-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung bezieht sich auf auf dem Dach installierte Abzugsvorrichtungen, die Luft aus Innenräumen herausblasen, und insbesondere auf Dachventilatoren, die Solarenergie als Energiequelle verwenden.
-
Hintergrund
-
Gute Innenraumluft ist nachweislich einer der wichtigsten Bestandteile der Wohngesundheit. Funktionelle Belüftung hingegen ist Voraussetzung für saubere und frische Innenraumluft. Die Innenraumluftqualität kann nie gut sein, wenn die Luft im Innenraum nicht ausreichend ausgetauscht wird. Durch die Belüftung kann auch die Temperatur der Innenraumluft beeinflusst werden. Übermäßige Hitze im Innenraum beeinträchtigt Schlaf und Komfort. Für ältere und kranke Menschen stellt Hitze ein ernsthaftes Gesundheitsrisiko dar, zudem steigt bei sehr warmem Wetter die Sterblichkeit. Die Erhöhung der Belüftung während der warmen Jahreszeit ermöglicht es, die Innenraumluft kühler zu halten.
-
Eine sehr traditionelle Methode zur Verbesserung der Belüftung bei warmem Wetter ist die Fensterlüftung. Die Fensterlüftung hat jedoch ihre eigenen Nachteile. Schadstoffe und Lärm aus der Außenluft, die durch ein geöffnetes Fenster in den Innenraum gelangen, beeinträchtigen den Komfort und die Gesundheit erheblich, insbesondere in städtischen Gebieten. Auch für Pollenallergiker ist die Fensterlüftung nicht geeignet.
-
Bis zum Ende des 20. Jahrhunderts war die Schwerkraftbelüftung auf der Grundlage natürlicher Druckunterschiede das wichtigste Lüftungssystem. In Wohnungen mit Schwerkraftbelüftung sind Abluftventile zumindest in der Küche und in den WC- und Badezimmerräumen angebracht. Besonders im frühen 20. Jahrhundert wurden Ventile auch in Nischen und gewöhnlichen Wohnzimmern platziert. Als separate Garderoben üblicher wurden, wurden Abluftventile oft auch in Garderoben platziert.
-
In Gebäuden, die mit einer Schwerkraftbelüftung ausgestattet sind, werden die Abluftkanäle in Gruppen zusammengefasst. Das untere Ende des Lüftungskanals saugt Luft aus den Räumen des Gebäudes an, wovon aus die Luft entlang des Kanals bis zum Dach gelangt. Die Luft vom Dach wird durch in den Schornsteinen gesammelte Kanäle herausgeführt. Normalerweise gibt es mindestens 2 Kanäle in einem Schornstein, aber in Mehrfamilienhäusern können bis zu 20 Kanäle an denselben Schornstein angeschlossen werden.
-
Traditionell verliefen Abluftkanäle in einem gemauerten Schornstein, so dass jedes Abluftventil eine eigene Abgasleitung bis zur Schornsteinspitze hatte. Später wurde auch Beton in den Schornsteine verwendet. Die übliche Größe des Abgasleitungs in Gebäuden, die im 20. Jahrhundert gebaut und mit einer Schwerkraftbelüftung ausgestattet wurden, lag im Allgemeinen bei etwa 150 × 150 mm. Größere Schornsteine mit einer Größe von etwa 150 × 230 mm wurden häufig für Küchen hergestellt. In den Hochhäusern des frühen 20. Jahrhunderts gibt es auch Kaminschornsteine und Schorsteine, die aus Keller, Heizraum und Waschküche kommen und deren Größe noch größer sein könnte. An allen Außenkanten des Schornsteins wurde typischerweise eine Mauer mit der Breite von mindestens einem Ziegelstein (130 mm) errichtet. Die Wände zwischen den Kanälen hingegen waren typischerweise dünner, oft einen halben Ziegelstein dick. Um Raum zu sparen, wurden auch Wände, die die Schornsteine trennen, verwendet, z.B. aus Asbestzementplatten, was zu deutlich dünneren Wänden führte.
-
Die Schwerkraftlüftung funktioniert hauptsächlich aufgrund des Druckunterschieds, der durch den Temperaturunterschied zwischen Außen- und Innenluft und den Höhenunterschied der Abgasleitungen verursacht wird. Einer Druckunterschied tritt auf, wenn warme Luft leichter ansteigt als kalte Luft. Aufgrund von Wetteränderungen variieren die Luftströme der Schwerkraftbelüftung in den verschiedenen Jahreszeiten erheblich und typischerweise ist die Belüftung über einen großen Teil des Jahres zu gering, aber bei kaltem Wetter kann sie auch zu stark sein. Die Schwerkraftlüftung ist im Winter am effektivsten, wenn der Temperaturunterschied zwischen Innen- und Außenluft am größten ist. Im Sommer, wenn der Temperaturunterschied zwischen drinnen und draußen am geringsten ist, zirkuliert die Luft schlecht und die Belüftung bleibt unzureichend. Sowohl Menschen als auch Gebäude leiden unter schlechter Belüftung. Schlechte Belüftung beeinträchtigt die Innenraumluftqualität und führt auch zu einer Erhöhung der Luftfeuchtigkeit in Innenräumen. Heutzutage verfügen Wohnungen über Bäder, die im Innenraum viel Feuchtigkeit produzieren. Wenn die Belüftung nicht ausreicht, um Feuchtigkeit zu entfernen, besteht die Gefahr von Feuchtigkeitsschäden.
