DE3306455A1

DE3306455A1 - Verfahren und vorrichtung zur verringerung der staubbelastung der raumluft

Info

Publication number: DE3306455A1
Application number: DE19833306455
Authority: DE
Inventors: Gerd 6100 Darmstadt Peter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-02-24
Filing date: 1983-02-24
Publication date: 1984-08-30

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Verringerung der Staub-
belastung der Raumluft Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung der Staubbelastung der Rainnluft in mit einer Fußboden- oder Declcenheizung beheizten Räumen mittels Luftfiltrierung.
Fußbodenheizungen und Deckenheizungen haben gemeinsam, daß eine im wesentlichen gleichmäßige Erwärmung des Fußbodens erfolgt, und zwar bei einer Fußbodenheizung durch unmittelbare Aufheizung des Fußbodens und bei einer Dekkenheizung durch die auf den Dußboden auftreffende lxrärmestrahlung. Dadurch entsteht unmittelbar über dem Fußboden eine Warmluftschicht, deren Temperatur höher ist als die darüber befindliche, überwiegende Menge der Raumluft.
Insbesondere bei ungestörten Verhältnissen, d. h. wenn keine Luftströmung durch äußere Einwirkungen, beispielsweise durcll das Öffnen von Türen und Fenstern, erzeugt wird, entsteht im Raum eine Inversionslage.
Die weiter zunehmende Erwärmung der unterllalb ancr ausgeprägten Inversionsgrenze liegenden Warmluftscliicht führt in gewissen Abständen zur Ausbildung sogenannter Zimmertaifune, wie durch vorliegende Forschungsberichte bestätigt wurde. Hierbei bildet sich bei Vorliegen einer kritischen Temperaturdifferenz zwischen der Warmluftschicht und der darüberliegenden kühleren Raumluft an irgendeiner Stelle der Inversionsgrenzschicht eine nach oben gerichtete Ausstülpung, durch die die gesamte am Fußboden befindliche Warmluft in wenigen Sekunden zur Raumdecke aufsteigt. Hierbei entstehen verhältnismäßig hohe Luftgeschwindigkeiten, die ausreichen, um große Staubmengen nach oben zu transportieren. Der feine Staub beginnt nach einer gewissen Abkühlungszeit zum Fußboden abzusinken, von wo er beim nächsten Zimmertaifun erneut aufgewirbelt wird. Dieser Vorgang bedingt eine hohe Staubbelastung der Raumluft, die wiederum die Ursache verschiedener Erkrankungen der Luftwege und Atmungsorgane ist.
Häufig wird versucht, die Staubbelastung der Raumluft dadurch zu verringern, daß die Raumluft ständig durch eine Luftfiltereinrichtung geblasen oder gesaugt wird.
Der dabei durch die Luftfiltereinrichtung hindurchgeförderte Luftstrom wird zwar je nach dem Wirkungsgrad der Filtereinrichtung mehr oder minder von Staub befreit; hierbei handelt es sich aber immer nur um einen Teil der Raumluftmenge. Der übrige Teil der Raumluft bleibt nicht nur mit Staub belastet, sondern wird auch noch durch die für den Filtervorgang notwendige Luftumwälzung so stark bewegt, daß zusätzliche Staubmengen aufgewirbelt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Verringerung der Staubbelastung der Raumluft zu schaffen, das mit geringem Aufwand eine besonders wirksame Verringe- rung der Staubbelastung ermöglicht, indem nur der besonders mit Staub belastete Raumluftanteil über die Filtereinrichtung geführt wird und dies ohne stärkere Luftverwirbelung geschieht, als sie sich ohnehin im Raum einstellt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Raumlufttemperatur an einer Stelle dicht über dem Fußboden und einer im Abstand darüber liegenden Stelle gemessen wird, und daß in Abhängigkeit von einer vorgegebenen gemessenen Temperaturdifferenz ein vom Fußboden zur Decke gerichteter und über eine Filtereinrichtung geleiteter Luftstrom ausgelöst wird.
Die gemessene Temperaturdifferenz zwischen einer unter und einer über der Inversionsgrenzschicht liegenden Stelle gibt eine Information darüber, wann die Entstehung eines Zimmertaifuns unmittelbar bevorsteht. Bevor es zu einem solchen Zimmertaifun kommt, wird der vom Fußboden zur Decke gerichtete Luftstrom zwangsläufig ausgelöst, wobei die Wirkung eines Zimmertaifuns an einer vorgegebenen Stelle herbeigeführt wird. An dieser Stelle kann die Luftfiltereinrichtung angeordnet werden, über die dann nur der aufwärts gerichtete Luftstrom fließt, d. h. es fließt praktisch nur die unter der Inversionsgrenzschicht angesammelte Warmluftmenge über die Filtereinrichtung. Nur diese Luftmenge ist aber durch die vom Fußboden aufgewirbelte Staubmenge belastet. Die übrige Raumluft, die auch nur wenig mit Staub belastet ist, wird nicht über die Luftfiltereinrichtung gefUhrt und daher auch nicht oder nur wenig bewegt.
Die Auslösung des nach oben gerichteten Luftstroms kann in besonders vorteilhafter Weise und mit geringem Energie- aufwand dadurch geschehen, daß eine örtliche Lufterwärmung in Fußbodennähe erfolgt. Stattdessen kann auch ein Gebläse verwendet werden, um den Luftstrom an der gewünschten Stelle auszulösen.
Die Erfindung betrifft weiter eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Ausgehend von einer bekannten Vorrichtung mit einer Luftfiltereinrichtung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftschacht, in dessen Luftkanal die Luftfiltereinrichtung angeordnet ist, eine Lufteintrittsöffnung unmittelbar über dem Fußboden und eine Luftaustrittsöffnung in Deckennähe aufweist, daß innerhalb des Luftkanals eine Luftströmungs-Induktionseinrichtung angeordnet ist, und daß im Abstand übereinander angeordnete Temperaturfühler, deren unterer dicht über dem Fußboden angeordnet ist, mit einer die Luftströmungs-Induktionseinrichtung schaltenden Steuerung verbunden sind.
