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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lüften von Räumen nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
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Vorrichtungen der vorliegenden Art dienen dazu, einzelne Räume zu lüften, wobei Raumluft ins Freie geführt und Frischluft dem Raum zugeführt wird. Regelmäßiges konsequentes Lüften u.a. in Schulräumen ist ein unerlässlicher Bestandteil der im Rahmen der aktuellen Corona-Pandemie in den Schulen angewendeten Hygiene- und Infektionsschutz-Maßnahmen. Hierbei wird empfohlen, im zeitlichen Abstand von 20 Minuten die Fenster für etwa 3 bis 5 Minuten Dauer weit zu öffnen. Im Winter führt diese Vorgehensweise jedoch zu einer starken Abkühlung des Klassenraums, wodurch die Gesundheit der anwesenden Schüler beeinträchtigt sein kann.
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Zum wärmeverlustarmen Lüften von Räumen sind sogenannte Raumlüftungsanlagen bekannt, die insbesondere in Niedrigenergiehäusern zum Einsatz kommen. Hierbei wird über Ventilatoren Raumluft über eine Rohrleitung nach außen transportiert und Frischluft über eine zweite Leitung in den Innenraum transportiert, wobei die beiden Luftströme getrennt voneinander über einen Wärmetauscher geführt werden. Durch den Wärmetauscher wird der nach außen geführten Raumluft Wärme entzogen, die der von außen nach innen geförderten Frischluft zugeführt wird. Derartige Raumlüftungsanlagen haben sich in der Praxis bewährt. Die Installation solcher stationären Raumlüftungsanlagen ist jedoch sehr aufwendig, weshalb eine nachträgliche Ausstattung zahlreicher Klassenräume mit derartigen Systemen nicht durchführbar ist.
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Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum energieeffizienten Lüften eines Raumes bereitzustellen, die kostengünstig herstellbar und mobil situationsabhängig an gewünschten Einsatzorten temporär einsetzbar ist. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst.
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Mit der Erfindung ist eine Vorrichtung zum effizienten Lüften eines Raumes bereitgestellt, die kostengünstig herstellbar und mobil situationsabhängig an gewünschten Einsatzorten temporär einsetzbar ist. Die Vorrichtung umfasst ein transportables Außengehäuse mit einer Außenzuluftöffnung, einer Außenabluftöffnung, einer Raumzuluftöffnung und wenigstens einer Raumabluftöffnung, wobei die Außenzuluftöffnung über einen ersten Luftkanal (Abluftkanal) mit der Raumabluftöffnung und die Außenabluftöffnung über einen zweiten Luftkanal (Frischluftkanal) mit der wenigstens einen Raumzuluftöffnung verbunden ist. In dem Außengehäuse ist ein Wärmetauscher angeordnet, durch den der erste Luftkanal und der zweite Luftkanal getrennt voneinander geführt sind, wodurch ein Übergang von in dem Abluftstrom befindlichen, möglicherweise virenbehafteten Aerosolen in den Frischluftstrom des zweiten Luftkanals verhindert ist. In beiden Luftkanälen ist wenigstens ein Ventilator zur Förderung der Abluft- und Frischluftströme angeordnet. Dadurch, dass die Außenabluftöffnung und die Außenzuluftöffnung jeweils mit einem Anschlussstück zur Verbindung mit einer flexiblen Schlauch- oder Rohrleitung versehen sind, kann die transportable Vorrichtung bedarfsgerecht in einem Raum aufgestellt werden, wonach deren Luftkanäle über die anzuschließende Schlauch- oder Rohrleitungen einfach durch ein Fenster nach draußen geführt werden können.
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Nachfolgend bezeichnet der Begriff „Raumabluftöffnung“ eine Eintrittsöffnung, durch die Luft aus dem Raum geführt wird und der Begriff „Raumzuluftöffnung“ eine Austrittsöffnung, durch die Luft in den Raum gefördert wird. Der Begriff „Außenabluftöffnung“ bezeichnet eine Eintrittsöffnung, durch die Außenluft von außen eingebracht wird und der Begriff „Außenzuluftöffnung“ bezeichnet eine Austrittsöffnung, durch die Luft nach außen gefördert wird.
