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Die
Erfindung betrifft ein Außenwandgerät für
dezentrale Raumlüftungssysteme, mit einer Gebläseeinrichtung,
die einerseits Außenluft durch eine Außenluftöffnung
in der Außenwand ansaugt und als Zuluft in den Raum abgibt
und andererseits Abluft aus dem Raum absaugt und über eine
Fortluftöffnung in der Außenwand nach außen
abgibt, und mit einem Wärmetauschersystem für
einen Wärmeaustausch zwischen Abluft und Zuluft.
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Während
bei herkömmlichen, zentralen Raumlüftungssystemen
mehrere Räume über Lüftungsleitungen,
die zumeist in der Gebäudedecke verlegt sind, an ein zentrales
Lüftungs- und Klimatisierungsaggregat angeschlossen sind,
weist bei einem dezentralen Raumlüftungssystem jeder Raum mindestens
ein Außenwandgerät auf, das die Zuluft direkt
durch die Außenwand ansaugt und die Fortluft direkt durch
die Außenwand hindurch abgibt. Das hat den Vorteil, daß in
den Gebäudedecken keine Hohlräume für
die Lüftungsleitungen vorgesehen zu sein brauchen, wodurch
die Baukosten gesenkt werden und auch eine Nachrüstung
von bereits bestehenden Gebäuden mit aktiven Lüftungsanlagen
ermöglicht wird. Außerdem sind die Strömungswege
für die Luft erheblich verkürzt, so daß Strömungs-
und Wärmeverluste verringert werden und damit der Energieverbrauch
gesenkt wird. Damit die nutzbare Fläche innerhalb des Raumes
möglichst wenig eingeschränkt wird, sollte das
Außenwandgerät möglichst kleinbauend
sein.
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Aus
der Praxis sind Außenwandgeräte bekannt, bei denen
die Gebläseeinrichtung mindestens zwei getrennte Lüfterräder
aufweist, die in vollständig getrennten Strömungswegen
für die Zuluft und die Abluft angeordnet sind. Das Wärmetauschersystem weist
typischerweise einen Kreuzstromwärmetauscher auf, der insbesondere
in der kalten Jahreszeit eine Rückgewinnung der in der
Abluft enthaltenen Wärme ermöglicht.
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Die
Zuluft- und Fortluftöffnungen in der Außenwand
sind durch entsprechende Klappen verschließbar. Damit auch
ein Umluftbetrieb möglich ist, weist das Gerät
eine zusätzliche Umluftklappe auf, die im geöffneten
Zustand die beiden Strömungswege miteinander verbindet.
In einigen Fällen ist auch ein besonderer Umluftventilator
vorgesehen.
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Bei
niedrigen Außentemperaturen neigt der Kreuzstromwärmetauscher
zur Vereisung. Damit das Gerät auch in diesem Fall betriebsbereit
bleibt, wenn auch ohne Wärmeaustausch, ist eine zusätzliche
Bypassklappe vorgesehen, die es erlaubt, den Wärmetauscher
zu umgehen.
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Aus
DE 27 17 203 A1 ist
ein Lüfterrad für Klimaanlagen bekannt, das zugleich
die Funktion eines Wärmetauschers hat. Bei diesem Lüfterrad
handelt es sich um eine Kombination aus einem Radiallaufrad und
einem Kapillarlaufrad, das in intensivem Wärmeaustausch
mit den geförderten Medien steht und so in einem geteilten
Strömungskanal angeordnet ist, daß es jeweils
etwa mit der Hälfte seines Umfangs in den beiden getrennten
Luftströmungen arbeitet. Aufgrund der Wärmekapazität
des Materials des Kapillarlaufrades kann somit bei jeder Umdrehung
Wärme aus dem wärmeren Medium aufgenommen und
dann an das kältere Medium wieder abgegeben werden. Allerdings
ist der thermische Wirkungsgrad des so gebildeten Wärmetauschers
relativ gering, und angesichts gestiegener Anforderungen an die
Energieeffizienz wurde dieses Lüfterrad in dezentralen
Lüftungsanlagen bisher nicht eingesetzt. Ein weiteres Problem
wurde darin gesehen, daß die Trennung der beiden Luftströmungen
notwendigerweise unvollkommen ist, da das Lüfterrad in
beiden Strömungen arbeiten muß und somit Leckverluste nicht
zu vermeiden sind.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Außenwandgerät für
dezentrale Raumlüftungssysteme zu schaffen, das bei geringer
Baugröße einen hohen Luftaustausch ohne Beeinträchtigung
der Behaglichkeit ermöglicht und deshalb insbesondere für
Räume geeignet ist, in denen sich typischerweise eine relativ große
Anzahl von Personen aufhält, beispielsweise für
Klassenräume in Schulen, Konferenzräume und dergleichen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß die Gebläseeinrichtung ein einziges Lüfterrad
aufweist und daß eine Trennwand derart parallel zur Rotationsachse
des Lüfterrades angeordnet ist, daß sie die Zuluftströmung
von der Abluftströmung trennt.