-
Auch der Wind beeinflusst die Schwerkraftbelüftung. Der Wind kann die Belüftung effizienter machen, aber der Wind kann auch die Luft aus den Abluftkanälen zurück in Richtung Wohnung drücken. Durch den Wind und vor allem zu wenig Ersatzluft kann es zu einem Rückstau kommen, wenn der Abluftkanal in die falsche Richtung arbeitet und kalte und schmutzige Luft von der falschen Stelle in den Innenraum bläst. In kalten Jahreszeiten kühlt die aus den Abluftkanälen einströmende Luft auch die gemauerten Abzüge, sodass die Kanäle noch schlechter ziehen und die Rückströmung in den kalten Kanälen noch lange problemlos anhält.
-
Die durch die Schwerkraftabsaugung ausströmende Luft muss durch neue Luft ersetzt werden, die ordnungsgemäß mit Ersatzbelüftungsventilen direkt von außen in die Innenräume geführt werden sollte. Die Menge der austretenden und eintretenden Luft ist direkt proportional zueinander. Die Temperatur der einströmenden Luft liegt nahe an der Temperatur der Außenluft. Im Sommer kann es tagsüber sehr warm werden, aber im Winter ist es sehr kalt, weshalb das starke Lüften im Winter oft für Zugluft und Energieverlust sorgt.
-
In der Regel funktioniert die Schwerkraftlüftung umso besser, je wärmer die Raumluft im Verhältnis zur Außenluft ist, weshalb die Lüftung im Winter am effizientesten, im Sommer aber schlecht arbeitet.
-
Aus den oben genannten Gründen wurden Anstrengungen unternommen, um die Schwerkraftbelüftung auf verschiedene Weise zu unterstützen. Eine dieser Möglichkeiten ist ein elektrischer Dachventilator. Der Stromverbrauch eines Dachventilators variiert je nach Größe. Die Nennleistung der kleinsten Dachventilatoren liegt bei einigen zehn Watt, jedoch steigt der Leistungsbedarf je nach Größe der Dachventilatoren. Abgesehen davon, dass ein traditioneller Dachventilator Strom verbraucht, macht der elektrische Anschluss an der Decke die Installation aufwändiger und teurer. Das Verlegen von Elektrokabeln auf dem Dach birgt auch ein Risiko für Luft- und Wasserlecks, da die Kabel fast immer durch Strukturen gezogen werden müssen.
-
Auch ohne Strom lässt sich die Schwerkraftbelüftung mit Zugluftverbesserern verbessern, die mit der Kraft des Windes arbeiten. Deren größte Schwäche ist, dass sie nach der Stärke des Windes arbeiten, unabhängig von der Notwendigkeit einer erhöhten Belüftung. Ein Zugluftverbesserer, der mit der Kraft des Windes arbeitet, verbessert die Belüftung im Sommer nicht, wenn es ruhig und warm ist, wenn die Schwerkraftbelüftung am schwächsten arbeitet. Ein windbetriebener Zugluftverbesserer hingegen verstärkt die Belüftung an einem windigen Wintertag, wenn eine Verstärkung nicht erforderlich oder sogar schädlich ist.
-
Kurze Beschreibung
-
Die erfindungsgemße Vorrichtung ist durch die unabhängigen Patentansprüche gekennzeichnet.
-
Die Grundidee der Erfindung ist ein Dachventilator, der aus Modulen besteht, industriell hergestellt und einfach auf Schornsteingruppen installiert werden kann, wobei die Sammlung von Sonnenenergie maximiert wird. In einer Anwendungsform besteht die Gesamtheit aus fünf Teilen. Vier mit Solarpaneelen bestückte Wandelemente bilden einen Rahmen, der mit seinem Rand an der Oberseite des Schorsteins befestigt ist. Auf das so gebildete, durch einen quadratischen Rahmen gebildete Gehäusemodul wird ein Hauptmodul mit integrierten Solarpaneelen und einem Lüfter aufgesetzt. Die Elemente werden mit den Variationen ausgewählt, die der Situation am besten entsprechen. Die Elemente können beispielsweise vier verschiedene Größen haben.
-
Mit Hilfe der Module können mehrere Kanäle verbunden werden, sodass nicht für jeden Kanal ein separater Lüfter benötigt wird und die Saugkraft des Dachventilators gleichmäßig auf die Kanäle gerichtet ist. Hätte jeder Kanal einen eigenen solarbetriebenen Lüfter, würde die Sonnenenergie sehr ungleichmäßig verteilt werden. Die Kanäle auf der Sonnenseite und in den Ecken würden deutlich mehr Sonnenlicht erhalten als die Kanäle auf der Schattenseite und in der Mitte.
