DE3883105T2

DE3883105T2 - Verfahren und anlage zur belüftungssteuerung.

Info

Publication number: DE3883105T2
Application number: DE88901417T
Authority: DE
Inventors: Erkki Aalto; Mertsi Niemelae; Teuvo Pellinen
Original assignee: Halton Oy
Current assignee: Halton Oy
Priority date: 1987-01-27
Filing date: 1988-01-25
Publication date: 1993-12-23
Anticipated expiration: 2008-01-26
Also published as: DK533988D0; DE3883105D1; FI870361A0; WO1988005517A1; NO884191D0; FI870361A; EP0300015A1; NO884191L; FI83696B; EP0300015B1; DK533988A; NO167768B; ATE93045T1; US4903894A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verdrängungslüftungsverfahren, bei dem Frischluft in einen Wohnraum oder in ein entsprechendes Zimmer eingeleitet wird und bei dem unreine Luft aus einem oberen Teil des Raumes oder Zimmers oberhalb einer in dem Raum oder dem Zimmer entstandenen Verunreinigungsgrenzschicht abgeführt wird. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Lüftungsregeleinrichtung für das Ausführen des vorstehend genannten Verfahrens.
Verfahren und Einrichtungen zur Lüftungsregelung haben bisher häufig hinsichtlich der Luftverteilung in dem Raum hauptsächlich auf der Anwendung des Mischprinzips basiert. In der letzten Zeit wurde in zunehmendem Ausmaß das Verdrängungsprinzip angewandt; dies ist ein Verfahren, dessen Steuerung gänzlich neuartige Erfordernisse auferlegt.
Bei der Verdrängungslüftung entstehen in dem Raum zwei Zonen, eine reine und kühlere Zone in dem unteren Teil des Raumes und eine unreine und wärmere Zone in dem oberen Teil des Raumes. Der Verunreinigungsgehalt in dem oberen Teil des Raumes kann dann sogar mehr als das zwanzigfache des Verunreinigungsgehaltes in dem unteren Teil des Raumes sein. Es ist daher wichtig, sicherzustellen, daß sich die unreine Zone im oberen Teil des Raumes nicht in die Aufenthaltszone erstreckt und vor allem nicht in die Atmungszone eindringt.
Vom Gesichtspunkt des Betreibens irgendeiner Verdrängungslüftungsanlage war es ein außerordentlich hervorstechender Nachteil, daß man sich bemühte, die erforderliche Luftströmung durch theoretische Berechnung zu bestimmen und die Lüftung auf ähnliche Weise wie bei der Mischlüftung zu steuern, was eine mangelhafte Genauigkeit hinsichtlich der Luftströmungen und Schwierigkeiten bei der Lenkung ergeben hat.
Ein anderes Lüftungsverfahren ist aus der Patentanmeldung SE-B-444 851 bekannt. Diese veröffentlichung offenbart ein Verfahren mit Schritten zum
- Messen eines Gradienten von Verunreinigungen in bezug auf die Höhe mittels einer Vielzahl von Sensoren in verschiedenen Höhen und
- Abführen von Luft aus derjenige Höhe des Raumes, an der die Verunreinigungskonzentration den höchsten Wert hat.
Ein anderer Weg zum Messen von Verunreinigungen ist aus der Patentveröffentlichung FR-A5-1 519 746 bekannt. Diese Veröffentlichung offenbart eine Rauchdetektoreinrichtung mit einer Lichtschranke zum Messen einer Rauchkonzentration, wobei ein Alarm ausgelöst wird, wenn die Rauchkonzentration eine obere Grenze übersteigt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verdrängungslüftungsverfahren derart zu schaffen, daß mittels einer Verdrängungslüftungsanlage mit unkomplizierter Gestaltung ein Luftaustausch erzielt werden kann, der auf das notwendige Ausmaß beschränkt ist. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Lüftungsregeleinrichtung für das Ausführen des vorstehend genannten Lüftungsverfahrens zu schaffen.
Diese Aufgaben werden durch das Verdrängungslüftungsverfahren nach Patentanspruch 1 und durch die Lüftungsregeleinrichtung nach Patentanspruch 10 gelöst.
