DE10338786B4

DE10338786B4 - Zuluftdecke

Info

Publication number: DE10338786B4
Application number: DE10338786A
Authority: DE
Original assignee: Weiss Klimatechnik GmbH
Current assignee: Weiss Klimatechnik GmbH
Priority date: 2003-07-18
Filing date: 2003-08-23
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2023-08-24
Also published as: DE10338786A1

Abstract

Operationsraum-Zuluftdecke (10) umfassend einen quaderförmigen Druckkorpus (12) mit an jeder Stirnseite (14, 16) angeschlossenem jeweils einen Filter (26, 28), einen Schalldämpfer sowie einen' Ventilator (29, 30) umfassenden Umluftmodul (18, 20) mit in Strömungsrichtung sich anschließendem in dem Druckkorpus verlaufenden Strömungskanal (32, 34), der in einen Hohlraum (35) übergeht, der raumseitig über ein ein Deckenfeld bildendes Luftverteilelement (37) abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem Umluftmodul (18, 20) ausgehende und in dem Druckkorpus verlaufende Strömungskanal (32, 34) in zwei oder mehrere parallel zueinander verlaufende, zumindest abschnittsweise von einem einen mechanischen Schalldämpfer bildenden Trennelement (44, 46) getrennte Teilkanäle (36, 38, 40, 42) unterteilt ist, dass in jedem Teilkanal ein aktiver Schalldämpfer (48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70) mit Störschall kompensierendem Schwingungserreger (48, 50, 52, 54) angeordnet ist, der zumindest bereichsweise in dem Trennelement eingebaut ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Operationsraum-Zuluftdecke umfassend einen quaderförmigen Druckkorpus mit an jeder Stirnseite angeschlossenem jeweils einen Filter, einen Schalldämpfer sowie einen Ventilator umfassenden Umluftmodul mit in Strömungsrichtung sich anschließendem in dem Druckkorpus verlaufenden Strömungskanal, der in einen Hohlraum übergeht, der raumseitig über ein ein Deckenfeld bildendes Luftverteilelement abgedeckt ist.

Eine bekannte für einen Operationsraum bestimmte Zuluftdecke wird als Ganzes in der Zwischendecke des Operationsraums eingebaut und besteht aus einem Luftauslasselement, den endständigen Schwebstofffiltern, einem beliebig geformten, vorzugsweise quaderförmigen Druckkorpus aus Edelstahl einschließlich Schalldämpfer sowie zwei Umluftmodulen. Die Umluftmodule beinhalten in Luftrichtung gesehen einen Umluftfilter, einen Schalldämpfer, eine Rückstauklappe sowie Ventilatoren.

Bei einer entsprechenden Zuluftdecke wird die Raumluft über Decken-Umluftöffnungen angesaugt und in den über der Filterdecke angeordneten Druckkorpus gefördert. Die Reinluft strömt anschließend filtriert in den Operationsraum und bildet eine Schutzzone. Der ideale Zuluft-Auslass einer turbulenzarmen Decke verfügt über eine homogene Abströmfläche ohne Totzonen oder über eine bis auf Türsturzhöhe heruntergehende umlaufende Schürze aus Spezialglas oder flexiblem Material.

Der Schalldruckpegel einer entsprechenden OP-Decke ist von der Größe des zu fördernden Umluftvolumenstroms abhängig. Je niedriger die Abströmgeschwindigkeit und je höher der Außenluftvolumenstrom, desto niedriger ist der Schalldruckpegel.

In der Praxis hat sich gezeigt, dass entsprechende in Operationsräumen eingesetzte Zuluftdecken einen Schalldruckpegel haben, der häufig höher liegt als Vorschriften vorschreiben.

Zuluftdecken sind auch z.B. dem DE 299 13 020 U1 oder der DE 100 300 399 A zu entnehmen. Dabei ist im Luftweg zwischen dem lufteintrittsseitig im Umluftmodul angeordneten Filter und dem Ventilator ein mechanischer Schalldämpfer angeordnet.