-
Die Solarpaneele sind auf allen Oberflächen des Dachventilators integriert, sowohl im Gehäusemodul als auch im Hauptmodul. Auf diese Weise wird eine größtmögliche Oberfläche für die Solarenergie sammelnden Zellen erreicht. Die Erfindung eignet sich besonders für nördliche geografische Breiten, wo im Sommer fast rund um die Uhr Sonnenlicht herrscht und die Sonne je nach Tageszeit die meiste Zeit von tief und aus unterschiedlichen Richtungen scheint. Die seitlichen Solarpaneele sind in einem sanften Winkel angeordnet, sodass sie sowohl das von unten kommende als auch das vom Himmel reflektierte Licht effizient sammeln und im Winter schneefrei bleiben.
-
Die Leistung des Lüfters lässt sich fernregulieren und je nach Wetterbedingungen und Tageszeit auch automatisch arbeiten lassen. So ist es beispielsweise an warmen Sommertagen, wenn sich der Innenraum aufheizt, von Vorteil, wenn der Lüfter nachts, wenn die Außenluft kühler ist, mit hoher Leistung arbeitet. In diesem Fall strömt mehr kältere Ersatzluft von außen nach und die Innenräume können mit Hilfe der Lüftung gekühlt werden.
-
Im Winter kann der Lüfter kontinuerlich mit geringer Leistung arbeiten, denn bei kalter Luft funktioniert die Belüftung auch ohne Boosten gut und zu starkes Lüften verursacht leicht Zugluft und Energieverlust.
-
Die Erfindung eignet sich besonders für Altbauten mit Schwerkraftbelüftung und gemauerten Schornsteinbauten. Die Erfindung ist in erster Linie für nördliche Bedingungen ausgelegt, wo es in der warmen Jahreszeit viel Licht gibt und die Sonne aus vielen verschiedenen Richtungen scheint. Die Erfindung kann jedoch überall angewendet werden.
-
Mit Hilfe der Erfindung kann auf sehr ökologische und kostengünstige Weise die Belüftung effizienter gestaltet und die Wohngesundheit erheblich verbessert werden. Da der erfindungsgemäße Dachventilator mit Solarpaneelen arbeitet und da er direkt auf dem Schornstein installiert werden kann, kann das Lüftungssystem implementiert werden, ohne die anderen Strukturen des Gebäudes zu berühren. So besteht beispielsweise keine Gefahr von Wasseraustritt.
-
Figurenliste
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Abbildungen näher erläutert, welche zeigen:
- - zeigen drei verschiedene Winkel einer Konfiguration des Dachventilatorsystems gemäß dieser Beschreibung,
- und zeigen das oben auf dem Schornstein installierte Dachventilatorsystem, und
- und zeigen das Verankerungselement für das Dachventilatorsystem und die verschiedenen Montagemöglichkeiten des Elements.
-
Ausführliche Beschreibung
-
Diese Beschreibung beschreibt eine Dachventilatoreinheit, die Solarenergie als Energiequelle verwendet. Die Dachventilatoreinheit arbeitet mit Solarenergie und ist für die Installation auf einem Schornstein vorgesehen, der mindestens einen Lüftungskanal enthält. Solche Dachventilatoreinheiten können als System aus einer oder mehreren Einheiten auf dem Schornstein installiert werden. Diese Beschreibung beschreibt auch ein Dachventilatorsystem, das einer oder mehreren Dachventilatoreinheiten wie oben umfasst.
-
- 1c zeigen drei unterschiedliche Blickwinkel einer Anordnung des Dachventilatorsystems 10 gemäß dieser Beschreibung. zeigt das System von oben, zeigt das System von vorne und zeigt das System von der rechten Seite. Die Richtungen „von vorne“ und „von rechts“ sollen nur die gegenseitigen Beziehungen zwischen den Winkeln in den 1a - 1c veranschaulichen und schränken daher die praktische Positionierung des Aufsatzstaubsaugers gemäß der Beschreibung in keiner Weise ein. Die in den - mit gestrichelten Linien dargestellten Formen veranschaulichen bestimmte Strukturen, die nicht sichtbar sind.
-
Das Dachventilatorsystem gemäß - umfasst zwei Dachventilatoreinheiten 11 und 12 . Die größere Einheit 11 deckt vier Lüftungskanäle 13.1 ab und die kleinere Einheit 12 deckt einen Lüftungskanal ab. In dem Schorstein 13 der - gibt es auch einen Abzug 13.2 , der ein Rauchabzug oder ein anderer Abzug ist, der nicht als ein von einem oberen Dachventilator unterstützter Lüftungsabzug funktioniert.
-
Die erfindungsgemäße Dachventilatoreinheit umfasst ein Gehäusemodul, das oben auf dem Schornstein anzubringen ist, und ein Hauptmodul, oben auf dem Gehäusemodul installiert zu werden angepasst ist. Das Gehäusemodul ist an der oberen Oberfläche des Schornsteins befestigt und abgedichtet, und das Hauptmodul ist fest mit dem Gehäusemodul verbunden. Wenn Luftlecks verhindert werden, kann der vom Dachventilator erzeugte Sog nur zu den Abluftkanälen geleitet werden.
-
In den - weist die größere Dachventilatoreinheit 11 ein Gehäusemodul 11.1 und ein Hauptmodul 11.2 auf, die darauf angeordnet sind. Entsprechend weist die kleinere Dachventilatoreinheit ein Gehäusemodul 12.1 und ein darauf aufgesetztes Hauptmodul 12.2 auf.