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Ein
wesentlicher Vorteil dieses Gerätes besteht darin, daß im
Vergleich zu herkömmlichen Außenwandgeräten
mit zwei Lüftern bei gegebener Gerätegröße
der Durchmesser des Lüfterrades beträchtlich vergrößert
werden kann. Da der Luftaustausch etwa mit der dritten Potenz des
Durchmessers des Lüfterrades zunimmt, kann durch diese
Bauweise der Luftaustausch beträchtlich gesteigert werden, beispielsweise
von maximal 120 m3/h für herkömmliche
Geräte vergleichbarer Größe auf bis zu
460 m3/h. Damit eignet sich das Gerät
besonders für Räume mit hohem Personenaufkommen,
in denen die Hauptaufgabe des Lüftungssystems darin besteht, für
ausreichend Frischluft zu sorgen und das mit der Atemluft freigesetzte
Kohlendioxid abzutransportieren, damit die Konzentrationsfähigkeit
der sich in dem Raum aufhaltenden Personen erhalten bleibt. Der
große Durchmesser des Lüfterrades hat außerdem
zur Folge, daß bei gegebenem Luftaustausch die Strömungsgeschwindigkeit
der Luft vergleichsweise niedrig bleibt. Das erlaubt es, die Zuluft
so in den Raum abzugeben, daß unangenehme Zugluft vermieden
wird. Zugleich sinkt damit die Geräuschentwicklung und
damit der Bedarf an schalldämmenden Einbauten des Gerätes,
was wiederum der Baugröße bei derart großen
Volumenströmen zugute kommt.
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Die
Funktion des Wärmetauschersystems wird bei dem erfindungsgemäßen
Gerät von dem Lüfterrad übernommen. Gewisse
Einbußen im Wärmewirkungsgrad im Vergleich zu
einem Kreuzstromwärmetauscher können bei den hier
vorgesehenen Anwendungsfällen ohne weiteres in Kauf genommen werden,
da in Räumen, in denen sich viele Personen aufhalten, aufgrund
der Körperwärme selbst bei niedrigen Außentemperaturen
eher ein Kühlbedarf als ein Heizbedarf besteht und somit
die Wärmerückgewinnung in der Gesamt-Energiebilanz
nur eine untergeordnete Rolle spielt.
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Andererseits
hat das durch das Lüfterrad gebildete Wärmetauschersystem
den Vorteil, daß es auch bei extrem niedrigen Außentemperaturen
nicht vereist. Somit wird zum einen durch den Verzicht auf eine
Bypassklappe eine bauliche Vereinfachung erreicht und zum anderen
sichergestellt, daß bei sehr niedrigen Außentemperaturen,
also gerade dann, wenn die Wärmerückgewinnung
für die Energieeinsparung besonders bedeutsam ist, immerhin
noch ein gewisses Maß an Wärmerückgewinnung
stattfinden kann, während bei herkömmlichen Geräten
unter diesen Bedingungen vollständig auf die Wärmerückgewinnung
verzichtet werden muß.
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Selbst
die unvollkommene Trennung zwischen der Zuluftströmung
und der Abluftströmung erweist sich eher als Vorteil denn
als Nachteil. Selbst wenn infolge dieser unvollkommenen Trennung
ein Umluftanteil von 30% der insgesamt geförderten Luftmenge
in Kauf genommen werden muß, beträgt bei einem
Gesamt-Luftdurchsatz von 460 m3/h die Frischluftzufuhr
immer noch mehr als 300 m3/h, was immer
noch deutlich besser ist als bei herkömmlichen Geräten.