Gemäß Patentanspruch 1 wird ein Verdrängungslüftungsverfahren geschaffen, bei dem Frischluft in einen Wohnraum oder in ein entsprechendes Zimmer eingeleitet wird und bei dem unreine Luft aus einem oberen Teil des Raumes oder Zimmers oberhalb einer in dem Raum oder dem Zimmer entstandenen Verunreinigungsgrenzschicht abgeführt wird. Das Verfahren umfaßt die Schritte zum
Anordnen einer Meßvorrichtung zum Überwachen des Auftretens der Verunreinigungsgrenzschicht in einer gewählten Höhe in dem Raum oder dem Zimmer,
Überwachen des Auftretens der Verunreinigungsgrenzschicht in der Höhe in dem Raum oder dem Zimmer durch Nutzung der Meßvorrichtung, welche den Gradienten einer Änderung der Verunreinigungs- und/oder Feuchtigkeitskonzentration in bezug auf die Zeit mißt, so daß die Lüftung des Raumes oder des Zimmers aufgrund des gemessenen Gradienten geregelt wird,
Verstärken der in den Raum oder das Zimmer gelangenden Luftströmung, wenn die Verunreinigungsgrenzschicht unter eine bestimmte begrenzende Höhe in dem Raum oder dem Zimmer absinkt, und
Verringern der in den Raum oder das Zimmer gelangenden Frischluftmenge, wenn die Verunreinigungsgrenzschicht über eine bestimmte obere Grenze in dem Raum oder dem Zimmer ansteigt,
wodurch für das Ausführen und Steuern des Verdrängungslüftungsverfahrens eine verhältnismäßig geringe Absolutwert-Meßgenauigkeit erforderlich ist.
Gemäß Patentanspruch 10 wird eine Lüftungsregeleinrichtung für das Ausführen des vorstehend genannten Verfahrens geschaffen. Diese Regeleinrichtung enthält:
eine Meßvorrichtung, die in einer gewählten Höhe in dem Wohnraum oder dem entsprechenden Zimmer zum Überwachen des Auftretens der Verunreinigungsgrenzschicht durch Messen des Gradientens der Änderung der Verunreinigungs- und/oder Feuchtigkeitskonzentration in bezug auf die Zeit angebracht ist, so daß die Lüftung des Raumes oder des Zimmers aufgrund des gemessenen Gradienten geregelt wird, und
eine Luftströmungsregeleinrichtung zum
Verstärken der in den Raum oder das Zimmer gelangenden Luftströmung, wenn die Verunreinigungsgrenzschicht unter eine bestimmte Grenzhöhe in dem Raum oder dem Zimmer absinkt und
Verringern der in den Raum oder das Zimmer gelangenden Frischluftmenge, wenn die Verunreinigungsgrenzschicht über eine bestimmte obere Grenze in dem Raum oder dem Zimmer ansteigt,
wodurch für das Ausführen und Steuern des Verdrängungslüftungsverfahrens eine verhältnismäßig geringe Absolutwert-Meßgenauigkeit erforderlich ist.
Somit wurden nunmehr erfindungsgemäß ein Lüftungsregelverfahren und eine Einrichtungsgestaltung geschaffen, bei denen die für die Verdrängungslüftung typische Besonderheit genutzt wird, daß eine Verunreingungsgrenzschicht oder ein steiler Verunreinigungsgradient auftritt.
Gemäß der Lehre der Erfindung wird bei dem Verfahren das Vorhandensein dieser Grenzschicht in dem Raum mittels einer Meßvorrichtung angezeigt, die die Verunreinigungskonzentration in bezug auf die Zeit überwacht. Wenn sich die Grenzschicht unreiner Luft über eine bestimmte Raum- oder Hallen-Niveauebene hinweg bewegt, reagieren Meßgeräte auf das Ereignis und steuern die Lüftung in dem Raum auf vorprogrammierte Weise.
Es ist möglich, statt des direkten Messens der Verunreinigungskonzentration die Verunreinigungskonzentration auf indirekte Weise durch Messen der Feuchtigkeit der Raumluft zu messen, wobei in diesem Fall die Messung ansonsten auf völlig gleichwertige Weise wie die direkte Messung der Verunreinigungskonzentration ausgeführt wird.