-
Das Gehäusemodul der Dachventilatoreinheit weist einen durch Wandelemente gebildeten gehäuseartigen Korpusrahmen auf. Die Wandelemente sind im Gebrauch beispielsweise vorzugsweise senkrechte Flachkantenplatten, an deren Außenseiten mehrere Solarpaneele angebracht sind. In den weisen die Seiten der Gehäusemodule 11.1 und 12.1 Solarpaneelen 14 auf. Wie in den gezeigt, befinden sich die Solarpaneelen 14 vorzugsweise in einem nach unten gerichteten Öffnungswinkel in Bezug auf die vertikalen Wandelemente (in - nicht gezeigt). Wenn die Solarpaneele in einem sanften Winkel von 10-30 Grad platziert werden, sammeln sie sowohl das von unten kommende als auch das vom Himmel reflektierte Licht effizient und bleiben im Winter schneefrei.
-
Es ist vorteilhaft, die Solarpaneele 14 erst in der Endphase der Installation in die Module zu integrieren. Auf diese Weise werden die Elemente leicht und die Solarpaneele können beim Transport der Module auf das Dach nicht beschädigt werden. Durch das Anbringen der Solarpaneele an den Wandelementen erst nach der Montage der Elemente können die Wandelemente auch von der Außenseite der Wände am Schornstein befestigt werden.
-
Das Hauptmodul der Dachventilatoreinheit umfasst seinerseits eine elektrische Lüfteranordnung, die durch Solarpaneele angetrieben wird und geeignet ist, die Luftzirkulation in dem mindestens einen Abzug zu erhöhen. Das Hauptmodul kann beispielsweise einen Rahmen aufweisen, an dem die Lüfteranordnung befestigt ist. Die Lüfteranordnung kann beispielsweise einen Propeller, einen den Propeller drehenden Elektromotor, und eine Steuereinheit umfassen, die den Elektromotor steuert. Eine Saugwirkung kann zu den Abluftkanälen gerichtet werden, indem die von unten kommende Luft für den im Hauptmodul integrierten Lüfter in einer Öffnung gesammelt wird, die etwas größer ist als der Platzbedarf der Lüfterflügel. Auf diese Weise saugt der Lüfter Luft von unten aus den Kanälen an und bläst sie nach oben in Richtung des Hauptmoduls, ohne dass sich die vom Lüfter angesaugte und die ausgestoßene Luft an irgendeiner Stelle vermischen. Die vom Lüfter durch die Öffnung geschobene Luft verlässt die Dachventilatoreinheit entweder unter der Unterkante des Hauptmoduls oder durch die im Hauptmodul angeordneten Öffnungen. In den bis weisen die Hauptmodule der Dachventilatoreinheiten 11 und 12 Lüfter auf, die als Propeller 15 dargestellt sind. Der Lüfter der Einheit 11 erhöht die Luftzirkulation in allen vier Lüftungskanälen 13.1, während er den Ventilator von die kleinere Einheit 12 erhöht die Luftzirkulation in nur einem Kanal. Wie in den - gezeigt, können sich die Lüfter teilweise (oder sogar hauptsächlich oder vollständig) innerhalb des Gehäusemoduls befinden, wenn das Hauptmodul installiert ist. zeigt auf vereinfachte Weise, dass der untere Teil jeder Hauptmoduleinheit einen trichterförmigen Einschnürungsteil 17 ohne eine Strömungsöffnung aufweist, der die Dachventilatoreinheit 10 in zwei Teile teilt: einen oberen Teil und einen unteren Teil. Das den Luftstrom steuernde Teil weist am Lüfter eine Bohrung 17.1 auf, die so angepasst ist, dass der Lüfter 15 des Dachventilators gerade hineinpasst. Oberhalb des Lüfters wird die Luft zu den Auslässen geleitet. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich die vom Lüfter ausgestoßene Luft wieder mit der aus dem/den Kanal(en) 13.1 angesaugten Luft vermischt. Die aus dem Kanal oder den Kanälen der Dachventilatorinheit angesaugte Luft kann aus der Dachventilatoreinheit, beispielsweise von der Unterkante des Hauptmoduls, geleitet werden, wenn das Luftströmungssteuerteil 17 an dem Hauptmodul angebracht ist, so dass Luft einströmen kann sich zwischen dem Hauptmodul und dem Luftsteuerteil 17 bewegen. Das Luftsteuerteil 17 kann an seinen Rändern so bemessen sein, dass es die Ränder des Gehäusemoduls abdichtet, wobei es in diesem Fall auch als Befestigungspunkt für das Gehäusemodul und das Hauptmodul dienen kann. und zeigen die vom Lüfter erzeugten Luftströme mit gestrichelten Linien. Durch die im Hauptmodul angeordneten Öffnungen kann die Luft auch aus der Dachventilatoreinheit herausgeführt werden.