Bei Bedarf kann der Umluftanteil auf bis zu 100% gesteigert werden,
indem einfach die Klappen in der Außenluftöffnung
und der Fortluftöffnung geschlossen werden. Es wird somit
für den Umluftbetrieb keine besondere Umluftklappe und
auch kein zusätzlicher Umluftventilator benötigt,
wodurch der Aufbau und die Steuerung des Gerätes weiter
vereinfacht werden.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gerätes
sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Im
folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Innenansicht eines Teils einer Fensterfront eines Raumes mit einem
dezentralen, hybriden Lüftungssystem, das mehrere Außenwandgeräte
umfaßt;
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2 eine
Ansicht einer Adapterplatte für den Einbau eines Außenwandgerätes
in die Fensterfront nach 1;
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3 einen
Schnitt durch die Adapterplatte längs der Linie III-III
in 2;
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4 wesentliche
Teile des Außenwandgerätes;
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5 einen
schematischen Schnitt durch das Außenwandgerät
längs der Linie V-V in 4;
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6 eine
Ansicht des Außenwandgerätes nach 4 in
einem teilweise montierten Zustand; und
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7 eine
Ansicht des Außenwandgerätes im vollständig
montierten Zustand.
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1 zeigt
eine Fensterfront mit drei sogenannten Achsen 10, 12 und 14,
die jeweils durch ein Oberlicht 16, ein Kippfenster 18 und
ein Brüstungsfeld 20 gebildet werden. Bei der
Achse 12 besteht das Brüstungsfeld 20 aus
einer Glasscheibe 22, die fest in einen starren Profilrahmen 24 eingesetzt
ist. Bei den Achsen 10 und 14 werden die Brüstungsfelder
hingegen von Außenwandgeraten 26 einer dezentralen
Lüftungsanlage eingenommen.
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Im
gezeigten Beispiel weist jedes Außenwandgerät 26 auf
der dem Rauminneren zugewandten Innenseite eine verhältnismäßig
großflächige Auslaßöffnung 28 und
in einer oberen Ecke eine etwas kleinere Ansaugöffnung 30 auf.
Durch die Auslaßöffnung 28 wird Außenluft,
die von dem Gerät angesaugt und erforderlichenfalls geeignet
temperiert wurde, verteilt auf einer relativ großen Fläche
und mit entsprechend niedriger Strömungsgeschwindigkeit nach
Art einer sogenannten Quell-Lüftung als Zuluft in den Raum
abgegeben. Durch die Ansaugöffnung 30 wird verbrauchte
Raumluft als Abluft abgesaugt, die dann direkt durch die Fensterfront
hindurch als Fortluft nach außen abgeführt wird.
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Die
Oberlichter 16 und die Kippfenster 18 weisen motorbetätigte
Kippbeschläge 32 auf, mit denen sie sich jeweils
in eine geöffnete Stellung kippen lassen, wie hier für
das Kippfenster in der mittleren Achse 12 dargestellt ist.
Die Außenwandgeräte 26 und die Antriebe
sämtlicher Kippbeschläge 32 sind an eine
gemeinsame elektronische Steuereinrichtung 34 angeschlossen,
die verschiedene nicht gezeigte Raumfühler enthält
oder mit solchen verbunden ist, so daß die Temperatur und
ggf. auch der Feuchtigkeitsgehalt und/oder der Schadstoffgehalt der
Luft (z. B. der CO2-Gehalt) innerhalb des
Raumes, vorzugsweise an mehreren Meßpunkten, gemessen werden
kann. Vorzugsweise sind auch Außenfühler zur Messung
der Außentemperatur und des Winddruckes vorgesehen. In
Abhängigkeit von den so erhaltenen Meßwerten werden
dann durch die Steuereinrichtung 34 die Kippbeschläge 32 und
die Außenwandgeräte 26 so angesteuert,
daß unter den jeweils gegebenen Bedingungen mit einem Minimum an
Energieeinsatz und unter Beachtung der Kriterien für Behaglichkeit
und Raumluftqualität ein optimales Lüftungsergebnis
erzielt wird. Der Kippwinkel der Fenster kann dabei in Abhängigkeit
von der Außentemperatur und dem Winddruck stufenlos variiert werden.
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Wenn
die Außentemperatur und der Winddruck nicht zu niedrig
und nicht zu hoch sind und die Luft im Inneren des Raumes nicht
zu stark belastet ist, bleiben die Außenwandgeräte 26 abgeschaltet und
es wird lediglich eine Fensterlüftung durchgeführt,
indem alle oder einige der Oberlichter und Kippfenster in eine geöffnete
Stellung gekippt werden. Bei für die Fensterlüftung
ungeeigneten, z. B. sehr niedrigen Außentemperaturen oder
Winddrücken werden die Kippfenster und die Oberlichter
geschlossen, und die Belüftung erfolgt ausschließlich über
die Außenwandgeräte 26, erforderlichenfalls
mit temperierter Luft.
