DE202013007103U1 - Vorrichtung zur adiabatischen Kühlung der Zuluft für ein Gebäude - Google Patents

Vorrichtung zur adiabatischen Kühlung der Zuluft für ein Gebäude Download PDF

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Abstract

Vorrichtung (2) zur adiabatischen Kühlung der Zuluft für landwirtschaftlich genutzte Gebäude (4) mit einem Gebläse (6) und einem Kanal (8) zum Lufttransport der Außenluft von einer Ansaugöffnung (10) zu einer Ausblasöffnung (12) im Inneren des Gebäudes (4) und einer Vorrichtung (14) zum Zerstäuben und/oder Verrieseln von Wasser zur Kühlung der Zuluft, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorrichtung (14) zum Zerstäuben und/oder Verrieseln von Wasser ein in Strömungsrichtung der Zuluft gesehen erster Vorfilter (16) zur Abscheidung von in der Luft bewegten Grobpartikeln und ein darauf in Strömungsrichtung folgender zweiter Feinfilter (18) zur Abscheidung von in der Zuluft mitgeführten Keimen, Bakterien und Viren vorgeschaltet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur adiabatischen Kühlung der Zuluft für landwirtschaftlich genutzte Gebäude mit einem Gebläse und einem Kanal zum Lufttransport der Außenluft von einer Ansaugöffnung zu einer Ausblasöffnung im Inneren des Gebäudes und einer Vorrichtung zum Zerstäuben und/oder Verrieseln von Wasser zur Kühlung der Zuluft.
  • Ein Ausführungsbeispiel für eine adiabatische Kühlung der Zuluft für ein Gebäude findet sich in der Schrift DE 10 2004 010 189 A1 . Dort ist für eine Belüftungsanlage für ein Gebäude zur adiabatischen Kühlung ausgeführt, dass durch die Verrieselung und/oder Zerstäubung von Wasser in einem Luftstrom die Temperatur der im Luftstrom bewegten Luft sinkt. Physikalisch ist die Abkühlung der Luft darauf zurückzuführen, dass die Verdunstung des Wassers Energie verbraucht, die der Luft entzogen wird. Es ist bekannt, den Verdunstungseffekt der adiabatischen Kühlung auszunutzen, um landwirtschaftlich genutzte Gebäude, insbesondere Stallgebäude, auf eine kostengünstige Weise mit gekühlter Luft zu versorgen.
  • In Gebäuden mit Klimatechnik kommt es allerdings immer wieder vor, dass sich über den Kanal zum Lufttransport Keime und Viren im Gebäude verbreiten, die über die durch den Kanal beförderte Zuluft in das Gebäude getragen werden. Die Keime und Viren befinden sich in der Außenluft und gelangen über diese in den Kanal und können sich dort vermehren, insbesondere wenn sich an den Innenwänden der Rohre des Kanals Feuchtigkeit niederschlägt. Haben sich die Keime und Viren im Kanal eingenistet, nimmt die an den Innenwänden vorbeistreichende Zuluft Keime und Viren auf und trägt diese an weitere Stellen des Kanals und in das Gebäudeinnere weiter. Dadurch steigt die Keim- und Virenbelastung der Zuluft im Kanal und der Luft im Gebäudeinneren stetig an, obwohl die Zuluft selbst noch zum Zeitpunkt der Ansaugung in den Kanal möglicherweise frei von Keimen und Viren gewesen ist. Die Keime und Viren können Menschen und Tiere befallen und krank machen, die sich im Gebäudeinneren aufhalten. Bei einer Intensivtierhaltung im Gebäude mit einer großen Zahl von Tieren auf einem vergleichsweise engen Raum kann sich die Infektion eines Tieres schnell auf den gesamten Bestand ausweiten, was bei einer ernsthaften Krankheit zu erheblichen wirtschaftlichen Ausfällen des Tierhalters führen kann. Um dieses Risiko zu vermindern, ist es wünschenswert, die Belastung der Zuluft mit Keimen und Viren möglichst gering zu halten.
  • Demgemäß ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung so auszugestalten, dass bei der in das Gebäude beförderten Zuluft die Belastung aus Keimen und Viren verringert wird.