-
Das Hauptmodul umfasst vorzugsweise auch eine Dachstruktur, die angepasst ist, während des Betiebs zumindest die inneren Teile der Gehäusemodule abzudecken. In den - haben die Dachkonstruktionen der Hauptmodule 11.2 und 12.2 eine konische Form. Eine konische Dachkonstruktion kann aus mit Solarpaneelen ausgestatteten Dachblechen gebildet werden, wobei die Dachkonstruktion Sonnenenergie von jedem Luftrichtungsstift sammeln kann. Vorzugsweise erstreckt sich die konische Dachstruktur derart über die Oberkante des Gehäusemoduls, dass sie auch die Oberkante des Gehäusemoduls abdeckt, wodurch der Regen außerhalb des Gehäusemoduls geleitet wird. Der Dachkegel kann einteilig sein, wobei die Seiten des Kegels an den Rändern fest miteinander verbunden sind. Alternativ kann der Dachkegel auch aus Einzelteilen zusammengesetzt werden (z.B. aus vier dreieckigen Dachstücken).
-
Obwohl die konische Struktur es ermöglicht, Sonnenenergie mit Solarpaneelen aus jeder Luftrichtung zu sammeln, ist die erfindungsgemäße Dachventilatorlösung nicht nur auf konische Formen beschränkt. Beispielsweise kann auch eine Satteldachkonstruktion (bestehend aus zwei rechteckigen Dachflächen und zwei Enddreiecken) verwendet werden. Der Vorteil der Satteldachkonstruktion besteht beispielsweise darin, dass es einfacher ist, Solarpaneele, die typischerweise wie rechteckige Platten geformt sind, an ihren rechteckigen Seiten anzubringen.
-
Im Sommer gibt es viel Licht und Sonnenenergie, wodurch der Dachventilator die Belüftung genau dann am stärksten erhöhen kann, wenn sie am dringendsten benötigt wird. Im Winter gibt es wenig Licht, was dazu führt, dass sogar der solarbetriebene Dachventilator weniger effizient funktioniert. Es besteht jedoch keine große Notwendigkeit, die Belüftung im Winter zu erhöhen, da eine richtig konstruierte und gut gewartete Schwerkraftbelüftung im Winter sowieso effektiv funktioniert. Deshalb kann ein solarbetriebener Dachventilator in den dunklen Jahreszeiten mit geringer Leistung arbeiten, während die Belüftung noch gut funktioniert. Eine kleine Erhöhung der Abluft ist jedoch von Vorteil, da sich die Luft in die richtige Richtung bewegt und die Abluftkanäle warm gehalten werden.
-
Bei bestimmten Anwendungsformen kann die Dachventilatoreinheit eine Batterie umfassen, die geeignet ist, die von den Solarpaneelen erzeugte elektrische Energie zu speichern, um sie als Antriebskraft der Lüfteranordnung zu verwenden, um die Betriebszuverlässigkeit zu verbessern. Wenn tagsüber Sonnenenergie in den Batterien gespeichert wird, kann die Lüftung auch in den dunklen Stunden des Tages funktionieren. Bei viel Tageslicht und kurzen Nächten reicht die Ladeleistung aus, um den Dachventilator über Nacht in Betrieb zu halten. Im Winter, wenn es wenig Licht gibt, hat die Batterie tagsüber vielleicht nicht immer Zeit, richtig zu lagern. Im Winter ist die Außenluft jedoch normalerweise kalt, dann funktioniert die Schwerkraftlüftung aufgrund von Druckunterschieden sowieso und der Lüfter kann für den Winter auf geringe Leistung geregelt werden.
-
Je nach verwendeter Batterietechnologie vertragen die Batterien Frost nur schlecht, weshalb die Sonnenenergie speichernde Batterie kann zum Schutz unter dem Dachventilator platziert werden kann, wo die kalte Außenluft nicht direkt auf ihn einwirken kann und die warme Luft den Innenraum verlässt hält die Batterie warm. Die Batterie kann auch so angepasst werden, dass sie im Lüftungskanal des Schornsteins platziert wird. und zeigen die Dachventilatorbatterie 16, die in einem der Lüftungskanäle 13.1 angeordnet ist. Bei Verwendung einer schmalen Batterie kann die Batterie auch tiefer im Abluftkanal platziert werden, sodass sie noch besser vor Frost geschützt ist. So bleibt die Batterie ganzjährig nutzbar und muss für den Winter nicht ausgebaut werden. Die Batterie kann eine mechanisch separate Einheit sein, die über Kabel mit der Haupteinheit verbunden ist.
-
Vorteilhafterweise können die elektrischen Kabel der Batterie mittels eines lösbaren Verbinders mit dem Hauptmodul verbunden werden, was die Installation und Wartung erleichtert.
-
Damit der Einsatz des Dachventilators einfach gesteuert und sein Betrieb unter den gegebenen Bedingungen am besten geeignet ist, kann der Betrieb des Dachventilators eine ferngesteuerte Lüftersteuerung und die Option umfassen, die Lüfterleistung so einzustellen, dass sie sich basierend auf einem oder mehreren Parametern automatisch anpasst. Mit der automatischen Einstellung kann der Lüfter beispielsweise so eingestellt werden, dass er nach der Außenlufttemperatur arbeitet oder sowohl die Außen- als auch die Innenlufttemperatur berücksichtigt. Auch lassen sich Anpassungsmöglichkeiten entwickeln, um z.B. den Kohlendioxidgehalt des Innenraums, die Luftströmung im Abluftkanal etc. zu berücksichtigen. Die Dachventilatoreinheit kann zum Beispiel eine Steuereinheit umfassen, die angepasst ist, um der Lüfter automatisch in Reaktion auf mindestens einen der folgenden Parameter zu steuern: Außenlufttemperatur, Innenlufttemperatur, Luftdurchsatz im Abluftkanal und Kohlendioxidkonzentration der Innenluft.
