowie das Umwälzen des Gasgemisches in dem Raum1 steuert. - Zusätzlich zu den hier beschriebenen Vorrichtungen kann der Raum
1 zusätzliche Meßeinrichtungen umfassen, die beispielsweise den Sauerstoffgehalt, den Kohlendioxidgehalt, einen Kohlenmonoxidgehalt überwachen und beim Über- oder Unterschreiten eines jeweiligen Grenzwertes ein weiteres Alarmsignal in und/oder außerhalb des Raums erzeugen. Das weitere Alarmsignal kann sowohl optisch als auch akustisch sein. - Dadurch daß der Sauerstoffgehalt und der Kohlendioxidanteil ständig überwacht werden, kann das Verfahren vollautomatisch ausgeführt werden.
- Eine vorteilhafte Ausführungsform der Kohlendioxidabsorptionsvorrichtung kann ein Kohlendioxid absorbierender und Sauerstoff abgebender Organismus sein, insbesondere eine Pflanze. Es wird angemerkt, daß das Durchmischen des Gasgemisches mit dem Sauerstofffreien Gas oder dem Sauerstoff enthaltenden Gasgemisch bei einem Innendruck stattfindet, der gegenüber dem Umgebungsdruck erhöht ist. Hierfür ist Voraussetzung, daß der Raum so gedichtet ist, daß der Innendruck über einen längeren Zeitraum aufrecht erhalten bleibt, ohne daß Gas in den Raum zugeführt wird.
- Alle ermittelten Meßdaten für den Sauerstoffgehalt, den CO2-Anteil, die Raumtemperatur und die Feuchtigkeit des Gasgemisches werden gut ablesbar in dem Raum angezeigt. So ist für die Personen, die sich in dem Raum aushalten eine zusätzliche Überwachungsmöglichkeit gegeben. Zusätzlich kann Aufsichtspersonal durch die Fenster
5 (vgl.1 ) die Meßwerte ebenfalls ablesen. Zusätzlich können die Meßdaten als elektronische Signale für eine Weiterverarbeitung und Überwachung zur Verfügung gestellt werden, beispielsweise in einem außerhalb des Raums1 angeordneten Fernbedienungsvorrichtung (nicht dargestellt), die über eine Anzeige verfügt und in einem Kontrollraum angeordnet werden kann. - Die Erfindung zeichnet sich gegenüber herkömmlichen Verfahren dadurch aus, daß durch ein Zusammenwirken der in dem Raum befindlichen Personen und Absorptionsanlagen, die vor zugsweise Pflanzen umfassen, eine gewünschte Qualität des Gasgemisches bei einem geringstmöglichen Energieeinsatz erhalten wird.
- Der Raum
1 , in welchem der Sauerstoffgehalt in der beschriebenen Weise einstellbar und regulierbar ist, kann als Sport-, Übungs- und/oder Rehabilitationsraum genutzt werden. - Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.