Mit geringem Bauaufwand wird dadurch eine Vorrichtung geschaffen, die für eine kanalisierte Luftströmung der am Boden angesammelten Warmluftschicht zur Raumdecke hin sorgt, wobei die Luftströmung zugleich von dem unvermeidlich mitgerissenen Staub befreit wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind.
Es zeigt: Fig. 1 in vereinfachter räumlicher Darstellungsweise ein Zimmer,dessen Decke der deutlicheren Darstellung halber weggelassen ist, mit einer Vorrichtung zur Verringerung der Staubbelastung der Raumluft, Fig. 2 in vereinfachter räumlicher Darstellungsweise eine abgewandelte Ausführung der Vorrichtung und Fig. 3 in einem senkrechten Teilschnitt eine weitere abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung.
Das in Fig. 1 dargestellte Zimmer weist in seinem Fußboden 1 eine (nicht dargestellte) Fußbodenheizung auf, die die Raumluft verstärkt in Fußbodennähe aufwärmt. Insbesondere bei ungestörten Verhältnissen, d. h. bei geschlossenen Türen und Fenstern,bildet sich über dem Fußboden 1 eine Warmluftschicht 2, die nach oben durch eine Inversionsgrenzschicht gegen die übrige, kühlere Raumluft abgegrenzt ist. Die Lage dieser Inversionsgrenzschicht 3 ist in den Fig. 1 und 2 durch eine strichpunktierte Linie angedeutet.
An einer Wand 4 des Zimmers ist ein senkrechter, im Querschnitt im wesentlichen quadratischer Luftschacht 5 aus Holz, Blech, Karton oder einem ähnlichen Material angebracht. Das untere Ende 5a des Luftschachts 5 liegt im Abstand oberhalb des Fußbodens 1, jedoch noch unterhalb der zu erwartenden Lage der Inversionsgrenzscliicht 3. Das obere Ende 5b des Luftschachts 5 mündet im Abstand unter der Zimmerdecke.
Im Luftkanal 5c des Luftschachts 5 ist eine als Filtereinschub 6 ausgeführte Luftfiltereinrichtung angeordnet, bei- spielsweise ein elektrostatisches Luftfilter. Im unteren Teil des Luftschachts 5 befindet sich eine elektrische Heizwicklung 7, die durch eine Steuerung 8 einschaltbar ist. Die Steuerung 8 steht mit einem Temperaturfühler 9, der unterhalb der Inversionsgrenzschicht 3 angeordnet ist, und einem zweiten Temperaturfühler 10 in Verbindung, der oberhalb desjenigen Bereichs angeordnet ist, in dem sich erfahrungsgemäß die Inversionsgrenzschicht 3 befindet.
Ein Strömungsmesser 11, der beispielsweise aus einem Turbinenrad und einem elektrischen Generator besteht, ist mit einer elektrischen Anzeigeeinrichtung 12 verbunden. Der Strömungsmesser 11 ist im Luftkanal 5c angeordnet.
Sobald die durch die Temperaturfühler9 und 10 gemessene Temperaturdifferenz sich einem Wert nähert, bei dem es erfahrungsgemäß zur spontanen Ausbildung eines Zimmertaifuns kommt, wird die elektrische Heizeinrichtung 7 durch die Steuerung 8 eingeschaltet. Dadurch erwärmt sich die Luft im unteren Bereich des durch die Inversionsgrenzschicht 3 hindurchragenden Luftkanals 5 stärker als an einer anderen Stelle der Inversionsgrenzschicht 3. Der Zimmertaifun, d. h. das örtliche Aufsteigen der Warmluft 2 zur Zimmerdekke wird daher unter dem Luftschacht 5 ausgelöst. Weitgehend die gesamte Warmluftschicht 2 strömt infolge des Dichteunterschieds durch den Luftkanal 5c nach oben und verläßt diesen am oberen Ende 5d des Luftschachts 5 in der Nähe der Zimmerdecke. Dabei strömt die Warmluft, die vom Fußboden 1 Staub aufgewirbelt und mitgerissen hat, durch die Filtereinrichtung 6 und wird dort von dem mitgenommenen Staub befreit. Die aufsteigende Luftmenge betätigt den Strömungsmesser 11; das Anzeigegerät 12 leuchtet auf und läßt er- kennen, daß eine Luftumwälzung stattgefunden hat. Dieser Vorgang wiederholt sich, sobald sich erneut eine Warmluftschicht 2 mit einer kritischen Temperaturdifferenz zu der darüber liegenden Raumschicht gebildet hat.
Fig. 2 zeigt in einer Teildarstellung eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung, deren Luftschacht 52 ebenfalls einen Filtereinschub 6 als Luftfiltereinrichtung aufweist. Der Luftschacht 5' steht hierbei auf dem Fußboden 1 und weist seitliche Lufteintrittsöffnungen 13 in Fußbodennähe auf. Auch am oberen Ende reicht der Luftschacht 5' bis zur (nicht dargestellten) Zimmerdecke; die Luft tritt dort durch seitliche Luftaustrittsöffnungen 14 aus. Als Luftströmungs-Induktionseinrichtung ist bei dieser Ausführungsform im Luftschacht 5' ein Gebläse 15 angeordnet, das durch die Steuerung 8 eingeschaltet wird, sobald an den Temperaturfühlern 9 und 10 eine kritische Temperaturdifferenz beiderseits der Inversionsgrenzschicht 3 festgestellt wurde.
Fig. 3 zeigt in einem senkrechten Teilschnitt eine Vorrichtung ähnlich der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, wobei sich im unteren Abschnitt des Luftschachts 5 eine elektrische Heizwicklung 7 befindet, die von der Steuerung 8 geschaltet wird. Man erkennt, daß sich die Heizwicklung 7 im Luftkanal 5c durch die Inversionsgrenzschicht 3 hindurch nach unten erstreckt. Die Heizeinrichtung 7 bewirkt eine Zerstörung der Inversionsgrenzschicht 3 im Luftkanal 5c.
Da sich der Luftschacht 5 bzw. 5' vom Fußboden 1 bis zur Zimmerdecke erstreckt, kann er beispielsweise auch in einen Schrank von entsprechender Höhe eingebaut werden.
In Fig. 3 mit gestrichelten Linien angedeutet, kann am unteren Ende 5a des Luftschachts ein das Einströmen der Luft erleichterndes Leitblech 5d angebracht sein.
Der Luftschacht 5 kann an einer beliebigen Stelle des Zimmers angeordnet sein, beispielsweise auch in der Zimmermitte.