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Eine
Besonderheit des hier vorgeschlagenen Systems besteht darin, daß die
Steuereinrichtung 34 auch einen Betriebsmodus aufweist,
in dem die Fensterlüftung mit der aktiven Lüftung
mit Hilfe der Außenwandgeräte 26 kombiniert
wird.
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Wenn
ein Fenster in eine Öffnungsstellung gekippt wird, wie
beispielsweise das mittlere Kippfenster in 1, so wird
bei niedrigen Außentemperaturenwarme Luft aus dem Inneren
des Raumes vornehmlich an der Oberkante des Fensters nach außen
austreten. Kalte Außenluft wird dagegen an den keilförmigen
seitlichen Fensteröffnungen eintreten und auf den Boden
des Raumes absinken und sich dort verteilen, wie in 1 durch
Pfeile 36 symbolisiert wird. Die auf diese Weise zugeführte
Frischluft wird sich im Wärmeaustausch mit dem Fußboden und
anderen Objekten oder Personen innerhalb des Raumes nach und nach
erwärmen, mit Raumluft vermischt, und deshalb langsam aufsteigen
und schließlich durch den oberen Rand der Fensteröffnung
hindurch wieder abgeführt werden, so daß ein Luftaustausch
durch natürliche Konvektion erreicht wird.
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Wenn
nun die Außentemperatur abnimmt, so erhöht sich
zum einen die Geschwindigkeit des Luftaustausches, und zum anderen
wird die eintretende Luft (Pfeile 36) kälter,
mit der Folge, daß im Inneren des Raumes unangenehme kalte
Zugluft auftreten kann und die Insassen den Raum als fußkalt empfinden.
Unter diesen Bedingungen hält die Steuereinrichtung 34 die
Fensterlüftung jedoch – ggf. unter Anpassung des
Kippwinkels – weiterhin aufrecht, und sie schaltet lediglich
die Außenwandgeräte 26 zu, so daß durch
die Auslaßöffnungen 28 zusätzliche temperierte
(erwärmte) Luft in den Raum abgegeben wird und zwar ebenfalls
in Bodennähe, so daß sie sich auch mit der durch
die Fenster eintretenden kälteren Luft vermischt. Dabei
können die Außenwandgeräte 26 so
betrieben werden, daß der Luftdurchsatz verhältnismäßig
gering ist, da ein maßgeblicher Teil der Frischluft nach
wie vor durch die Fensterlüftung zugeführt wird.
Auf diese Weise kann auch noch bei niedrigeren Außentemperaturen
eine ausreichende Lüftung des Raumes mit einem Minimum
an Energieeinsatz sichergestellt werden.
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Erst
wenn die Außentemperaturen auf extrem niedrige Werte absinken,
werden durch die Steuereinrichtung 34 automatisch die Kippfenster und
Oberlichter geschlossen, und die Belüftung erfolgt ausschließlich
mit Hilfe der Außenwandgeräte 26, die
dann mit höherem Luftdurchsatz betrieben werden.
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Bei
den Achsen 10 und 14 in 1 ist anstelle
der in der Achse 12 erkennbaren Glasscheibe 22 in
den Profilrahmen 24 des Brüstungsfeldes 20 eine Adapterplatte 38 eingesetzt,
wie sie in 2 und 3 gezeigt
ist. Das Außenwandgerät 26 ist an diese
Adapterplatte angebaut und wird durch sie gehalten, wie insbesondere 3 zeigt.
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2 zeigt
einen Blick auf die Innenseite der Adapterplatte 38 bei
abgenommenem Außenwandgerät. Wie dort zu erkennen
ist, weist die Adapterplatte einen umlaufenden Rand 40 auf,
der in seiner Dicke und Querschnittsform dem Rand einer üblichen mehrfachverglasten
Fensterscheibe wie etwa der Scheibe 22 entspricht und es
somit erlaubt, die Adapterplatte 38 wie eine gewöhnliche
Fensterscheibe in den Profilrahmen 24 (1)
einzusetzen.
