DE10261809C5

DE10261809C5 - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Sauerstoffgehalts in einem geschlossenen Raum

Info

Publication number: DE10261809C5
Application number: DE10261809A
Authority: DE
Inventors: Richard Henninger
Original assignee: Henninger Richard Dipl-Kaufm
Current assignee: Henninger Richard Dipl-Kaufm
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2009-11-19
Anticipated expiration: 2022-12-20
Also published as: DE10261809B4; DE10261809A1

Abstract

Verfahren zum Regeln des Sauerstoffgehalts in einem geschlossenen Raum (1), insbesondere einem Sport-/Übungsraum, bei dem:
– ein in dem Raum (1) enthaltenes Gasgemisch mit einer in dem Raum (1) angeordneten Lüftungsanlage (8), die mit Hilfe einer Steuereinrichtung (18) geregelt wird, umgewälzt wird,
– in die Lüftungsanlage (8) ein sauerstofffreies Gas und/oder ein Sauerstoff enthaltendes Gasgemisch eingebracht und in der Lüftungsanlage (8) in dem Raum (1) mit dem Gasgemisch aus dem Raum (1) durchmischt wird, um in dem Gasgemisch einen vorgegebenen Sauerstoffgehalt von < 21% zu erzeugen und somit in dem Raum (1) eine Atmosphäre auf einer bestimmten Höhe über Meeresniveau zu simulieren,
– die Zufuhr des sauerstofffreien Gases und/oder des Sauerstoff enthaltenden Gasgemisches geschlossen wird, sobald der vorgegebene Sauerstoffgehalt erreicht wird,
– das Durchmischen des Gasgemisches mit dem eingebrachten sauerstofffreien Gas und/oder dem eingebrachten Sauerstoff enthaltenden Gasgemisch mittels der Lüftungsanlage (8) in dem Raum (1) bei...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln des 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.
Aus dem Dokument WO 97/03631 A1 sind ebenfalls eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Regulieren eines Sauerstoffgehalts von Luft in einem abgeschlossenen Raum bekannt, welcher für Übungs- oder Therapiezwecke nutzbar ist. Hierbei wird Frischluft über Öffnungen in den Raum eingesaugt. In dem Raum können Überdruck- oder Unterdruckbedingungen eingestellt werden. Um das von Personen in dem Raum ausgeatmete Kohlendioxid aus dem Raum abzuführen, ist eine tiefliegende Einlaßöffnung vorgesehen, durch die das Kohlendioxid abgesaugt wird, was in dem Raum aufgrund seiner höheren Dichte absinkt.
In dem Dokument US 5,964,222 A ist ein Zeltsystem beschrieben, in dessen Innenraum ein Sauerstoffgehalt von vorzugsweise 11–15% eingestellt werden kann. Zusätzlich zur Regelung des Sauerstoffgehalts kann vorgesehen sein, eine Klimaeinrichtung zur Beeinflussung der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit im Zeltinneren zu verwenden.
In dem Dokument AT 135813 B ist eine luftdicht abgeschlossene Heilstätte beschrieben, die über einen Raum verfügt, in dem je nach Bedarf ein Unter- oder ein Überdruck erzeugt werden kann. Die dem Raum zugeführte Luft kann hinsichtlich Druck, Sauerstoffgehalt, Feuchtigkeit, Bestrahlungsart, Temperatur oder dergleichen geregelt werden, um in dem Raum eine gewünschte Luftzusammensetzung einzustellen. Auf diese Weise können klimatische Verhältnisse eines Höhenluftkurorts künstlich geschaffen werden.
Aus dem Dokument US 3,565,072 A ist eine Vorrichtung zum Ausbilden einer kontrollierten Atmosphäre in einer geschlossenen Kammer bekannt. Bei der geschlossenen Kammer kann es sich beispielsweise um ein Zelt handeln, welches über ein Krankenbett gestülpt wird. Die in dem Zelt eingebrachte Luft wird hinsichtlich ihrer Temperatur und Feuchtigkeit gesteuert.
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 Umgebungsluft 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 des 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 Vorrich tung 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 Umgebungsluftdruck des Raums erhöhten Innendruck ausgeführt werden kann.