Claims

Verfahren und Vorrichtung zur Verringerung der Staubbelastung der Raumluft P a t e n t a n s p r ü c h e .

Verfahren zur Verringerung der Staubbelastung der Raumluft in mit einer Fußboden- oder Deckenheizung beheizten Räumen mittels Luftfilterung, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumlufttemperatur an einer Stelle dicht über dem Fußboden und an einer im Abstand darüber liegenden Stelle gemessen wird, und daß in Abhängigkeit von einer vorgegebenen gemessenen Temperaturdifferenz ein vom Fußboden zur Decke gerichteter und über eine Filtereinrichtung geleiteter Luftstrom ausgelöst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom durch eine örtliche Lufterwärmung in Fußbodennähe ausgelöst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom durch ein Geblise ausgelöst wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 3 mit einer Luftfiltereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftschacht (5, 5'), in dessen Luftkanal (5c) die Luftfiltereinrichtung (6) angeordnet ist, eine Lufteintrittsöffnung unmittelbar über dem Fußboden (1) und eine Luftaustrittsöffnung in Deckennähe aufweist, daß innerhalb des Luftkanals (5 G ) eine Luftströmungs-Induktionseinrichtung (7, 15) angeordnet ist, und daß im Abstand übereinander angeordnete Temperaturfühler (9, 10), deren unterer dicht über dem Fußboden (1) angeordnet ist, mit einer die Luftströmungs-Induktionseinrichtung (7, 15) schaltenden Steuerung (S) verbunden sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftströmungs-Induktionseinrichtung eine im Luftkanal (5c) des Luftschachts (5) in Fußbodennähe angeordnete Warmequelle (7) aufweist.
G. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle eine elektrische Heizung (7) ist.
7. Vorrichturtg nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftströmungs-Induktionseinrichtung ein im Luftkanal (5c) des Luftschachts (5') angeordnetes Luftgebläse (15) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Luftkanal (5c) des Luftschachts (5) ein Strömungsmesser (11) angeordnet ist, der mit einem Anzeigegerät (12) verbunden ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftfiltereinrichtung (6) ein elektrostatisches Luftfilter ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftschacht (5) ein an seinen beiden Enden (5a, 5b) offener rohrförmiger senkrechter Schacht ist, dessen unteres Ende (5a) im Abstand über dem Fußboden (1) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftschacht (5') sich vom Fußboden (1) bis zur Decke erstreckt und seitliche Lufteintrittsöffnungen (13) und Luftaustrittsöffnungen (14) aufweist.