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In
ihrem dickeren zentralen Teil ist die Adapterplatte 38 als
Hohlkörper ausgebildet, der größtenteils
mit einem wärmedämmenden Material 41 ausgefüllt
ist (3). In der äußeren, also der
Gebäudeaußenseite zugekehrten Wand dieses Hohlkörpers sind
zwei kreisförmige Öffnungen gebildet, nämlich eine
Außenluftöffnung 42 und eine Fortluftöffnung 44. Jede
dieser Öffnungen ist über einen in der Wärmedämmung
ausgesparten Kanal mit einem rechteckigen Durchlaß 46 bzw. 48 der
Innenwand der Adapterplatte verbunden. Über diese Durchlässe
kommuniziert das direkt an die Adapterplatte angebaute Außenwandgerät 26 mit
den Außenluft- und Fortluftöffnungen 42, 44.
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Die
Fortluftöffnung 44 ist durch eine Fortluftklappe 50 verschließbar,
die, wie 3 zeigt, zwei parallele Klappenblätter 52 und 54 aufweist,
von denen sich eines auf der Innenseite und das andere auf der Außenseite
der Fortluftöffnung 44 befindet. Beide Klappenblätter 52, 54 sind
durch einen elektromotorischen Antrieb 56 gemeinsam in
die geöffnete Stellung schwenkbar. Der Antrieb 56 ist
als Federrücklaufantrieb ausgebildet, so daß die
Fortluftklappe 50 im stromlosen Zustand selbsttätig
wieder in die geschlossene Stellung überführt
wird.
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Wenn
beispielsweise bei stürmischer Witterung ein Überdruck
auf der Außenseite der Adapterplatte 38 herrscht,
so wird das äußere Klappenblatt 54 fest
gegen die Außenfläche der Adapterplatte angedrückt.
Das Klappenblatt wirkt dann wie ein Rückschlagventil, das
die Fortluftöffnung 44 sicher verschließt.
Wenn dagegen auf der Außenseite der Adapterplatte ein Unterdruck
herrscht, so wird umgekehrt das auf der Innenseite anliegende Klappenblatt 52 gegen
die Wand der Adapterplatte angedrückt, so daß auch
in diesem Fall die Fortluftöffnung nach Art eines Rückschlagventils
sicher verschlossen wird.
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An
der Außenluftöffnung 42 ist eine Außenluftklappe 58 mit
einem entsprechenden Aufbau vorgesehen. Durch den Aufbau dieser
Klappen ist sichergestellt, daß die Außenluftöffnung 42 und
die Fortluftöffnung 44 witterungsunabhängig
sicher in der geschlossenen Stellung gehalten werden können.
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Wie 3 zeigt,
ist auf der Außenseite der Adapterplatte 38 in
Abstand zu dem dortigen Klappenblatt 54 noch ein Lamellenvorhang 60 vorgesehen,
der die Adapterplatte schützt und insbesondere als Abweiser
für Niederschlag wirkt.
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Die
Stromversorgung der Antriebe 56 für die Fortluftklappe 50 und
die Außenluftklappe 58 erfolgt vom Außenwandgerät 26 aus.
Falls das Außenwandgerät einmal zu Wartungs- oder
Reparaturzwecken abgebaut werden muß und somit die Stromversorgung
unterbrochen werden muß, sorgen die Federrücklaufantriebe
dafür, daß die Zuluft- und Fortlaufklappen selbsttätig
die geschlossene Stellung einnehmen. Auch bei abgebautem Außenwandgerät bleibt
somit die Außenwand oder, spezieller, das Brüstungsfeld 20 in
der Fensterfront geschlossen, und es werden ein wirksamer Witterungsschutz
sowie eine wirksame Wärmedämmung aufrechterhalten.
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Anhand
der 4 bis 7 soll nun der schichtartige
Aufbau des Außenwandgerätes 26 erläutert
werden.
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In 4 blickt
man auf die Innenseite einer Grundplatte 62, die in ihrer
Umrißform dem in 2 inneren
Teil der Adapterplatte 38 ohne den Rand 40 entspricht
und mit der das Außenwandgerät 26 zur Adapterplatte
hin abgeschlossen und an der Adapterplatte gehalten ist. Durchlässe 64, 66 in
der Grundplatte 62 entsprechen in Lage und Kontur den Durchlässen 46 und 48 in 2.
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Auf
der Grundplatte 62 ist drehbar ein Lüfterrad 68 montiert.
Dieses Lüfterrad hat die Form eines zylindrischen Topfes,
der auf der der Grundplatte 62 zugewandten Seite geschlossen
ist und im Inneren einen Antriebsmotor 70 aufnimmt, der
das Lüfterrad im Uhrzeigersinn in 4 antreibt.