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In Weiterbildung der Erfindung ist der Wärmetauscher ein Kreuzstromwärmetauscher, der vorzugsweise als Plattenwärmetauscher ausgebildet ist. Der Außenluftstrom des ersten Luftkanals und der Raumluftstrom des zweiten Luftkanals strömen jeweils durch Wärmeübergangsplatten getrennt nebeneinander vorbei. Dabei gibt das höhere Energieniveau des Raumluftstroms seine Wärme über die Wärmeübergangsplatten an das niedrigere Energieniveau des Außenluftstroms ab und erwärmt diesen. Die Wärmeübergangsplatten des Kreuzstromwärmetauschers bestehen vorzugsweise aus gut wärmeleitfähigem Aluminium; es sind jedoch auch Ausführungen aus Keramik oder Kunststoff mit einer vergrößerten Wärmetauscherfläche erhältlich.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist das Außengehäuse bodenseitig mit Füßen und / oder Rollen versehen. Hierdurch ist eine einfache Aufstellung der Vorrichtung an dem gewünschten Einsatzort ermöglicht. Alternativ oder zusätzlich können an dem Außengehäuse auch Ösen zur Aufhängung an einer Wand angeordnet sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist an wenigstens zwei bevorzugt gegenüberliegend angeordneten Seiten des Außengehäuses jeweils wenigstens eine Raumabluftöffnung vorhanden, die mit dem ersten Luftkanal (Abluftkanal) verbunden ist. Hierdurch ist eine großflächige Absaugung von gegebenenfalls aerosolbelasteter Raumluft erzielt. Im Gegensatz zu mobilen Klimageräten, die angesaugte Außenluft großflächig über Raumzulauföffnungen in einen Raum einbringen, ist hier eine großflächige Anordnung von Raumabluftöffnungen vorgesehen, mit dem Ziel, großflächig aerosolbehaftete, möglicherweise mit Viren kontaminierte Luft aus dem Raum abzusaugen.
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In Weiterbildung der Erfindung ist in dem Außengehäuse ein Innengehäuse angeordnet, dass den Wärmetauscher aufnimmt und durch das der erste Luftkanal (Abluftkanal) und der zweite Luftkanal (Frischluftkanal) geführt sind, wobei die Außenzuluftöffnung, die Außenabluftöffnung und die Raumzuluftöffnung jeweils über ein Rohr dichtend mit jeweils einer Öffnung des Innengehäuses verbunden sind und wobei der zweite Luftkanal bereichsweise durch einen zwischen den in dem Innengehäuse und dem Außengehäuse begrenzten Zwischenraum gebildet ist, der mit der wenigstens einen Raumabluftöffnung verbunden ist. Dabei sind bevorzugt zwei vorzugsweise gegenüberliegend angeordnete Wände des Außengehäuses jeweils mit einer Anordnung von Lüftungsöffnungen versehen, welche die Raumabluftöffnungen bilden. Hierdurch ist ein Absaugen der gegebenenfalls aerosolbelasteten Luft über eine große Fläche ermöglicht.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Ventilatoren mit einer Steuereinheit verbunden, die über ein außen an dem Außengehäuse angeordnetes Bedienteil bedienbar ist. Hierdurch ist eine einfache Steuerung der Ventilatoren durch einen Bediener von außen ermöglicht.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit mit einem Stromanschlusskabel verbunden, das einen Stecker zum Anschluss an eine Haushaltssteckdose aufweist. Hierdurch ist eine einfache Verbindung der Vorrichtung mit dem Stromnetz ohne Erfordernis eines Elektrofachinstallateurs ermöglicht.