Claims (23)
- Verfahren zum Regeln eines Sauerstoffgehalts in einem geschlossenen Raum (
1 ), insbesondere einem Sport-/Übungsraum, bei dem in ein in dem Raum (1 ) enthaltenes Gasgemisch ein sauerstofffreies Gas, insbesondere Stickstoff, und/oder ein Sauerstoff enthaltendes Gasgemisch, insbesondere ein Stickstoff/Sauerstoffgemisch, eingebracht und mit dem Gasgemisch durchmischt wird, um in dem Gasgemisch einen vorgegebenen Sauerstoffgehalt von ≤ 21 % zu erzeugen, wodurch eine Atmosphäre auf einer bestimmten Höhe über Meeresniveau simuliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchmischen des Gasgemisches mit dem eingebrachten sauerstofffreien Gas und/oder dem eingebrachten Sauerstoff enthaltenden Gasgemisch mittels einer Lüftungsanlage (8 ) bei einem im Vergleich zu einem Umgebungsluftdruck des Raums (1 ) erhöhten Innendruck ausgeführt wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüftungsanlage (
8 ) das Gasgemisch in einem Umluftverfahren in dem Raum (1 ) umwälzt. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüftungsanlage (
8 ) pro Stunde ein Gasvolumen umwälzt, das einem mehrfachen, insbesondere einem 12- bis 13-fachen, eines Innenvolumens des Raums (1 ) entspricht. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt des Gasgemisches mit Hilfe einer Meßvorrichtung (
17 ) gemessen wird und mittels der Lüftungsanlage (8 ), die mit Hilfe einer Steuereinrichtung (18 ) geregelt wird, über eine verschließbare Zuluftöffnung (15 ) Umgebungsluft angesaugt und über eine Abluftöffnung (16 ) ein Teil des Gasgemisches aus dem Raum (1 ) abgeblasen wird, wenn der gemessene Sauerstoffgehalt einen Grenzwert unterschreitet, wobei ein Volumen der angesaugten Umgebungsluft nicht geringer als ein Volumen des abgeblasenen Teils des Gasgemisches ist, so daß in dem Raum (1 ) ein erhöhter Innendruck im Vergleich zu dem Umgebungsluftdruck erhalten bleibt. - Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbringen des sauerstofffreien Gases und/oder des Sauerstoff enthaltenden Gasgemisches über ein verschließbares Ventil (
14 ) erfolgt, dessen Öffnen und Schließen mittels der Steuereinrichtung (18 } gesteuert wird. - Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß CO2 mittels einer CO2-Absorptionsvorrichtung (
21 ) aus dem Gasgemisch in dem Raum (1 ) absorbiert wird. - Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein CO2-Anteil in dem Gasgemisch mittels einer CO2-Meßeinrichtung (
22 ) ermittelt wird und die CO2-Absorptionsvorrichtung (21 ) in Abhängigkeit von dem ermittelten CO2-Anteil zu- oder abgeschaltet wird. - Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch v, daß CO2 mittels der CO2-Absorptionsvorrichtung (
21 ) in Sauerstoff umgewandelt wird, der an das Gasgemisch in dem Raum (1 ) abgegeben wird. - Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raum (
1 ) eine Raumtemperatur mit Hilfe eines Temperaturmeßfühlers (19 ) gemessen wird und die Raumtemperatur mittels eines Kälte/Wärme-Registers (20 ) reguliert wird. - Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Feuchtigkeitsanteil in dem Gasgemisch mittels eines Feuchtigkeitsmeßfühlers (
23 ) bestimmt wird und dem Gasgemisch eine Feuchtigkeit mittels einer Feuchtigkeitsreguliervorrichtung (24 ) in Abhängigkeit von dem bestimmten Feuchtigkeitsanteil zugefügt oder entzogen wird. - Vorrichtung zum Regeln eines Sauerstoffgehalts in einem Gasgemisch, das in einem geschlossenen Raum (
1 ), insbesondere einem Sport-/Übungsraum enthalten ist, mit einem verschließbaren Einlaß zum Einbringen eines sauerstofffreien Gases, insbesondere Stickstoff, und/oder eines Sauerstoff enthaltenden Gasgemisches, insbesondere eines Stickstoff/Sauerstoffgemisches, und einer Lüftungsanlage (8 ) zum Durchmischen des Gasgemisches mit dem eingebrachten sauerstofffreien Gas und/oder dem eingebrachten Sauerstoff enthaltenden Gasgemisch, um einen vorbestimmten Sauerstoffgehalt von ≤ 21 % zu erzeugen, wodurch eine Atmosphäre auf einer bestimmten Höhe über Meeresniveau simuliert werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (1 ) so abgedichtet ist, daß das Durchmischen mit Hilfe der Lüftungsanlage (8 ) bei einem im Vergleich zu einem Umgebungsluftdruck des Raums (1 ) erhöhten Innendruck ausgeführt werden kann. - Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (
1 ) eine verschließbare Öffnung (2 ), insbesondere eine Tür, zum Betreten des Raums (1 ) umfaßt. - Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch eine Stickstofferzeugungsvorrichtung (
28 ) zum Extrahieren von Stickstoff aus einer Umgebungsluft des Raums (1 ). - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch einen Tank (
25 ), zum Aufbewahren des sauerstofffreien Gases oder des Sauerstoff enthaltenden Gasgemisches, wobei das sauerstofffreie Gas oder das Sauerstoff enthaltende Gasgemisch in flüssiger und/oder gasförmiger Phase in dem Tank (25 ) vorliegen. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch eine an dem Raum (
1 ) angeordnete Schleuse (3 ), die die verschließbare Öffnung (2 ) umfaßt, zum Vermeiden eines Gasaustausches beim Betreten und Verlassen des Raums (1 ). - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüftungsanlage (
8 ) das Gasgemisch über einen oder mehrere an einer Decke (7 ) des Raums (1 ) angeordnete Lüftungsschächte (9 ) ansaugt und über einen oder mehrere andere an der Decke (7 ) des Raums (1 ) angeordnete Lüftungsschächte (10 ) in den Raum (1 ) einbläst, um das Gasgemisch umzuwälzen, ohne in dem Raum (1 ) einen Wind auszubilden. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüftungsanlage (
8 ) ausgeführt ist, um ein Gasvolumen, das einem mehrfachen, insbesondere etwa einem 12- bis 13-fachen, eines Innenvolumens des Raums (1 ) entspricht, pro Stunde umzuwälzen. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, gekennzeichnet durch eine Meßvorrichtung (
17 ) zum Messen des Sauerstoffgehalts, eine verschließbare Zuluftöffnung (15 ) der Lüftungsanlage (8 ) zum Ansaugen von Umgebungsluft und eine verschließbare Abluftöffnung (16 ) der Lüftungsanlage (8 ) zum Abblasen eines Teils des Gasgemisches aus dem Raum (1 ) in die Umgebungsluft und eine Steuereinrichtung (18 ), die mit der Meßvorrichtung (17 ), dem verschließbaren Ventil (14 ), der verschließbaren Zuluftöffnung (15 ) und der verschließbaren Abluftöffnung (16 ) verbunden ist und das Einbringen des sauerstofffreien Gases und/oder des Sauerstoffenthaltenden Gasgemisches und das Ansaugen der Umgebungsluft sowie das Abblasen des Teils des Gasgemisches in Abhängigkeit von Meßwerten der Meßvorrichtung (17 ) steuern kann, wobei ein Volumen der angesaugten Umgebungsluft nicht geringer als ein Volumen des abgeblasenen Teils des Gasgemisches ist, so daß in dem Raum (1 ) ein erhöhter Innendruck im Vergleich zu dem Umgebungsluftdruck erhalten bleibt. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, gekennzeichnet durch eine CO2-Absorptionsvorrichtung (
21 ), die CO2 aus dem Gasgemisch in dem Raum (1 ) absorbiert. - Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine CO2-Meßeinrichtung (
22 ) zum Ermitteln eines CO2-Anteils in dem Gasgemisch in dem Raum (1 ), wobei die CO2-Absorptionsvorrichtung (21 ) in Abhängigkeit von dem ermittelten CO2-Anteil zu- oder abgeschaltet werden kann. - Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die CO2-Absorptionsvorrichtung (
21 ) ein lebender Organismus, insbesondere eine Pflanze ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 21, gekennzeichnet durch einen Temperaturmeßfühler (
19 ) zum Messen einer Raumtemperatur in dem Raum (1 ) und ein in Abhängigkeit von der gemessenen Raumtemperatur geregeltes Kälte/Wärme-Register (20 ) zum Erhöhen und Senken der Raumtemperatur. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 22, gekennzeichnet durch einen Feuchtigkeitsmeßfühler (
23 ) zum Bestimmen eines Feuchtigkeitsanteils in dem Gasgemisch in dem Raum (1 ) und eine Feuchtigkeitsreguliervorrichtung (24 ) zum Zufügen oder Entzeihen von Feuchtigkeit in Abhängigkeit von dem bestimmten Feuchtigkeitsanteil.
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