Auf Grund der beengten Verhältnisse sind Grenzen bezüglich der Dimensionierung der Schalldämpfer gegeben, da andernfalls Druckverluste auftreten würden, die zu einem unerwünschten Störschall führen würden. Nachteilig ist bei den mechanischen Schalldämpfern des Weiteren, dass im Wesentlichen hohe Frequenzen, jedoch nicht tiefe gedämpft werden.

Aus der DE 197 27 617 A1 ist ein aktives Schalldämpfungssystem bekannt, dessen Luftkanäle aufgesplittet werden.

Bei einem Zuluftelement nach der DE 100 19 543 C2 wird angesaugte Luft durch zwei Kanäle zu diagonal gegenüberliegenden Strömungsöffnungen geführt.

Um Schall in einer Rohrleitung zu dämpfen, sieht die DE 196 47 425 A1 vor, dass in der Rohrleitung eine Resonanzkammer ausgebildet wird, die zu einer Geräuschabschwächung führt.

Zur Reduzierung von Schall in Lüftungskanälen sieht die DE 197 30 355 C1 vor, mikroperforierte Platten als Teil des Lüftungskanals auszubilden.

Bei einem hybriden Schalldämpfer nach der DE 40 27 511 C1 wird ein passives Schallsystem mit einem Aktiven kombiniert. Dem DE 91 03 269 U1 ist das Prinzip zur Erzeugung eines Antischalls in einem Lüftungskanal zu entnehmen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Zuluftdecke der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, dass eine Schalldämpfung im erforderlichen Umfang insbesondere im niederfrequenten Bereich erfolgt, ohne dass ein unerwünschtes Herabsetzen der Abströmgeschwindigkeit erfolgt oder Druckverluste aufgrund eingebauter Schalldämpfer zusätzlich erzeugt werden.

Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, dass der von dem Umluftmodul ausgehende und in dem Druckkorpus verlaufende Strömungskanal in zwei oder mehrere parallel zueinander verlaufende, zumindest abschnittsweise von einem einen mechanischen Schalldämpfer bildenden Trennelement getrennte Teilkanäle unterteilt ist, dass in jedem Teilkanal ein aktiver Schalldämpfer mit Störschall kompensierendem Schwingungserreger angeordnet ist, der zumidest bereichsweise in dem Trennelement eingebaut ist. Ferner kann im Strömungsweg hinter dem Schwingungserreger ein zweiter Messsensor zur Erfassung des zwischen diesem und dem Schwingungserreger noch vorhandenen Störschalls angeordnet sein, über den der Schwingungserreger regelbar ist. Als Schwingungserreger kommt ein Lautsprecher oder ein Piezoaktuator in Frage. Der erste und/oder der zweite Messsensor sind insbesondere ein Mikrofon.

Erfindungsgemäß erfolgt eine Reduzierung bzw. Kompensierung des durch die Förderung der Umluft bedingten Störschalls dadurch, dass ein sogenannter Antischall erzeugt wird, der dem Störschall entgegengestrahlt wird. Durch die Gegenphasigkeit erfolgt bei der Überlagerung zwischen Störschall und Antischall im Idealfall eine totale Auslöschung des Störschalls.

Da eine Kompensierung mittels Antischall im Wesentlichen im niederfrequenten Bereich erfolgt, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass der Strömungskanal derart ausgelegt ist, dass dessen Grundfrequenz ν_G beträgt ν_G ≤ 700 Hz, insbesondere 100 Hz ≤ ν_G ≤ 700 Hz.

Nach der Erfindung wird der von dem Umluftmodul ausgehende Strömungskanal gesplittet, d. h. in zwei oder mehrere Teilkanäle aufgeteilt, die parallel zueinander verlaufen. Zwischen den Teilkanälen erstreckt sich jeweils ein Trennelement, das schalldämpfende Wirkung zeigt. In den Trennelementen ist des Weiteren zumindest abschnittsweise der Schwingungserreger wie Lautsprecher eingebaut, dessen Schalltrichter in Richtung der Teilkanäle gerichtet ist.