Der zylindrische Mantel des Lüfterrades wird durch einen
Schaufelkranz 72 gebildet, dessen Schaufeln eine radial
von innen nach außen gerichtete Luftströmung erzeugen. Der
Innenraum des Lüfterrades ist von einer den Antriebsmotor 70 übergreifenden
Trennwand 74, die mit dem Innenrand des Schaufelkranzes 72 nur
einen schmalen (in 4 nicht sichtbaren) Spalt bildet,
in zwei halbkreisförmige Kammern 76, 78 unterteilt.
Die Kammer 76 steht mit dem Durchlaß 64 in
Strömungsverbindung, wie durch einen in Umrißlinien
eingezeichneten Pfeil 80 symbolisiert wird. Die Kammer 78 steht
dagegen in Strömungsverbindung mit der Ansaugöffnung 30 (1),
wie durch einen schraffiert eingezelchneten Pfeil 82 symbolisiert
wird.
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Das
Lüfterrad 68 ist außen von zwei rotationssymmetrisch
angeordneten Leitblechen 84, 86 umgeben, die mit
dem Außenumfang des Lüfterrades je ein Spiralgehäuse 88 bzw. 90 bilden.
Die Trennwand 74, die in 4 die Spiralgehäuse 88 und 90 zu
durchqueren scheint, liegt in diesem Bereich in einer anderen Ebene
als die Spiralgehäuse, so daß sie diese nicht
versperrt.
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Das
Lüfterrad 68 fördert Luft aus der Kammer 76 in
das Spiralgehäuse 90 und weiter in eine im Inneren
des Außenwandgerätes gebildete Zuluftkammer 92,
wie durch einen im Umrißlinien dargestellten Pfeil 94 symbolisiert
wird. Die Zuluftkammer 92 wird nach oben in 4 durch
eine Trennwand 96 begrenzt.
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Weiterhin
fördert das Lüfterrad 68 Luft aus der
Kammer 78 in das Spiralgehäuse 88 und
weiter in den Durchlaß 66, wie durch einen schraffiert
eingezeichneten Pfeil 98 symbolisiert wird.
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Die
Spiralgehäuse 88 und 90 sind gegenüber den
jeweils zugehörigen Kammern 76 und 78 um
einen bestimmten Winkel in Rotationsrichtung des Lüfterrades
verdreht, da die aus der jeweiligen Kammer 76 bzw. 78 angesaugte
Luft eine gewisse Zeit benötigt, bis sie den Schaufelkranz 72 durchquert
hat und am äußeren Umfang des Lüfterrades
austritt. Auf diese Weise wird eine weitgehende Trennung des durch die
Pfeile 80 und 94 symbolisierten Luftstromes von dem
durch die Pfeile 82 und 98 symbolisierten Luftstrom
erreicht.
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In 5 ist
das Außenwandgerät 26 in einem Schnitt
dargestellt. Man erkennt die Grundplatte 62 mit dem Durchlaß 64 sowie
eine dieser Grundplatte gegenüberliegende Frontplatte 100,
die zusammen mit Seitenwänden 102 und nicht gezeigten
oberen und unteren Wänden ein quaderförmiges Gehäuse
bildet. Die Frontplatte 100 enthält einen Teil
der Auslaßöffnung 28 sowie einen Teil
der Ansaugöffnung 30. Weitere Teile der Auslaßöffnung 28 und
der Ansaugöffnung 30 liegen in den Seitenwänden 102 und
der nicht gezeigten oberen Wand des Gehäuses. Die Spiralgehäuse 88 und 90 sind
durch eine zu der Grundplatte 62 parallele Platte 104 abgeschlossen, die
jedoch den Zugang zu den Kammern 76 und 78 frei
läßt. Man erkannt die durch den Pfeil 80 dargestellte
Strömungsverbindung vom Durchlaß 64 zur Kammer 76 und
die durch den Pfeil 82 dargestellte Strömungsverbindung
von der Ansaugöffnung 30 zur Kammer 78.
Die Ansaugöffnung 30 und die Auslaßöffnung 28 sind
durch eine Trennwand 106 strömungsmäßig
voneinander getrennt.
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In
die Platte 104 ist ein Filter 108 eingebaut, durch
den die vom Durchlaß 64 zur Kammer 76 strömende
Luft gefiltert wird.
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6 zeigt
einen Blick auf die Platte 104. Man erkennt hier, daß in
diese Platte neben dem Filter 108 ein Wärmetauscher 110 eingebaut
ist, durch den die Luft, die vom Lüfterrad aus der Kammer 78 in die
Zuluftkammer 92 (4) gefördert
wurde, hindurchtreten muß, bevor sie die Auslaßöffnung 28 erreicht.