  • Die Aufgabe wird für eine gattungsgemäße Vorrichtung gelöst, indem der Vorrichtung zum Zerstäuben und/oder Verrieseln von Wasser ein in Strömungsrichtung der Zuluft gesehen erster Vorfilter zur Abscheidung von in der Luft bewegten Grobpartikeln und ein darauf in Strömungsrichtung folgender zweiter Feinfilter zur Abscheidung von in der Zuluft mitgeführten Keimen, Bakterien und Viren vorgeschaltet ist.
  • Durch die Vorschaltung des Vorfilters und des Feinfilters ist es möglich, die Keim- und/oder Virenbelastung in der in den gebäudeseitigen Kanal eintretenden Zuluft zu verringern. Indem die beiden Filterstufen der Vorrichtung zum Zerstäuben und/oder Verrieseln von Wasser vorgeschaltet sind, wird auch eine Belastung des zerstäubten und/oder verrieselten Wassers mit den ausgefilterten Partikeln vermieden. Durch die Stufung der Filterleistung in eine Grobfraktion im Vorfilter und eine Feinfraktion im Feinfilter wird ein schnelles Verstopfen des Feinfilters durch Grobpartikel verhindert.
  • Die vorgeschlagene Maßnahme ist in Systemen mit einer adiabatischen Kühlung besonders vorteilhaft, weil die in solchen Lüftungssystemen bewegte Zuluft eine erhöhte Feuchtigkeit aufweist und dadurch für eine Anlagerung und Vermehrung von Keimen und/oder Viren auf den Innenwänden des Kanals eine erhöhte Anfälligkeit besteht.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind der erste Vorfilter, der darauf in Strömungsrichtung folgende zweite Feinfilter und die Vorrichtung zum Zerstäuben und/oder Verrieseln von Wasser in einem gemeinsamen Modulgehäuse mit einer ersten Öffnung zur Annahme der Zuluft und einer zweiten Öffnung zur Abgabe der Zuluft an den nachgeordneten Kanal angeordnet. Durch das gemeinsame Modulgehäuse kann eine Belüftungs- oder Klimaanlage für ein Stallgebäude mit der besonderen Luftfiltertechnik leicht montiert und betrieben werden. Es sind nur wenige gebäudespezifisch individuellen Anpassungsarbeiten zur Installation der Anlage in einem zu belüftenden Gebäude erforderlich, die Vormontage der wichtigen Komponenten zur erfindungsgemäßen Reinigung der Zuluft kann industriell vorgefertigt werden.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Feinfilter von einer Fasermatte gebildet, die durch die mehrlagige Anordnung und Ausrichtung der Fasern Partikel mit eine Partikelgröße ab 0,3 Mikrometern oder größer aus der hindurch strömenden Zuluft ausfiltert. Durch das Feinfilter und die nachgeordnete Luftwäsche mittels der Vorrichtung zum Zerstäuben und/oder Verrieseln von Wasser wird die Staub- und Feinstaubablagerung innerhalb des nachgeordneten Kanals geringer. Dadurch verringert sich auch das Nährstoffangebot für Keime und Viren, die noch durch den Feinfilter strömen könnten, deren Verbreitungsmöglichkeiten innerhalb des Kanals sind dadurch erheblich reduziert. Durch die besonders fein ausfilternde Ausgestaltung des Feinfilters können auch Keime und/oder Viren aus der durch den Feinfilter strömenden Zuluft entfernt werden. Selbst wenn mit der angegebenen Partikelgröße von 0,3 Mikrometern und größer nicht alle Keime und Viren aus der Zuluft ausgefiltert werden, ist es möglich, die Keim- und Virenbelastung der Zuluft deutlich zu senken.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Fasern des Feinfilters eine antimikrobiell wirkende Ausrüstung auf. Die antimikrobiell wirkende Ausrüstung ist sinnvoll, um die Vermehrung von Keimen und/oder Viren, die an den Fasern anhaften, zu vermindern. Bei einer vollständigen Abtötung der Keime kann die durch den Feinfilter hindurch strömende Zuluft keine neuen Keime aufnehmen. Die Keim- und Virenbelastung des anschließenden Kanals und des Gebäudeinneren wird dadurch deutlich verringert. Eine antimikrobiell wirkende Ausrüstung kann beispielsweise durch eine silberhaltige Beschichtung der Fasern realisiert werden, oder die Fasern weisen eine Beschichtung mit biologisch wirkenden Substanzen oder speziell ausgerüsteten Nanopartikeln auf. Als mechanische Filtrationssysteme für den Feinfilter kommen beispielsweise Hepa-Filter oder High Efficiency Particulate Air-Filter in Betracht.