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In Weiterbildung der Erfindung sind die beiden Anschlussstücke mit jeweils einer flexiblen Schlauch- oder Rohrleitung verbunden, die an ihrem freien Ende mit einer Fensterdurchführung verbunden sind, die vorzugsweise eine Fensterdichtung zur Abdichtung eines Fensterspaltes aufweist. Hierdurch ist eine einfache, weitgehend abgedichtete Durchführung der Luftströme durch eine gekipptes oder nur einen Spalt weit geöffnetes Fenster ermöglicht.
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Alternativ können die beiden Anschlussstücke mit jeweils einer flexiblen Schlauch- oder Rohrleitung verbunden sein, die mit ihrem freien Ende beabstandet zueinander mit in eine Fensterscheibe eingebrachten Durchführungen verbunden sind. Dabei kann es sich bei der Fensterscheibe sowohl um die vorhandene Fensterscheibe eines Fensters handeln, die hierzu mit einer Öffnung zu versehen ist. Die Fensterscheibe kann jedoch auch durch eine Fenstereinsatzplatte gebildet sein, die in den Rahmen eines zumindest bereichsweise geöffneten Fensters einsetzbar ist. Vorzugsweise ist die Fenstereinsatzplatte durch eine Polycarbonatplatte gebildet, die vorteilhaft den gesamten Fensterrahmen ausfüllt. Eine solche Platte ist kostengünstig herstellbar und einfach zu bearbeiten.
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Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
- 1 die schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Lüften eines Rahmens mit entfernter Frontwand;
- 2 die schematische Darstellung des Innengehäuses der Vorrichtung aus 1 mit angeordnetem Kreuzstromwärmetauscher und
- 3 die schematische Darstellung eines Klassenraums mit einer aufgestellten und angeschlossenen Lüftungsvorrichtung.
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Die als Ausführungsbeispiel gewählte Vorrichtung zum Lüften eines Raumes 7 umfasst im Wesentlichen ein Außengehäuse 1, das über Rohre 2 mit einem Innengehäuse 3 verbunden ist, in dem ein Kreuzstromwärmetauscher 4 angeordnet ist, durch den Luftleitkanäle 61, 62 geführt sind, in denen jeweils ein Ventilator 5 angeordnet ist.
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Das Außengehäuse 1 ist im Wesentlichen hohlquaderförmig ausgebildet und aus Metallblech hergestellt. In seiner Deckseite 11 sind beabstandet zueinander eine Außenzuluftöffnung 111 und eine Außenabluftöffnung 112 eingebracht, die jeweils kreisförmig ausgebildet sind. Weiterhin ist in die der Deckseite 11 gegenüberliegenden Bodenseite 12 der Außenabluftöffnung 112 gegenüberliegend eine kreisförmige Raumzuluftöffnung 121 eingebracht. Die beiden Seitenwände 13 sind im Bereich ihrer oberen, der Deckseite 11 zugewandten Hälfte jeweils mit einer Anordnung an schlitzförmigen Raumabluftöffnungen 131 versehen. Weiterhin sind an der der Außenzuluftöffnung 111 zugewandten Seitenwand 13 in Ihrem bodenseitigen Bereich ein Bedienteil 14 zur Steuerung der Ventilatoren 5 sowie eine schaltbare Anschlussbuchse 15 zum Anschluss eines Stromanschlusskabels 16 angeordnet. Die - nicht dargestellte - Frontwand des Außengehäuses 1 ist zu Wartungszwecken über Scharniere 122 mit der Bodenseite 112 verbunden.