Diese Luft steht in dem Wärmetauscher 110 in Wärmeaustausch
mit einem flüssigen Wärmemedium, z. B. Wasser,
das in der kalten Jahreszeit zum Erhitzen der Zuluft und in der
warmen Jahreszeit zum Kühlen der Zuluft dienen kann.
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7 zeigt
schließlich eine Frontansicht des Außenwandgerätes 26 mit
der Auslaßöffnung 28 und der Ansaugöffnung 30.
Hinter diesen Öffnungen sind nicht näher gezeigte
Einbauten angeordnet, die zur Vergleichmäßigung
und Verteilung der Luftströmungen sowie zur Schalldämmung
dienen. Die Trennwand 106 sowie eine weitere Trennwand 112 zur Trennung
der Auslaßöffnung 28 von der Ansaugöffnung 30 sind
gestrichelt eingezeichnet.
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Die
verbleibenden Hohlräume innerhalb des quaderförmigen
Gehäuses des Außenwandgerätes sind mit
nicht gezeigten wärme- und schalldämmende Materialien
ausgefüllt.
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Das
oben beschriebene Außenwandgerät arbeitet wie
folgt. Im normalen Lüftungsbetrieb sind die Außenluftklappe 58 und
die Fortluftklappe 50 geöffnet, und das Lüfterrad 68 wird
angetrieben, so daß Außenluft über die
Außenluftöffnung 42, die Durchlässe 46 und 64 und
den Filter 108 in die Kammer 76 angesaugt wird
(Pfeil 80). Durch den Schaufelkranz 72 wird diese
Luft in das Spiralgehäuse 90 und weiter durch
die Zuluftkammer 92 und den Wärmetauscher 110 zu
der Auslaßöffnung 28 gefördert
(Pfeil 94) und als Zuluft in den Raum abgegeben. Gleichzeitig
wird Abluft aus dem Raum über die Ansaugöffnung 30 in die
Kammer 78 des Lüfterrades angesaugt (Pfeil 82) und
durch den Schaufelkranz 72 in das Spiralgehäuse 88 und
weiter durch die Durchlässe 66 und 48 gefördert
und über die Fortluftöffnung 44 zur Gebäudeaußenseite
abgegeben (Pfeil 98). Während sich die Schaufeln
des Schaufelkranzes 72 durch die Kammer 78 bewegen,
nehmen sie Wärme aus der Abluft auf, wobei sie sich selbst
erwärmen.
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Wenn
diese Schaufeln anschließend die Kammer 76 durchqueren,
geben sie die Wärme an die angesaugte Zuluft ab, so daß diese
vorerwärmt in den Raum eintritt. Auf diese Weise erfüllt
das Lüfterrad 68 zugleich die Funktion eines Wärmetauschers, mit
dem in der kalten Jahreszeit ein Teil der Wärme aus der
Abluft zurückgewonnen werden kann. Entsprechend arbeitet
das Lüfterrad 68 in der warmen Jahreszeit als
Wärmetauscher, mit dem die Zuluft vorgekühlt wird,
bevor sie im Wärmetauscher 110 mit Hilfe des kalten,
flüssigen Wärmemediums weiter abgekühlt
wird.
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Das
Lüfterrad 68 und die Trennwand 74 sind so
gestaltet und angeordnet, und die Strömungswiderstände
der angeschlossenen Strömungskanäle einschließlich
der Filter, Wärmtauscher und sonstiber Einbauten sind so
abgestimmt, daß, wenn die Außenluft- und Fortluftklappen 58, 50 ganz
geöffnet sind, die Volumenströme der Zuluft und
der Abluft übereinstimmen, so daß das Gerät
druckneutral arbeitet.
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Aufgrund
unvemeidlicher Leckage im und am Lüfterrad ist jedoch die
Trennung zwischen der Zuluftströmung und der Abluftströmung
nicht vollständig. Das heißt, ein gewisser Teil
der aus dem Raum angesaugten Abluft wird durch das Lüfterrad wieder
in das Spiralgehäuse 90 gefördert und
gelangt – nach Temperierung im Wärmetauscher 110 – als Umluft
wieder in den Raum. Dieser Umluftanteil beträgt in der
Praxis etwa 30% des insgesamt umgewälzten Luftvolumens.