-
Die Steuereinheit kann auch Mittel zum drahtlosen Empfangen von Steuerinformationen umfassen und kann angepasst sein, um den Lüfter basierend auf den empfangenen Steuerinformationen zu steuern. Einige Beispiele für solche Geräte sind ein Kommunikationsmodul, das eine WLAN-, Bluetooth-, Zigbee- oder Mobilfunknetzverbindung ermöglicht und Teil der Steuereinheit sein kann. Mit Hilfe des Kommunikationsmoduls kann der Betrieb der Dachventilatoreinheit (wie die Betriebsleistung der Lüftereinheit und die Betriebsplanung) drahtlos von beispielsweise einem Smartphone, Tablet (Tablet-Computer) oder anderem eingestellt werden Mobilgerät. Jede der in dieser Beschreibung offenbarten Ausführungsformen der Dachventilatoreinheit kann eine solche Steuereinheit umfassen.
-
Der Dachventilator nach dieser Beschreibung arbeitet ökologisch mit Sonnenenergie ohne anderweitig erzeugten Strom. Wenn die Außenluft tagsüber warm ist und die Innentemperatur zu hoch ansteigt, ist es sinnvoll, den Lüfter auf hohe Leistung einzustellen, insbesondere nachts, wenn die Außenluft kühler ist. So kann mehr kühle Luft in den Innenraum gesaugt und die Temperatur der Wohnung gesenkt werden. Die mit Hilfe eines Dachventilators erzielte Kühlung trägt auch dazu bei, den Einsatz energieintensiver Kühlgeräte zu reduzieren.
-
In kalten Zeiten ist es von Vorteil, den Dachventilator mit geringer Leistung arbeiten zu lassen, da die Schwerkraftlüftung dann keinen großen Schub benötigt und sehr starkes Lüften ein Gefühl von Zugluft und Energieverlust verursacht. Schon die geringe Leistung des Dachventilators reicht aus, um den Luftstrom in die richtige Richtung und den Schornstein warm zu halten. Die Verwendung des Lüfters bei geringer Leistung während der dunklen Jahreszeiten trägt auch zu einer längeren Batterielaufzeit bei, sodass der Dachventilator für eine längere Zeit des Tages verwendet werden kann.
-
Ein großer Teil der nordischen Länder liegt so weit im Norden, dass der Dachventilator im Sommer fast rund um die Uhr mit direkter Sonnenenergie läuft. Im Norden ist die Luft und vor allem die Nächte normalerweise kühl, außer im Hochsommer, wenn die Schwerkraftbelüftung einigermaßen gut funktioniert. In den nördlichen Regionen der nordischen Länder braucht der Dachventilator daher gar nicht unbedingt eine Batterie, sofern die Schwerkraftbelüftung richtig funktioniert.
-
Die Installation der Dachventilatoreinheit ist einfach, da kein Strom auf das Dach geführt werden muss. Außerdem ist keine aktive Wartung erforderlich, sodass die Wartungskosten gering sind. Die Installation kann auch erleichtert werden, indem die zu bauenden Module aus maßgefertigten Elementen angepasst werden. Beispielsweise kann die Rahmeneinheit der Dachventilatoreinheit einen vierseitigen, rechteckigen Aufbau aufweisen, der durch vier an ihren Rändern lösbar aneinander befestigbare Wandelemente gebildet ist. An den Außenwänden dieser Wandelemente werden Solarpaneele angebracht.
-
Es kann nicht immer möglich sein, auf jedem Abzug der Abzuggruppe einen Dachventilator zu installieren. Abzüge, die nicht mit einem Dachventilator ausgestattet werden können, sind z.B. Schornsteine aus einer Feuerstelle oder einem Heizraum. Einen Dachventilator ist auch nicht möglich in den Rauchabzug einer Dunstabzugshaube einzubauen, die mit einem eigenen Lüfter ausgestattet ist. Darüber hinaus variieren Größe und Form der gemauerten Abluftkanäle und auch die Dicke der Wände, die die Kanäle trennen, ist unterschiedlich. Um die Module des Dachventilators auf dem Schornstein und auf den Abzügen anbringen zu können, müssen sie die Möglichkeit der Flexibilität entsprechend den Dimensionsunterschieden haben.