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Flächen des Vorfilters und des Feinfilters jeweils mindestens doppelt so groß wie die Strömungsquerschnittsfläche des stromabwärts des Gebläses gelegenen Kanals. Durch die große Dimensionierung des Vorfilters und des Feinfilters im Verhältnis zur Strömungsquerschnittsfläche des Kanals ergeben sich niedrige
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung dem Feinfilter vor- und/oder nachgeschaltete elektrostatische Filtrationssysteme auf. Als elektrostatische Filtrationssysteme kann beispielsweise die Ionisation und/oder die UV-Bestrahlung eingesetzt werden. Auch hier gilt, dass durch die Vor- und/oder Nachschaltung die Keim- und/oder Virenbelastung der Zuluft aus der Vorrichtung verringert werden kann. Bei der Vorschaltung der elektrostatischen Filtrationssysteme vor den Feinfilter, aber nach dem Vorfilter sind die elektrostatischen Filtrationssysteme nicht mit dem Großpartikel-Schmutz belastet. Bei einer Nachschaltung hinter dem Feinfilter fehlt auch die Belastung der elektrostatischen Filtersysteme mit den vom Feinfilter aufgehaltenen Partikeln. Durch die Vorschaltung der elektrostatischen Filtrationssysteme vor die Vorrichtung zum Zerstäuben und/oder Verrieseln von Wasser ist die Zuluft noch nicht mit Wasserdampf aufgeladen, was die Abscheidewirkung der elektrostatischen Filtrationssysteme nachteilig beeinträchtigen könnte. Zudem wird die Belastung des Wassers mit Keimen und/oder Viren möglichst gering gehalten, da diese soweit wie möglich abgeschieden werden, bevor die Zuluft adiabatisch gekühlt wird. Damit die Gefährdung aus Keimen und Viren verringert ist, müssen diese je nach Art der zu bekämpfenden Keime und Viren nicht vollständig abgetötet werden Für eine Inaktivierung und Schädigung können vor- und/oder nachgeschaltete elektrostatische Filtrationssysteme, aber auch die antimikrobielle Ausrüstung des Feinfilters häufig bereits genügen, so dass sich die mit der Luft beförderten Keime und Viren nicht mehr vermehren können. Die elektrostatischen Filtrationssysteme vermeiden eine Belastung der Luft im Stall mit Substanzen, die in einer stärkeren Konzentration bereits für sich im Stall aufhaltenden Tiere und Menschen wieder gesundheitsschädlich sein könnten. Da auch die antimikrobielle Ausrüstung des Feinfilters auf die Fasern des Feinfilters beschränkt ist, gilt dieser Vorteil auch für diese Ausgestaltung.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung eine Alarmvorrichtung auf, die den Luftdruck und/oder die Luftdruckdifferenz im Strömungsabschnitt der Zuluft zwischen dem Vorfilter und/oder dem Feinfilter und dem Gebläse mittels eines Sensors misst, den Sensorwert auswertet und bei Überschreitung eines Schwellwertes einen Alarm ausgibt. In der Alarmvorrichtung kann als Schwellwert ein absoluter Druckwert als maximaler und/oder minimaler Druck hinterlegt sein, bei dessen Über- bzw. Unterschreitung ein Alarm ausgelöst wird, oder es ist in einem zugehörigen Speichermittel eine Druckkennlinie hinterlegt, die in Anhängigkeit von der Drehzahl oder elektrischen Leistung des Gebläses 6 kritische Ober- und/oder Untergrenzen definiert und bei deren Über- bzw. Unterschreitung ein Alarm ausgelöst wird. Die Unterschreitung eines Schwellwertes kann als Signal für eine übermäßige Verschmutzung oder Verstopfung des Vorfilters 16, des Feinfilters 18 und/oder der Vorrichtung 14 angesehen werden, da bei einem verringerten Luftdurchsatz das Gebläse 6 zunehmend einen Unterdruck im Innenraum des Modulgehäuses 20 zieht. Ein zu hoher Druckwert kann als Signal für einen Lüfterausfall, eine geöffnete Wartungstür im Modulgehäuse und/oder eine Beschädigung des Vorfilters 16 und/oder des Feinfilters 18 gewertet werden.