Da dieser Umluftanteil den Wärmetauscher 110 passieren
muß, trägt er stets zur Klimatisierung des Raumes
bei.
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Wenn
bei extremen Außentemperaturen ein erhöhter Umluftanteil
erwünscht ist, brauchen nur die Fortluftklappe 50 und
die Außenluftklappe 58 ganz oder teilweise geschlossen
zu werden. Bei vollständig geschlossenen Klappen arbeitet
das Gerät im reinen Umluftbetrieb.
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Das
quaderförmige Gehäuse des Außenwandgerätes 26 hat
Abmessungen von etwa 100 × 88 cm und läßt
sich daher gut in dem Brüstungsfeld 20 der Fensterfront
unterbringen, wie in 1 gezeigt ist. Dabei hat das
Gerät eine vergleichsweise geringe Tiefe von etwa 35 cm.
Da das Gerät zudem direkt an der anstelle der Glasscheibe
in den Profilrahmen 24 eingebauten Adapterplatte 38 montiert
ist, ragt das Gerät nur wenig in den Raum, so daß die nutzbare
Fläche des Raumes kaum eingeschränkt wird. Die
hängende Montage an der Adapterplatte 38 sorgt
zudem für Bodenfreiheit, so daß der Boden unter
dem Außenwandgerät bequem gereinigt werden kann.
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Trotz
der kompakten Abmessungen des Gehäuses hat das Lüfterrad
einen vergleichsweise großen Durchmesser von etwa 40 cm.
Das erlaubt einen vergleichsweise hohen Luftdurchsatz von etwa 460 m3/h bei geringer Geräuschbelastung.
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Aufgrund
dieses hohen Luftdurchsatzes genügt es in der Regel, wenn
nur in jede zweite Achse 10, 14 der Fensterfront
(1) ein Außenwandgerät eingebaut
ist. Dabei versteht es sich, daß in der Praxis die Fensterfront
eine bedeutend größere Anzahl von Achsen als drei
und entsprechend auch eine größere Anzahl von
Außenwandgeräten 26 aufweisen kann.
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Im
hybriden Lüftungsbetrieb, also bei gleichzeitiger Fensterlüftung
und Lüftung mit Hilfe der Außenwandgeräte 26,
wird die Temperatur- und Geschwindigkeitsverteilung der in den Raum
einströmenden Luft auch davon abhängig sein, welche
der Kippfenster 18 geöffnet und welche geschlossen sind.
In dem in 1 illustrierten Fall sind nur
die Kippfenster 18 in den Achsen (12) geöffnet,
in denen sich keine Außenwandgeräte 26 befinden,
was im allgemeinen zu einer guten Durchmischung der über die
Kippfenster einströmenden Luft (Pfeile 36) mit
der von den Außenwandgeräten abgegebenen Zuluft führt.
Daneben ist jedoch auch eine Betriebsweise denkbar, bei der umgekehrt
nur die Kippfenster geöffnet sind, die sich unmittelbar über
den Außenwandgeräten befinden (in den Achsen 10 und 14 in 1), wodurch
unter Umständen die Behaglichkeit günstig beeinflußt
werden kann. Ebenso ist es denkbar, alle Fenster zu öffnen.
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Während
im gezeigten Beispiel die Außenwandgeräte 26 als
Quell-Lüftungsgeräte ausgelegt sind, bei denen
die Zuluft mit geringer Strömungsgeschwindigkeit über
eine relativ große Fläche der Auslaßöffnungen 28 abgegeben
wird, sind auch modifizierte Ausführungsformen denkbar,
bei denen die Auslaßöffnungen 28 und
die Ansaugöffnungen 30 anders ausgelegt und angeordnet
sind. Beispielsweise können die Auslaßöffnungen 28 für
eine Impulslüftung ausgelegt sein, bei der die Luft mit
höherer Strömungsgeschwindigkeit auf einer kleineren
Fläche und stärker gerichtet in den Raum abgegeben
wird. Dabei ist auch eine symmetrische Anordnung denkbar, bei der
die Ansaugöffnung 30 sich etwa in der Mitte des
Gerätes (oder des oberen Randes desselben) befindet, während
sich Auslaßöffnungen 20 auf beiden Seiten
befinden. Bei der in 1 illustrierten Betriebsweise
könnte so eine gute Durchmischung der Fensterluft mit der
Zuluft des Außenwandgerätes erreicht werden, während
die über die Kippfenster einströmende Luft wirksamer
von den Ansaugöffnungen 30 ferngehalten wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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