-
Aus diesem Grund sieht diese Beschreibung auch ein Dachventilatorsystem vor, bestehend aus Dachventilatoreinheiten, bestehend aus den oben beschriebenen Haupt- und Gehäusemodulen, das einer oder mehreren Einheiten umfasst. Ein solches modulbasiertes Dachventilatorsystem eignet sich gut für die Installation auf verschiedenen Schornsteinen mit mehreren Lüftungskanälen. Durch die Kombination von Modulen können verschiedene Kombinationen erstellt werden, die für jede Situation geeignet sind. Das Gehäusemodul der einzelnen Dachventilatoreinheit kann angepasst werden, um gleichzeitig mehrere Lüftungskanäle abzudecken, und die Haupteinheit kann angepasst werden, um die Luftzirkulation in den mehreren Lüftungskanälen gleichzeitig zu erhöhen. Bei Bedarf kann das System mehrere Dachventilatoreinheiten der Erfindung umfassen, deren Gehäusemodule durch Verbindungselemente miteinander verbunden werden.
-
und zeigen ein vereinfachtes Diagramm einer Ausführungsform der Gehäusemodule des Dachventilatorsystems. zeigt eine vereinfachte Ansicht von oben auf die Anordnung, wobei drei miteinander verbundene Gehäusemodule 20 aus den Wandelementen 21 gebildet werden. Die Teile der Gehäusemodule 20 sind nur für ein Gehäusemodul nummeriert. zeigt auch ein Schorstein 23 unter den Gehäusemodulen 20 und seine Lüftungskanäle 23.1 (nur einer der Kanäle ist nummeriert) mit einer unterbrochenen Linie.
-
zeigt eine Teilvergrößerung von . Der Punkt der teilweisen Vergrößerung ist durch eine gepunktete Linie angezeigt. Die Teilvergrößerung von zeigt die Verbindungsstelle der beiden Gehäusemodule. Die Solarpaneele der Gehäusemodule 21 sind in den und nicht gezeigt.
-
In deckt jedes Gehäusemodul 20 vier Lüftungskanäle 23.1 ab, deren Wandelemente 21 an ihren Rändern mit Verbindungselementen 22 (nur teilweise beziffert) miteinander verbunden sind. Die Verbindungselemente 22 können längliche Stücke mit zwei rechtwinklig zueinander stehenden Seiten sein, an denen die Ränder zweier benachbarter, abgewinkelter Wandelemente 21 befestigt werden können. Das Verbindungselement 22 kann in seiner einfachsten Form beispielsweise ein Winkeleisen sein, das beidseitig Löcher in vorgegebener Anordnung aufweist, so dass die Wandelemente 21 mit Bolzen 22.1 an dem Verbindungselement 21 befestigt werden können. Andere Methoden können auch verwendet werden, um die Wandelemente des Gehäusemoduls an dem Verbindungselement zu befestigen.
-
Die Abmessungen der Wandelemente des Dachventilatoreihneitgeräts können so angepasst werden, dass die Abmessungen des Gehäusemoduls und des darauf stehenden Hauptmoduls für Kanäle mit einer Größe von 150 mm x 150 mm ausreichen, wenn die Wände zwischen den Kanälen dünn sind. Die Module passen dann auf die in alten Häusern üblichen Schornsteinabmessungen. Wenn die Schornsteine größer und/oder die Wände zwischen den Abzügen dicker sind, möglich ist Passelemente zu verwenden, die die Größe der Ganzheit vergrößern. In und ist ein solches Anpassungselement als einfache Platte 24 zwischen den Wandelementen 21 der beiden Gehäusemodule gezeigt. Das Anpasselement 24 kann beispielsweise dieselben Verbindungsstrukturen wie das Verbindungselement 22 aufweisen. In diesem Fall können die Wandelemente 21 an dem Anpasselement 24 (und aneinander) in gleicher Weise befestigt werden wie an der Verbindungselement 22. Die Anpasselemente können unterschiedliche Dicken aufweisen. Das Dachventilatorsystem gemäß dieser Beschreibung kann beispielsweise als Bausatz geliefert werden, der neben den notwendigen Wandelementen eine Sammlung von Anpasselementen unterschiedlicher Dicke umfasst. Beispielsweise können die Dicken so gewählt werden, dass jede Dicke doppelt so groß ist wie die vorherige. Aus diesen Dicken kann jede Dicke mit der Genauigkeit der kleinsten Dicke ausgewählt werden, indem Anpasselemente unterschiedlicher Dicke gebündelt werden. Bei vier Anpasselementen, deren Dicken beispielsweise 5 mm, 10 mm, 20 mm und 40 mm betragen, können zu beliebigen Dicken zwischen 5 und 75 mm mit einem Stufenabstand von 5 mm kombiniert werden. Wandelemente können auch als Ausstattungselemente fungieren, d. h. zu mehreren gebündelt werden. Durch die Kombination der Anpasselemente 24 können die Gehäusemodule 20 in Bezug auf die Lüftungskanäle 23.1 entsprechend positioniert werden.