Die Anzeige der Verunreinigungskonzentration wird am vorteilhaftesten durch Anwenden beispielsweise eines Infrarotsignals bewerkstelligt. Diese Anzeige kann auch auf andere Weise erfolgen, z.B. durch lichtoptische Überwachung oder durch ein Ultraschallsignal. Gemäß der Lehre der Erfindung werden in dem Hallenraum die Grenzschicht angezeigende Vorrichtungen installiert, vorteilhafterweise ein Meßsender und ein entsprechender Empfänger. Gemäß der Lehre der Erfindung kann das Meßsignal quer durch den Hallenraum und vorteilhafterweise quer durch den oberen Teil des Hallenraums zu einem Reflektor gesendet werdend der den Strahl ferner möglicherweise zu einem zweiten Reflektor und weiter zu einem dritten Reflektor und schließlich zu einer Empfangsvorrichtung reflektiert, die die letztliche Intensität beispielsweise des Ultraschallsignals anzeigt. Je dicker und stärker mit Verunreinigungen belastet die Luft ist, umso geringer ist der Bruchteil des Signals, der die Empfangsvorrichtung erreicht.
Gemäß der Lehre der Erfindung kann der Meßvorgang auch in der Weise ausgeführt werden, daß nur bestimmte Verunreinigungen und nur das Auftreten der bestimmten Verunreinigungen angezeigt werden. In diesem Fall wird bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung der Meßstrahl, der als irgendeine Art von Strahlung zu verstehen ist, über eine Korrelationszelle, z .B. ein Graufilter, und über eine Probenvorrichtung und eine Bezugsvorrichtung, die Material der anzuzeigenden Art enthält, zu einem Bandpaßfilter und von da weiter zu einem Detektor geleitet, der die Absorption des Signals in den Verunreinigungen überwacht. Bei diesem Verfahren werden auf vorteilhafte Weise die Spektren des Bezugssignals und des Meßsignals gebildet. Durch Vergleichen der Pegel dieser Signale wird das Auftreten der jeweiligen Verunreinigungen in der Luft in dem Hallenrauin wahrgenommen. Die Steuerelektronik und die Regeleinrichtung werden erfindungsgemäß derart eingestellt, daß auf ein Überschreiten eines bestimmten Verunreinigungsgrenzwertes hin ein Lüfter und/oder eine Steuervorrichtung eingeschaltet wird und/oder die Raumlüftung auf andere Weise geregelt wird, wobei die Lüftung entweder verstärkt oder verringert wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von bestimmten vorteilhaften Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben, die in den Figuren der anliegenden Zeichnungen dargestellt sind und auf die aber die Erfindung nicht ausschließlich beschränkt sein soll.
In Fig. 1A und 1B ist das erfindungsgemäße Meßprinzip dargestellt. Die Darstellung ist schematisch. In Fig. 1A stellt die Vertikalkoordinate die Raumhöhe h dar und auf der Horizontalkoordinate ist die Häufigkeit C von Verunreinigungen in der Raumluft in Prozenten aufgetragen. In Fig. 1B stellen die Horizontalkoordinate die Temperatur und die Vertikalkoordinate die Höhe im Raum dar.
In Fig. 2 ist ein Meßprozeß dargestellt, bei dem ein von einer Sendevorrichtung ausgesendetes und von einer Empfangsvorrichtung empfangenes Meßsignal verwendet wird. Mittels des Meßsignals werden die Luftverunreinigungen in dem Hallenraum gemessen.
In Fig. 3A ist eine andere Meßvorrichtungsanordnung dargestellt, bei der die Meßvorrichtungen zum Messen der Luftverunreinigungen in dem oberen Teil der Aufenthaltszone in dem Hallenraum derart angeordnet sind, daß das Meßsignal vor der Ankunft an dem Empfänger über eine Vielzahl von Reflexionspunkten verläuft.
In Fig. 3B ist der Raum nach Fig. 3A von oben gesehen dargestellt.
In Fig. 4 ist die Nutzung eines Meßsignals, vorteilhafterweise eines Infrarotsignals bei dem Lüftungsregelvorgang veranschaulicht. Die Gerätegestaltung ist schematisch dargestellt.
In Fig. 5 sind die über die Wellenlänge aufgetragenen Spektren des Bezugssignals und des Meßsignals dargestellt.