Es sind 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 vorgesehen, 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.
Der Sauerstoffgehalt des Gasgemisches wird mit Hilfe der Meßvorrichtung gemessen und wird 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 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.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß in dem Raum nicht kontinuierlich Gas oder ein 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.
Die Lüftungsanlage wälzt das Gasgemisch in einem Umluftverfahren in dem Raum um. Hierdurch wird ein Ausbilden von Gasschichten in dem Raum verhindert, die einen unterschiedlich hohen Sauerstoffgehalt und/oder Kohlendioxidgehalt (CO₂) aufweisen.
Die Lüftungsanlage saugt das Gasgemisch über einen oder mehrere an einer Decke des Raums angeordnete Lüftungsschächte an und bläst es über einen oder mehrere andere an der Decke des Raums angeordnete Lüftungsschächte in den Raum ein, 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 andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß mit der Lüftungsanlage pro Stunde ein Gasvolumen, das einem mehrfachen, insbesondere einem 12- bis 13-fachen eines Innenvolumens des Raums entspricht, umgewälzt wird. Mittels des Umwälzens des Gasgemisches in dem Raum wird eine Homogenität des Gasgemisches erreicht.
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 CO₂-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 die 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 aufhaltenden Personen gewährleistet werden.
Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, daß der Feuchtigkeitsanteil in dem Gasgemisch mittels eines Feuchtigkeitsmeßfühlers bestimmt und dem Gasgemisch 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 die verschließbare Öffnung 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 der 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 verschließbare Öffnung umfaßt. 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 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 der 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 des 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-/Übungsraums; und
2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Sport-/Übungsraums.
1 zeigt einen geschlossenen Raum 1, der vorzugsweise ein Sport-/Übungs/Rehabilitationsraum ist. Der Raum 1 weist eine Öffnung 2 auf, die eine Tür zu einer Schleuse 3 ist. Die Schleuse 3 umfaßt einen geschlossenen Raum und weist eine weitere Tür 4 auf. Der Raum 1 umfaßt zusätzlich Fenster 5, so daß es möglich ist, Personen in dem Raum 1 zu beobachten. Darüber hinaus weist der Raum 1 einen Notausgang 6 auf. Der Raum 1 ist so abgedichtet und gestaltet, daß in einem geschlossenen Zustand keine nennenswerten Mengen eines in dem Raum 1 enthaltenen Gasgemisches entweichen.
Personen, die den Raum 1 betreten wollen, öffnen zunächst die Tür 4 der Schleuse 3 und betreten die Schleuse 3. Nachdem die Tür 4 geschlossen ist, kann die Öffnung 2, die vorzugsweise ebenfalls eine Tür ist, geöffnet werden und in den Raum 1 eingetreten werden. Anschließend wird die Öffnung 2 wieder verschlossen.
An einer Decke 7 ist eine Lüftungsanlage 8 angeordnet. Die Lüftungsanlage 8 umfaßt einen Luftkanal 9 und einen weiteren Luftkanal 10, die im Bereich eines rechten und eines linken Rands der Decke 7 angeordnet sind. Der eine Luftkanal 9 und der weitere Luftkanal 10 sind mit einem zentralen Luftkanal 11 über Verbindungsluftkanäle 12 verbunden. Die Lüftungsanlage 8 umfaßt Mittel (nicht dargestellt), insbesondere Ventilatoren, zum Bewegen/Umwälzen des Gasgemisches in dem Raum 1.
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 Ventil 14 geleitet werden, das an dem zentralen Luftkanal 11 angebracht ist. Die Lüftungsanlage 8 umfaßt ferner eine verschließbare Zuluftöffnung 15 und eine verschließbare Abluftöffnung 16. Der Raum weist eine Meßvorrichtung 17 zum Messen eines Sauerstoffgehalts des Gasgemisches auf. Die Meßvorrichtung 17 ist mit einer Steuereinrichtung 18 verbunden. Die Steuereinrichtung 18 steuert das Öffnen und Schließen des Ventils 14, das Öffnen und Schließen der verschließbaren Zuluftöffnung 15 und das Öffnen und Schließen der verschließbaren Abluftöffnung 16.