-
Da das Dachventilatorsystem starken Winden ausgesetzt sein kann, müssen die Gehäusemodule fest mit dem Schornstein verankert werden. Die Gehäusemodule werden oben auf dem Schornstein verankert, aber um Stabilität zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, sie auch von den Seiten am Schornstein zu verankern, beispielsweise mit dauerhaften Manschetten. Die Verankerung auf dem Schornstein kann beispielsweise mit speziellen Verankerungselementen erfolgen. In den und sind die Verankerungselemente mit dem Bezugszeichen 25 (nur Teile nummeriert) gezeigt. Das Verankerungselement 25 kann ein längliches Stück mit einem ebenen Verankerungsteil sein, das an der oberen Oberfläche des Schornsteins befestigt werden soll. Das Ankerteil kann Schraubenlöcher zum Anbringen an den Schornstein haben. Wie in zu sehen ist, kann das Loch 25.2 der Befestigungsschraube oder des Bolzens 25.1 im Verankerungselement 25 verlängert sein, was eine einfachere Positionierung des Verankerungselements 25 ermöglicht. Die Enden des Verankerungsabschnitts sind abgeschrägt (beispielsweise in einem Winkel von 45 Grad), so dass die Enden der Verankerungselemente der beiden rechtwinklig zueinander stehenden Wandelemente des Gehäuses bei Bedarf nahe aneinander gebracht werden können.
-
Von dem Ankerteil des oben erwähnten Ankerelements können sich senkrecht zwei parallele, schienenartige Vorsprünge erstrecken, zwischen denen eine Furche ausgebildet ist, in die der untere Rand des Wandelements eingeschoben werden kann. Die und zeigen zwei beispielhafte Bilder einer Anwendungsform eines solchen Verankerungselements und dessen Installation. zeigt einen Querschnitt des Ankerelements 15. Es weist einen Ankerabschnitt 25.3 und eine durch schienenartige Vorsprünge 25.4 gebildete Furche 25.5 auf, in die das Wandelement 21 an seinem unteren Rand eingelegt wird. Der Ankerteil 25.3 des Ankerelements 25 ist mit einem Bolzen 25.1 an der oberen Oberfläche des Schornsteins 23 befestigt. Zwischen dem Ankerteil 25.3 und der Hülse 23 kann eine Dichtung 25.6 angeordnet werden. Das Loch 25.2 des Bolzens 25.1 im Ankerteil 25.3 ist langgestreckt, so dass das Ankerelement 25 bei Bedarf quer zur Längsrichtung der Furche 25.5 verschoben werden kann. Die Furchstruktur 25.5 hingegen ermöglicht eine einfache Montage des Wandelements 21 auf dem Verankerungselement 25 und eine einfache Veränderung der Positionierung des Wandelements 21 in Richtung der Furch 25.5 des Verankerungselements 25, wenn notwendig.
-
In ist das Ankerelement 25 so installiert, dass sich der Ankerabschnitt 25.3 auf der Innenseite des durch das Wandelement 21 definierten Gehäusemoduls befindet. In hingegen befindet sich der Ankerteil des Ankerelements 25 außerhalb des Gehäusemoduls. Die und zeigen auch die Solarpaneele 26, die an den Wandelementen 21 befestigt sind und von ihrem unteren Rand bis zur oberen Oberfläche des Schorsteins enden. Die Solarpaneele 26 können sich jedoch über und unter den Rand der oberen Oberfläche des Schornsteins erstrecken (von dem Gehäuserahmen hängend und sich auf dem Rand des Schornsteins stützend).
-
Durch die Wahl des Montagepunktes oben auf dem Schornstein haben die Module einen großen Anpassungsspielraum, da die Außenkanten des Schornsteins fast immer mindestens die Breite eines vollen Ziegelsteins haben. Obwohl sich die Größe der Wandelemente selbst nicht ändert, ist es möglich, die kombinierte Größe der Gehäusemodule, die sie bilden, anzupassen, und wenn sich die Abmessungen der Gehäusemodule nicht ändern, kann das Hauptmodul immer die gleiche Größe haben, wobei sie mit Standardabmessungen verwendet werden können. Wenn das Gehäusemodul zusammengebaut und ausreichend am Schornstein befestigt ist, kann das Hauptmodul an Ort und Stelle auf dem Gehäusemodul installiert werden. Der Korpus des Hauptmoduls kann beispielsweise auf den am oberen Rand des Gehäusemoduls angeordneten Laschen aufliegen. Haupt- und Gehäusemodul können miteinander verriegelt werden, z.B. mit ein dichter, zu öffnenden Schnellverschlüss.
-
Mit dem oben beschriebenen modularen Aufbau und Bausatz werden mehrere Vorteile erzielt. Die Elemente der Module lassen sich kostengünstig herstellen und leicht zu geeigneten Einheiten zusammenfügen. Mehrere Abluftkanäle im selben Schornstein sorgen für einen nahezu gleichwertigen Betrieb. Der Aufbau der Dachventilatoreinheit, bestehend aus einem Gehäuse und einem Hauptmodul, ermöglicht eine einfache Installation und Wartung.
-
Alle Flächen des auf dem Schornstein installierten Dachventilators können zur Gewinnung von Sonnenenergie genutzt werden. Auf diese Weise kann die Gesamtfläche der Solarpaneele und damit die Leistung und Laufzeit des Lüfters maximiert werden. Durch seinen Aufbau nutzt das System effektiv das Licht der Morgen- und Abendsonne, das von unten und aus unterschiedlichen Luftrichtungen kommt. Die fast senkrechten Solarpaneele an den Seiten werden im Winter nicht von Schnee bedeckt und im Sommer kann der Dachventilator in den nördlichen geografischen Breiten fast den ganzen Tag und die ganze Zeit ohne Batterie in Betrieb bleiben.