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Das Innengehäuse 3 ist ebenfalls hohlquaderförmig ausgebildet und aus Metallblech hergestellt. Die Seitenwände des Innengehäuses 3 sind jeweils mittig mit nach innen kragenden Trennwänden 61 versehen, die jeweils mit einer Seitenkante des eine quadratische Grundfläche aufweisenden Kreuzstromwärmetauschers 4 verbunden sind. Durch die Seitenwände des Innengehäuses 3, die Trennwände 31 und den Kreuzstromwärmetauscher 4 sind auf diese Weise vier Kammern 32, 33, 34, 35 begrenzt. In die der Deckseite 11 des Außengehäuses 1 zugewandte Seitenwand des Innengehäuses 3 sind zwei kreisrunde Öffnungen 321, 331 eingebracht: eine erste Öffnung 321 mündet in der ersten Kammer 32 und eine zweite Öffnung 331 in der zweiten Kammer 33. Weiterhin sind in der der Bodenseite 12 des Außengehäuses 1 zugewandten Seitenwand des Innengehäuses 3 zwei weitere Öffnungen 341, 351 beabstandet zueinander eingebracht: eine dritte Öffnung 341 mündet in der dritten Kammer 34 und eine vierte Öffnung 151 in der vierten Kammer 35.
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In der ersten Kammer 32 sowie in der vierten Kammer 35 ist jeweils ein Ventilator 5 zur Erzeugung eines Luftstroms in Richtung des Kreuzstromwärmetauschers 4 angeordnet. Die beiden Ventilatoren 5 sind über der Leitungen 361 mit einer an dem Innengehäuse 3 angeordneten Steuereinheit 36 verbunden, die über eine - nicht dargestellte - Leitung wiederum mit dem an dem Außengehäuse 1 angeordneten Bedienteil 14 verbunden ist.
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Das Innengehäuse 3 ist derart in dem Außengehäuse 1 angeordnet, dass es an der Deckseite 11 des Außengehäuses 1 anliegt. Dabei sind die erste Öffnung 321 und die zweite Öffnung 331 des Innengehäuses 3 über jeweils ein Rohr 2 mit der Außenzuluftöffnung 111 beziehungsweise der Außenabluftöffnung 112 verbunden, wie in 1 gezeigt ist. Die Grundfläche des Innengehäuses 3 ist gegenüber der Grundfläche des Außengehäuses 1 etwa um 20 % geringer ausgeführt, sodass zwischen den Seitenwänden 13 und der Bodenseite 12 des Außengehäuses 1 und dem Innengehäuse 3 ein Zwischenraum 17 gebildet ist. Die dritte Öffnung 341 des Innengehäuses 3 ist über ein Rohr 2 den Zwischenraum 17 überbrückend mit der Raumzuluftöffnung 121 des Außengehäuses 1 verbunden. An der vierten Öffnung 351 ist ebenfalls ein Rohr 2 angeordnet, das jedoch so kurz ausgebildet ist, dass es lediglich in den Zwischenraum 17 hineinragt und beabstandet zu der Bodenseite 12 des Außengehäuses 1 endet.
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Die so ausgebildete Vorrichtung weist einen erst Luftkanal 61 (Abluftkanal) auf, der beginnend mit den in den Seitenwänden 13 des Außengehäuses 1 eingebrachten Raumabluftöffnungen 131 über den Zwischenraum 17 durch die vierte Öffnung 351 in die vierten Kammer 35 führt und von dort in die mit dieser über den Kreuzstromwärmetauscher 4 verbundene zweiten Kammer 33 verläuft, von wo er über die zweite Öffnung 331 über ein Rohr 2 durch die Außenabluftöffnung 112 führt.
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Weiterhin ist ein zweiter Luftkanal 62 (Frischluftkanal) vorhanden, der beginnend mit der in der Bodenseite 12 des Außengehäuses 1 eingebrachten Raumzuluftöffnung 121 über ein Rohr 2 durch die dritte Öffnung 341 in die dritte Kammer 34 verläuft, von wo er in die mit dieser über den Kreuzstromwärmetauscher 4 verbundenen ersten Kammer 32 führt und von dort durch die erste Öffnung 321 über ein Rohr 2 durch die Außenzuluftöffnung 111 der Deckseite 11 des Außengehäuses 1 verläuft.