In Fig. 1A und 1B ist das erfindungsgemäße Prinzip der Messung in grafischer Darstellung veranschaulicht. Durch die Vertikalkoordinate ist die Höhe h in dem Raum dargestellt und auf der Horizontalkoordinate ist die Verunreinigungshäufigkeit C aufgetragen. Ferner ist in der Zeichnung auch in Horizontalkoordinaten der Verlauf der Temperatur in Richtung der Höhe in dem Raum dargestellt. Ein erster Fall ist mit Indizes 1, ein zweiter Fall mit Indizes 2 und ein dritter mit Indizes 3 gekennzeichnet.
Wenn im Falle 1 die Temperatur im oberen Teil des Raumes beispielsweise 24ºC ist und die Temperatur in der Aufenthaltszone beispielsweise 20ºC ist, ist im Falle 1 die Temperaturdifferenz ΔT zwischen der Aufenthaltszone und dem oberen Raumbereich 4ºC. Im Falle 2 ist die Temperatur im oberen Teil des Raumes höher. Aus der grafischen Darstellung in der Zeichnung ist die Verteilung von Verunreinigungsteilchen auf verschiedene Höhen in dem Raum ersichtlich. Zugleich kann man aus dem Vergleich der Fälle 1 und 2 feststellen, daß die Verunreinigungskonzentration und die prozentuale Verunreinigungshäufigkeit auf verschiedenen Höhen in dem Raum mit einem Anstieg der Temperaturdifferenz gleichfalls größer werden. In häufigen Fällen kann man z.B. im Falle von Schweißhallen eine an die Decke der Halle angrenzende ausgeprägte Verunreinigungszone wahrnehmen und es ist eine scharfe Grenze zwischen dieser Zone und der Aufenthaltszone zu sehen. Je höher ΔT ist, umso niedriger liegt die Grenzschicht zwischen der reinen und der unreinen Luft. Wenn ΔT größer wird, sollte daher auch die Lüftung stärker werden, damit sich die Verunreinigungszone in dem oberen Teil des Hallenraumes nicht allzusehr zur Aufenthaltszone hin ausdehnt. In der grafischen Darstellung in der Zeichnung ist die in den Raum eindringende und abzuführende Luftmenge bei dem ersten betrachteten Fall mit Q&sub1;, bei dem zweiten betrachteten Fall mit Q&sub2; und bei dem dritten betrachteten Fall mit Q&sub3; bezeichnet.
In Fig. 1 ist zu sehen, wie sich die Verunreinigungskonzentration mit der Höhe in dem Hallenraum ändert. In der Zeichnung sind drei Fälle dargestellt. Die Luftströmung ist im ersten Fall Q&sub1;, im zweiten Fall Q&sub2; und im dritten Fall Q&sub3;. Q&sub1; ist größer als Q&sub2; und Q&sub2; ist größer als Q&sub3;. Damit sind die Differenzen der Luftströmungsgeschwindigkeit bei der Regelung ziemlich klein, obgleich durch die Kurvenschar beträchtliche Differenzen hinsichtlich der Verunreinigungskonzentration und insbesondere hinsichtlich der Höhe der Grenzschicht (der Höhen k&sub1;, k&sub2; und k&sub3;) zu erkennen sind. Die Raumhöhe/ Verunreinigungskonzentration-Kurven zeigen ziemlich horizontale Teile F&sub1;, F&sub2; und F&sub3;, wobei in diesen Höhenlagen k&sub1;, k&sub2; und k&sub3; in dem Raum die Verunreinigungskonzentration C stark ansteigt. Die Kurven in der Zeichnung lassen erkennen, daß durch Ändern der Strömung Q&sub1;, Q&sub2; oder Q&sub3; die Lage des Kurvenabschnitts F&sub1;, F&sub2; oder F&sub3; in dem Raum beeinflußt werden kann. Vergleicht man den Fall nach Q&sub1; mit demjenigen nach Q&sub3;, so ist festzustellen, daß bei dem Fall nach Q&sub1; der Bereich F&sub1; in beträchtlich größerer Höhe liegt als der Bereich F&sub3; im Falle von Q&sub3;. Somit wird mit der Luftströmung Q&sub1; die Verunreinigungsgrenzschicht hoch in den oberen Teil des Raums gelegt. Im Falle von Q&sub3; liegt die Verunreinigungsgrenzschicht dagegen nahezu in der Aufenthaltszone, d.h., in der Zone, in der das Auftreten der Schicht verhindert werden soll.