Ferner ist in dem Raum ein Temperaturfühler 19 vorgesehen. Der Temperaturmeßfühler 19 ist mit einem Kälte-/Wärmeregister 20 verbunden. Das Kälte-/Wärmeregister 20 kann die Temperatur des Gasgemisches erhöhen oder senken. Alternativ kann das Kälte-/Wärmeregister über die Steuereinrichtung 18 geregelt werden. Dann ist es zweckmäßig, den Temperaturmeßfühler mit der Steuereinrichtung 18 zu verbinden.
In dem Raum 1 befindet sich eine CO₂-Absorptionsvorrichtung 21. Die Absorptionsvorrichtung 21 absorbiert Kohlendioxid aus dem Gasgemisch in dem Raum. Die CO₂-Absorptionsvorrichtung 21 kann so gestaltet sein, daß CO₂ in Sauerstoff aufgespalten wird und dieser an das Gasgemisch in dem Raum 1 abgeben wird. In dem Raum 1 ist zusätzlich eine CO₂-Meßeinrichtung 22 zum Ermitteln eines CO₂-Anteils in dem Gasgemisch vorgesehen. Die CO₂-Meßeinrichtung 22 ist mit der CO₂-Absorptionsvorrichtung 21 verbunden. So ist es möglich, die CO₂-Absorptionsvorrichtung nur zu betreiben, wenn CO₂ in dem Gasgemisch festgestellt wird.
In dem Raum 1 ist ein Feuchtigkeitsmeßfühler 23 angeordnet, der mit einer Feuchtigkeitsreguliervorrichtung 24 verbunden ist. Die Feuchtigkeitsreguliervorrichtung 24 kann dem Gasgemisch in dem Raum 1 in Abhängigkeit von einem gemessenen Feuchtigkeitsanteil Feuchtigkeit hinzufügen oder entziehen. Die Feuchtigkeitsreguliervorrichtung 24 kann in dem zentralen Luftkanal 11 angeordnet sein.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Regeln des Sauerstoffgehalts in dem Raum 1. Identische Merkmale in den 1 und 2 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der Anordnung nach 2 sind die Meßvorrichtung 17 zum Messen des Sauerstoffgehalts, der Temperaturmeßfühler 19, die CO₂-Meßeinrichtung 22 und der Feuchtigkeitsmeßfühler 23 jeweils mit der Steuereinrichtung 18 verknüpft. Diese steuert die Feuchtigkeitsreguliervorrichtung 24 und die CO₂-Absorptionsvorrichtung 21, das Kälte/Wärmeregister 20, das Ventil 14 sowie die verschließbare Zuluftöffnung 15 und die verschließbare Abluftöffnung 16. Die Lüftungsanlage 8 umfaßt bei der Anordnung nach 2 den zentralen Luftkanal 11 sowie den Luftkanal 9 und den weiteren Luftkanal 10, das Ventil 14, das Kälte-/Wärme-Register 20 und die verschließbaren Zuluft- und Abluftöffnungen 15, 16.
Das sauerstofffreie Gas wird in einer Stickstofferzeugungsvorrichtung 28 ”hergestellt”, die Stickstoff aus der Umgebungsluft extrahiert. Das Stickstoffgas wird über eine Leitung 27 in einen Tank 25 geleitet. In dem Tank 25 kann das Stickstoffgas in flüssiger oder gasförmiger Phase gespeichert werden. Über die Rohrleitung 13 wird Stickstoff dem Ventil 14 zugeführt.