Sofern die Teilkanäle gleiche Verhältnisse zeigen, kann jedem für einen Teilkanal vorgesehenen Schwingungserreger ein gemeinsamer erster Messsensor und/oder ein gemeinsamer zweiter Messsensor zugeordnet sein.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen:

1 eine Draufsicht auf eine Zuluftdecke in prinzipeller Darstellung und

2 einen Schnitt durch die Zuluftdecke gemäß 1.

Den Fig. ist eine Prinzipdarstellung einer Zuluftdecke 10 insbesondere bestimmt für OP-Räume zu entnehmen. Dabei weist die Zuluftdecke 10 einen prinzipiellen Aufbau auf, wie der von benutzten Zuluftdecken bekannt ist. Insoweit wird z. B. auf die OP-Zuluftdecke ULA.3 der Weiss Klimatechnik GmbH, D-35447 Reiskirchen, verwiesen.

Die Zuluftdecke 10 weist einen z. B. quaderförmigen Druckkorpus 12 auf, der in einer Decke integriert ist. An jeder Stirnseite 14, 16 ist ein Umluftmodul 18, 20 über Kanäle 22, 24 angeschlossen, über die aus dem unterhalb der Zuluftdecke 10 vorhandenen Raum Luft angesaugt wird. Hierzu sind in dem Umluftmodul 18, 20 ein Filterteil 26, 28 mit nachgeordnetem Ventilator 29, 30 sowie gegebenenfalls ein mechanischer Schalldämpfer angeordnet.

Von dem jeweiligen Umluftmodul 18, 20 geht ein Strömungskanal 32, 34 aus, der in Teilkanäle 36, 38, 40, 42 mittels eines eine Schalldämpffunktion ausübenden Trennelementes 44, 46 unterteilt ist. Dabei weisen die Teilkanäle 32, 38 und 34, 40 insbesondere gleiche Geometrieverhältnisse auf.

In dem jeweiligen Kanal 32, 34, d. h. den durch die Trennelemente 44, 46 aufgesplitteten Teilkanälen 36, 38, 40, 42 sind sogenannte aktive Schalldämpfer angeordnet, die jeweils aus Schwingungserregern 48, 50, 52, 54 wie Lautsprechern bestehen, über die ein Antischall erzeugt, der dem Störschall gegenphasig überlagert wird, der durch das Durchströmen der Umluft durch die Umluftmodule 18, 20 und die Strömungskanäle 32, 34 entsteht.

Um den Störschall zu messen, ist jedem Lautsprecher 48, 50, 52, 54, der auch durch einen sonstigen bekannten Schwingungserreger wie Piezoaktuator ersetzt werden kann, ein Messsensor 56, 58, 60, 62 vorgeordnet. In Abhängigkeit von dem Störschall wird ein ge genphasiges Signal über den Lautsprecher 48, 50, 52, 54 erzeugt, um den Störschall zu kompensieren bzw. weitgehend zu kompensieren. Durch die Gegenphasigkeit von Antischall und Störschall erfolgt eine Uberlagerung dieser mit der Folge, dass gegebenenfalls eine totale Auslöschung des Störschalls auftritt.

Im Strömungsweg hinter den Lautsprechern 48, 50, 52, 54 sind zweite Messsensoren 64, 66, 68, 70 angeordnet, um den Umfang des Auslöschens zu messen und bei Abweichungen den Lautsprecher 48, 50, 52, 54 auf ein Optimum zu regeln.

Bei den ersten und zweiten Messsensoren 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70 handelt es sich insbesondere um Mikrofone.

Die Lautsprecher 48, 50, 52, 54 sind in den Schalldämpferfunktion ausübenden Trennelementen 44, 46, über die die Kanäle 32, 34 gesplittet werden, integriert, wobei die Schalltrichter in Richtung der Teilkanäle 36, 38, 40, 42 gerichtet sind.