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In 3 ist eine Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Klassenraum 7 gezeigt. An die durch die Außenzuluftöffnung 111 sowie die Außenabluftöffnung 112 der Deckseite 11 des Außengehäuses 1 geführten Rohre 2 ist ein Anschlussstück 21 angeformt, das jeweils mit einer Schlauchleitung 8 verbunden ist. Die beiden Schlauchleitungen 8 sind mit ihren freien Enden durch eine jeweils in eine Fensterscheibe 711 eines Fensters 71 eingebrachte Durchführung 712 geführt. An die Anschlussbuchse 15 des Außengehäuses 1 ist ein Stromanschlusskabel 16 angeschlossen, dessen Stecker in eine in dem Klassenraum 7 befindliche Haushaltssteckdose 72 eingesteckt ist.
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Zur Inbetriebnahme werden die Ventilatoren 5 über das Bedienteil 14 und die mit dieser verbundenen Steuereinheit 36 aktiviert. Durch den in der vierten Kammer 35 angeordneten Ventilator 5 wird nun über den Zwischenraum 17 durch die in den beiden Seitenwänden 13 des Außengehäuses 1 angeordneten Raumabluftöffnungen 131 warme Raumluft aus dem Klassenraum 7 angesaugt und durch den Kreuzstromwärmetauscher 4 durch die zweite Kammer 33 über die zweite Öffnung 331 durch die mit dieser über ein Rohr 2 verbundene Schlauchleitung 8 durch die Durchführung 712 des Fensters 71 nach draußen geleitet.
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Gleichzeitig wird durch den in der ersten Kammer 32 angeordneten Ventilator 5 über die Schlauchleitung 8, die über ein Rohr 2 mit der ersten Kammer 32 verbunden ist, kalte Außenluft angesaugt und durch den Kreuzstromwärmetauscher 4 in die dritte Kammer 34 geleitet, von wo sie durch die dritte Öffnung 341 über ein Rohr 2 durch die Raumzuluftöffnung 121 der Bodenseite 12 des Außengehäuses 1 in den Klassenraum 7 gefördert wird.
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In dem Kreuzstromwärmetauscher 4 wird die über den ersten Luftkanal 61 geführte warme Raumluft des Klassenraums 7 und die von außen über den zweiten Luftkanal 62 eingeleitete kalte Außenluft jeweils durch Wärmetauscherplatten getrennt aneinander vorbei geführt, wobei die warme Raumluft Ihre Wärme über die Wärmetauscherplatten an die kältere Außenluft des Luftkanals 62 abgibt, welche sich hierdurch erwärmt. Die Temperaturdifferenz zwischen der in den Klassenraum 7 gefördertem Außenluft und der dort befindlichen Raumluft ist hierdurch deutlich reduziert.
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Im Ausführungsbeispiel ist das Außengehäuse 1 der Vorrichtung mit Füßen 18 versehen, über welche die Vorrichtung einfach innerhalb des Klassenraums 7 aufstellbar ist, wobei die Bodenseite 12 des Außengehäuses 1 beabstandet zu dem Fußboden des Klassenraums positioniert ist. Alternativ kann das Außengehäuse 1 auch mit Ösen versehen sein, über die es an einer Wand aufgehängt werden kann. Durch die bodenferne Position der flächig in die Seitenwände 13 des Außengehäuses 1 eingebrachten Raumabluftöffnungen 131 ist ein Ansaugen von auf den Boden des Klassenraums 7 befindlichen Schmutzpartikeln verhindert. Eine Beeinträchtigung des Kreuzstromwärmetauschers 4 durch solche Schmutzpartikel ist somit vermieden. Ergänzend können die Raumabluftöffnungen 131 zusätzlich mit einem Filtervlies versehen sein, durch das Schmutzpartikel aus der angesaugten Raumluft gefiltert werden. Die flächig angeordneten Raumabluftöffnungen 131 bewirken zudem eine großflächige Absaugung von möglicherweise aerosolbehafteter Raumluft, wodurch das Übertragungsrisiko von Corona-Viren über in der Raumluft befindliche Aerosole minimiert wird.