Im folgenden wird das Verfahren zum Regeln des Sauerstoffgehalts anhand von 2 beschrieben. Über die Rohrleitung 13 und das Ventil 14 wird etwa in der Mitte des zentralen Luftkanals 11 ein sauerstofffreies Gas, insbesondere Stickstoff, und/oder ein Sauerstoff enthaltendes Gasgemisch, insbesondere ein Stickstoff/Sauerstoffgemisch, eingebracht. In der Lüftungsanlage 8 werden das eingebrachte sauerstofffreie und/oder das Sauerstoff enthaltende Gasgemisch mit dem Gasgemisch in dem Raum 1 durchmischt. Die Lüftungsanlage 8 saugt das Gasgemisch über den Luftkanal 9 ein und gibt das durchmischte Gasgemisch über den weiteren Luftkanal 10 in den Raum 1 ab. Durch das Einbringen des sauerstofffreien Gases und/oder des Sauerstoff enthaltenden Gasgemisches wird im Inneren des Raums 1 ein erhöhter Innendruck im Vergleich zu einem Umgebungsluftdruck des Raums 1 erzeugt. Das Durchmischen erfolgt 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 Meßvorrichtung 17 mißt den Sauerstoffgehalt des Gasgemisches. Der Meßwert wird an die Steuereinrichtung 18 übermittelt. Sobald die Steuereinrichtung 18 feststellt, daß der vorgegebene Sauerstoffgehalt von < 21%, beispielsweise etwa 14% bis 16%, erreicht ist, wird das Ventil 14 geschlossen. Das Umwälzen des Gasgemisches mittels der Lüftungsanlage 8 wird fortgesetzt. Vorteilhafterweise wird ein Gasvolumen pro Stunde umgewälzt, das einem mehrfachen des Volumens des Raums 1, vorzugsweise dem 12- bis 13-fachen des Volumens des Raums 1, 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-Absorptionsvorrichtung 21 zugeschaltet. Die CO₂-Absorptionsvorrichtung 21 absorbiert CO₂ aus dem Gasgemisch. Die CO₂-Absoptionsvorrichtung 21 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-Absorptionsvorrichtung 21 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 Steuereinrichtung 18 verbunden. Sinkt der Sauerstoffanteil in dem Gasgemisch unter einen Grenzwert, so bewirkt die Steuereinrichtung 18, daß die verschließbare Zuluftöffnung 15 geöffnet wird. Über die Lüftungsanlage 8 wird so Umgebungsluft des Raums 1 angesaugt. Gleichzeitig oder zeitversetzt wird über die verschließbare Abluftöffnung 16 ein Teil des Gasgemisches aus dem Raum 1 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 Raum 1 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 Raum 1. In Abhängigkeit von der Raumtemperatur wird ein Kälte-/Wärmeregister 20 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 Feuchtigkeitsreguliervorrichtung 24 verwendet, um dem Gasgemisch Feuchtigkeit zuzufügen oder zu entziehen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden sämtliche Abläufe zentral von der Steuereinrich tung 18 geregelt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß die Steuereinrichtung 18 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 Raum 1 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 aufhalten 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 Raums 1 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 vorzugsweise 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

Verfahren zum Regeln des Sauerstoffgehalts in einem geschlossenen Raum (1), insbesondere einem Sport-/Übungsraum, bei dem: – ein in dem Raum (1) enthaltenes Gasgemisch mit einer in dem Raum (1) angeordneten Lüftungsanlage (8), die mit Hilfe einer Steuereinrichtung (18) geregelt wird, umgewälzt wird, – in die Lüftungsanlage (8) ein sauerstofffreies Gas und/oder ein Sauerstoff enthaltendes Gasgemisch eingebracht und in der Lüftungsanlage (8) in dem Raum (1) mit dem Gasgemisch aus dem Raum (1) durchmischt wird, um in dem Gasgemisch einen vorgegebenen Sauerstoffgehalt von < 21% zu erzeugen und somit in dem Raum (1) eine Atmosphäre auf einer bestimmten Höhe über Meeresniveau zu simulieren, – die Zufuhr des sauerstofffreien Gases und/oder des Sauerstoff enthaltenden Gasgemisches geschlossen wird, sobald der vorgegebene Sauerstoffgehalt erreicht wird, – das Durchmischen des Gasgemisches mit dem eingebrachten sauerstofffreien Gas und/oder dem eingebrachten Sauerstoff enthaltenden Gasgemisch mittels der Lüftungsanlage (8) in dem Raum (1) bei einem bezogen auf den Umgebungsluftdruck des Raums (1) erhöhten Innendruck ausgeführt wird, und – über eine verschließbare Zuluftöffnung (15) der Lüftungsanlage (8) Umgebungsluft angesaugt