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung eine Alarmvorrichtung auf, die über Schließkontakte den Verschlusszustand im Strömungsabschnitt der Zuluft zwischen dem Vorfilter und/oder dem Feinfilter und dem Gebläse mittels eines Sensors misst und bei einem „offen”-Signal des Sensors einen Alarm ausgibt. Der Kontaktsensor kann als Alternative zu einem Drucksensor oder ergänzend dazu eingesetzt werden. Kontaktsensoren sind kostengünstig und zuverlässig in der Funktion. Ein Kontaktschalter kann auch der Erhöhung der Betriebssicherheit dienen, weil bei einer „offen”-Alarmierung keine Person durch den Betrieb des Gebläses verletzt werden kann, wenn dieses sofort abgeschaltet wird.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung schaltet die Alarmvorrichtung als Alarm das Gebläse aus, einen akustischen oder optischen Alarm ein und/oder löst einen Alarm eines Telefonwählgeräts aus.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • In 1 ist eine Vorrichtung 2 zur adiabatischen Kühlung der Zuluft für ein landwirtschaftlich genutztes Gebäude 4 mit einem Gebläse 6 und einem Kanal 8 zum Lufttransport der Außenluft von einer Ansaugöffnung 10 zu einer Ausblasöffnung 12 im Inneren des Gebäudes 4 gezeigt. Die Vorrichtung 2 zur adiabatischen Kühlung verfügt insbesondere über eine Vorrichtung 14 zum Zerstäuben und/oder Verrieseln von Wasser.
  • Um bei der in das Gebäude 4 beförderten Zuluft die Belastung aus Keimen und Viren zu verringern, verfügt die Vorrichtung 2 über einen Vorfilter 16 und einen Feinfilter 18. In Strömungsrichtung der Zuluft im Kanal 8 ist der Vorfilter 16 dem Feinfilter 18 vorgeordnet. An den Feinfilter 18 schließt sich in Strömungsrichtung der Zuluft durch den Kanal 8 die Vorrichtung 14 zum Zerstäuben und/oder Verrieseln von Wasser an.
  • Der Vorfilter 16, der Feinfilter 18 und die Vorrichtung 14 zum Zerstäuben und/oder Verrieseln von Wasser sind gemeinsam in einem Modulgehäuse 20 angeordnet.
  • Das Modulgehäuse 20 verfügt über eine erste Öffnung 22 zur Annahme der Zuluft und eine zweite Öffnung 24 zur Abgabe der Zuluft an den nachgeordneten Kanal 8. Aus der 1 ist erkennbar, dass die Flächen des Vorfilters 16 und des Feinfilters 18 jeweils mindestens doppelt so groß sind wie die Strömungsquerschnittsfläche des stromabwärts des Gebläses 6 gelegenen Kanals 8. Durch die großen Filterflächen des Vorfilters 16 und des Feinfilters 18 kann die Durchströmungsgeschwindigkeit der Zuluft in den Filtern vergleichsweise niedrig gehalten werden. Durch die niedrige Durchströmungsgeschwindigkeit erhöht sich die Abscheiderate der beiden Filter von in der Luft bewegten Keimen und/oder Viren. Es genügt, die Filterflächen des Vorfilters 16 beziehungsweise des Feinfilters 18 möglichst groß zu halten, die Strömungsquerschnittsfläche des stromabwärts des Gebläses 6 gelegenen Kanals 8 kann insbesondere innerhalb des Gebäudes 4 auf einem normalen Niveau gehalten werden. Dadurch können die Kosten der Lüftungsanlage insgesamt vergleichsweise niedrig gehalten werden.
  • Zeichnerisch nicht näher dargestellt sind Vorrichtungen zur Aufbereitung und Reinigung des durch die Vorrichtung 14 zirkulierenden Wassers. Auch der durch den Kanal 8 strömende Zuluftstrom kann noch durch zusätzliche Maßnahmen wie beispielsweise dem Feinfilter 18 vor- und/oder nachgeschaltete elektrostatische Filtrationssysteme ergänzend von dadurch abgeschiedenen Keimen und/oder Viren entlastet werden.