Von den Kanälen 32, 34 strömt die Luft in gewohnter Weise über Korpusinnenraumabschnitte in Richtung eines einen Hohlraum 35 des Druckkorpus 12 raumseitig verschließendes Luftverteilerelement 37. Zuvor wird in gewohnter Weise und im erforderlichen Umfang Außenluft zugemischt.

Sofern die Teilkanäle 36, 38, 40, 42 gleich aufgebaut sind und homogene Verhältnisse zeigen, ist es nicht erforderlich, dass jedem Lautsprecher 48, 50, 52, 54 jeweils ein Messmikrofon vor- und ein Kontrollmikrofon nachgeordnet sind. Vielmehr würde es ausreichen, dass den Lautsprechern 48, 50, 52, 54 gegebenenfalls nur ein Messmikrofon und ein Kontrollmikrofon, vorzugsweise jedoch zwei Kontrollmikrofone zugeordnet sind.

Die Kanäle 32, 34 bzw. die Teilkanäle 36, 38, 40, 42 sind dimensionsmäßig derart ausgelegt, dass deren Grenzfrequenz im Wesentlichen kleiner als 700 Hz beträgt, so dass eine hinreichende Dämpfung im unteren Frequenzbereich erfolgt, so dass sich ein Gesamtschallpegel ergibt, der den Vorschriften entspricht.

Claims

Operationsraum-Zuluftdecke (10) umfassend einen quaderförmigen Druckkorpus (12) mit an jeder Stirnseite (14, 16) angeschlossenem jeweils einen Filter (26, 28), einen Schalldämpfer sowie einen' Ventilator (29, 30) umfassenden Umluftmodul (18, 20) mit in Strömungsrichtung sich anschließendem in dem Druckkorpus verlaufenden Strömungskanal (32, 34), der in einen Hohlraum (35) übergeht, der raumseitig über ein ein Deckenfeld bildendes Luftverteilelement (37) abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem Umluftmodul (18, 20) ausgehende und in dem Druckkorpus verlaufende Strömungskanal (32, 34) in zwei oder mehrere parallel zueinander verlaufende, zumindest abschnittsweise von einem einen mechanischen Schalldämpfer bildenden Trennelement (44, 46) getrennte Teilkanäle (36, 38, 40, 42) unterteilt ist, dass in jedem Teilkanal ein aktiver Schalldämpfer (48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70) mit Störschall kompensierendem Schwingungserreger (48, 50, 52, 54) angeordnet ist, der zumindest bereichsweise in dem Trennelement eingebaut ist.
Zuluftdecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsweg vor dem Schwingungserreger (48, 50, 52, 54) ein erster Messsensor (56, 58, 60, 62) zur Erfassung des Störschalls angeordnet ist, über den der Schwingungserreger regelbar ist.
Zuluftdecke nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsweg hinter dem Schwingungserreger (48, 50, 52, 54) ein zweiter Messsensor (64, 66, 68, 70) zur Erfassung des kompensierten Störschalls angeordnet ist, über den der Schwingungserreger regelbar ist.
Zuluftdecke nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserreger (48, 50, 52, 54) ein Lautsprecher oder ein Piezoaktuator ist.
Zuluftdecke nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Messsensor (56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70) ein Mikrofon ist.
Zuluftdecke nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal oder der Teilkanal (36, 38, 40, 42) einen Querschnitt derart aufweist, dass dessen Grundfrequenz ν_G beträgt ν_G ≤ 700 Hz, insbesondere 100 Hz ≤ ν_G ≤ 700 Hz.
Zuluftdecke nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Schwingungserregern (48, 50, 52, 54) der Teilkanäle (36, 38, 40, 42) ein einziger Messsensor vorgeordnet ist.
Zuluftdecke nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Schwingungserregern (48, 50, 52, 54) der Teilkanäle (36, 38, 40, 42) jeweils ein Messsensor (56, 58, 60, 62) nachgeordnet ist.
Zuluftdecke nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Schwingungserreger (48, 50, 52, 54) eines jeden Teilkanals (36, 38, 40, 42) ein zweiter Messsensor (64, 66, 68, 70) nachgeordnet ist.