und in der Lüftungsanlage (8) mit dem Gasgemisch aus dem Raum (1) durchmischt wird und über eine Abluftöffnung (16) der Lüftungsanlage (8) ein Teil des Gasgemisches aus dem Raum (1) abgeblasen wird, wenn der mit Hilfe einer Meßvorrichtung (17) gemessene Sauerstoffgehalt des Gasgemisches einen Grenzwert unterschreitet, wobei ein Volumen der angesaugten Umgebungsluft nicht geringer als das Volumen des abgeblasenen Teils des Gasgemisches ist, so daß in dem Raum (1) der erhöhte Innendruck im Vergleich zu dem Umgebungsluftdruck aufrechterhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Lüftungsanlage (8) pro Stunde ein Gasvolumen, das einem mehrfachen, insbesondere einem 12- bis 13-fachen, des Innenvolumens des Raums (1) entspricht, umgewälzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als sauerstofffreies Gas Stickstoff und als Sauerstoff enthaltendes Gasgemisch ein Stickstoff/Sauerstoffgemisch eingebracht werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, 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 5, 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 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß CO₂ mittels der CO₂-Absorptionsvorrichtung (21) in Form einer Pflanze 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) die 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 der Feuchtigkeitsanteil in dem Gasgemisch mittels eines Feuchtigkeitsmeßfühlers (23) bestimmt und dem Gasgemisch Feuchtigkeit mittels einer Feuchtigkeitsreguliervorrichtung (24) in Abhängigkeit von dem bestimmten Feuchtigkeitsanteil zugefügt oder entzogen wird.
Vorrichtung zum Regeln des Sauerstoffgehalts eines Gasgemisches in einem geschlossenen, abgedichteten und mit einer verschließbaren Öffnung (2) versehenen Raum (1), insbesondere einem Sport-/Übungsraum, die Vorrichtung aufweisend: – eine in dem Raum (1) angeordnete Lüftungsanlage (8) mit: – einem oder mehreren an einer Decke (7) des Raums (1) angeordneten Lüftungsschächten (9), über die das Gasgemisch aus dem Raum (1) angesaugt werden kann, – einem verschließbaren Ventil (14) zum Einbringen eines sauerstofffreien Gases und/oder eines Sauerstoff enthaltenden Gasgemisches zum Mischen mit dem Gasgemisch aus dem Raum (1), – einer verschließbaren Zuluftöffnung (15) zum Ansaugen von Umgebungsluft, – einer verschließbaren Abluftöffnung (16) zum Abblasen eines Teils des Gasgemisches aus dem Raum (1) in die Umgebungsluft und – einem oder mehreren anderen an der Decke (7) des Raums (1) angeordneten Lüftungsschächten (10), über die das Gasgemisch zurück in den Raum (1) geblasen werden kann, – eine Meßvorrichtung (17) zum Messen des Sauerstoffgehalts 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 Sauerstoff enthaltenden Gasgemisches und das Ansaugen der Umgebungsluft sowie das Abblasen des Teils des Gasgemisches in Abhängigkeit von Meßwerten der Meßvorrichtung (17) steuert, sodaß ein Volumen der angesaugten Umgebungsluft nicht geringer als ein Volumen des abgeblasenen Teils des Gasgemisches ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Stickstofferzeugungsvorrichtung (28) zum Extrahieren von Stickstoff aus der Umgebungsluft des Raums (1).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, 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 10 bis 12, gekennzeichnet durch eine an dem Raum (1) angeordnete Schleuse (3), die die verschließbare Öffnung (2) umfaßt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, 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 10 bis 14, gekennzeichnet durch eine CO₂-Absorptionsvorrichtung (21), die CO₂ aus dem Gasgemisch in dem Raum (1) absorbiert.
Vorrichtung nach Anspruch 15, 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 15, dadurch gekennzeichnet, daß die CO₂-Absorptionsvorrichtung (21) ein lebender Organismus, insbesondere eine Pflanze ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, gekennzeichnet durch einen Temperaturmeßfühler (19) zum Messen der 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 10 bis 18, gekennzeichnet durch einen Feuchtigkeitsmeßfühler (23) zum Bestimmen des Feuchtigkeitsanteils in dem Gasgemisch in dem Raum (1) und eine Feuchtigkeitsreguliervorrichtung (24) zum Zufügen oder Entziehen von Feuchtigkeit in Abhängigkeit von dem bestimmten Feuchtigkeitsanteil.