  • Die Vorrichtung 2 weist eine Alarmvorrichtung 26 auf, die mit einem Luftdrucksensor 28 oder einem Kontaktsensor 30 verbunden ist. Im Alarmfall kann die Alarmvorrichtung 26 über eine Verbindungsleitung einen Aktor 32 aktivieren, wie beispielsweise ein Blitzlicht oder eine Rundumleuchte, eine Warnhupe, ein Telefonwählgerät oder dergleichen. Die Alarmvorrichtung 26 kann auch über eine Verbindungsleitung das Gebläse 6 ausschalten.
  • Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel dient nur Zwecken der Erläuterung der Erfindung und ist nicht auf dieses beschränkt. Dem Fachmann bereitet es keine Schwierigkeiten, die Erfindung auf eine ihm als geeignet erscheinende Weise für einen konkreten Anwendungsfall abzuwandeln und anzupassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102004010189 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Vorrichtung (2) zur adiabatischen Kühlung der Zuluft für landwirtschaftlich genutzte Gebäude (4) mit einem Gebläse (6) und einem Kanal (8) zum Lufttransport der Außenluft von einer Ansaugöffnung (10) zu einer Ausblasöffnung (12) im Inneren des Gebäudes (4) und einer Vorrichtung (14) zum Zerstäuben und/oder Verrieseln von Wasser zur Kühlung der Zuluft, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorrichtung (14) zum Zerstäuben und/oder Verrieseln von Wasser ein in Strömungsrichtung der Zuluft gesehen erster Vorfilter (16) zur Abscheidung von in der Luft bewegten Grobpartikeln und ein darauf in Strömungsrichtung folgender zweiter Feinfilter (18) zur Abscheidung von in der Zuluft mitgeführten Keimen, Bakterien und Viren vorgeschaltet ist.
  2. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Vorfilter (16), der darauf in Strömungsrichtung folgende zweite Feinfilter (18) und die Vorrichtung (14) zum Zerstäuben und/oder Verrieseln von Wasser in einem gemeinsamen Modulgehäuse (20) mit einer ersten Öffnung (22) zur Annahme der Zuluft und einer zweiten Öffnung (24) zur Abgabe der Zuluft an den nachgeordneten Kanal (8) angeordnet sind.
  3. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Feinfilter (18) von einer Fasermatte gebildet ist, die durch die mehrlagige Anordnung und Ausrichtung der Fasern Partikel mit eine Partikelgröße ab 0,3 Mikrometern oder größer aus der hindurch strömenden Zuluft ausfiltert.
  4. Vorrichtung (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des Feinfilters (18) eine antimikrobiell wirkende Ausrüstung aufweisen.
  5. Vorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen des Vorfilters (16) und des Feinfilters (18) jeweils mindestens doppelt so groß sind wie die Strömungsquerschnittsfläche des stromabwärts des Gebläses (6) gelegenen Kanals (8).
  6. Vorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2) dem Feinfilter (18) vor- und/oder nachgeschaltete elektrostatische Filtrationssysteme aufweist.
  7. Vorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2) eine Alarmvorrichtung (26) aufweist, die den Luftdruck und/oder die Luftdruckdifferenz im Strömungsabschnitt der Zuluft zwischen dem Vorfilter (16) und/oder dem Feinfilter (18) und dem Gebläse (6) mittels eines Sensors (28) misst, den Sensorwert auswertet und bei Überschreitung eines Schwellwertes einen Alarm ausgibt.
  8. Vorrichtung (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Alarmvorrichtung ein Speichermittel aufweist, in dem die Druckkennlinie hinterlegt ist, die in Anhängigkeit von der Drehzahl oder elektrischen Leistung des Gebläses 6 kritische Ober- und/oder Untergrenzen definiert und bei deren Über- bzw. Unterschreitung ein Alarm ausgelöst wird.
  9. Vorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Alarmvorrichtung (26) aufweist, die über Schließkontakte den Verschlusszustand im Strömungsabschnitt der Zuluft zwischen dem Vorfilter (16) und/oder dem Feinfilter (18) und dem Gebläse mittels eines Sensors (30) misst und bei einem „offen”-Signal des Sensors einen Alarm ausgibt.
  10. Vorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Alarmvorrichtung (26) als Alarm das Gebläse (6) ausschaltet, einen akustischen oder optischen Alarm einschaltet und/oder einen Alarm eines Telefonwählgeräts auslöst.
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