In der Höhe k&sub2; ist eine Meßvorrichtung R&sub2; zum Erzeugen eines Meßstrahles S&sub2; angebracht, der im Falle von Q&sub2; das Vorliegen einer Grenzschicht und das Vorliegen eines Bereichs (F&sub2;) erfaßt. Wenn sich nun der Luftdurchsatz ändert und die Luftströmung zu Q&sub1; wird, nimmt die Meßvorrichtung R&sub2; keine Grenzschicht wahr, da die Grenzschicht auf der Höhe k&sub1; liegt.
Aus Fig. 1 ist auch ersichtlich, daß dann, wenn die Verunreinigungen z.B. oberhalb der Aufenthaltszone des Raumes, beispielsweise an der Stelle R&sub2; gemessen werden, eine große Verunreinigungskonzentration-Differenz C&sub3; - C&sub1; zwischen den Fällen von Q&sub1; und Q&sub3; gemessen wird. Daher ist es an dieser Stelle in dem Raum leicht, mit hinreichender Genauigkeit die Änderungen der Verunreinigungskonzentration und den Gradianten der Änderung zu messen. Selbst kleinere Luftdurchsatzänderungen bei der Lüftung werden als große Änderungen der Verunreinigungskonzentration wahrgenommen. Daher kann die Regelung ausreichend genau erfolgen. Aus der Figur ist ferner ersichtlich, daß das Messen der Konzentrationsdifferenzen C&sub3;' und C&sub1;' in der Höhenlage R&sub0; in dem Raum A eine beträchtlich genaue Meßeinrichtung erforderlich machen würde; bei irgendeinem anderen Fall wäre die Regelung unbestimmt oder es wäre eine genauere und teuerere Meßeinrichtung erforderlich.
In Fig. 1B sind die Temperaturkurven gezeigt, die den Fällen Q&sub1;, Q&sub2; und Q&sub3; entsprechen. Die Horizontalachse stellt die Temperatur dar und die Vertikalachse die Höhe in dem Raum.
Die Verunreinigungskonzentration nimmt zu dem oberen Teil des Raumes hin zu. Gemäß Fig. 1B nimmt auch die Temperatur zu. Wenn als Meßvorrichtung Temperaturfühler verwendet werden, werden in der Höhe R&sub2; in dem oberen Teil des Raumes Temperaturen T&sub1;, T&sub2; und T&sub3; gemessen, die voneinander deutlich verschieden sind. Es ist somit möglich, in dieser Höhe in dem Hallenraum sogar ziemlich große Temperaturdifferenzen zu erfassen, die Änderungen der Verunreinigungskonzentration und/oder Änderungen des Luftdurchsatzes anzeigen. Es ist somit möglich, durch Temperaturmessung in dem oberen Teil der Aufenthaltszone den Steuerungsprozeß zu regeln, bei dem die Volumenseinströmung in den Raum in der gewünschten Richtung geändert wird. Bei der Luftströmungsregelung kann dieser Temperaturfühler ferner dazu benutzt werden, die durch das Verstärken oder Verringern der Luftströmung verursachte Temperaturänderung zu erfassen. Der Fühler erfaßt ohne Schwierigkeiten diejenigen Temperaturänderungen, die in der besagten Höhe in dem Raum auftreten. Es ist keine hochgenaue Erkennung des Absolutwertes durch den Fühler erforderlich. Falls andererseits die Temperatur in der Höhe R&sub0; gemessen wird, wäre eine beträchtliche Genauigkeit des Fühlers erforderlich und infolgedessen wäre der Regelungsprozeß weniger genau oder die betreffende Meß- und Regelausstattung müßte zu einer höheren Meßgenauigkeit für den Absolutwert der Meßgröße ausgelegt werden, was wiederum höhere Kosten verursachen würde. Das Auftreten der Verunreinigungsgrenzschicht wird erfaßt, wenn mit der Meßvorrichtung das Überschreiten eines bestimmten Wertes der Luftverunreinigungskonzentration gemessen wurde. Als Verunreinigungen sind hierbei umfassend alle unerwünschten Teilchen in der Luft zu verstehen, z.B. Wasserdampf.
In Fig. 2 ist ein Meßzustand dargestellt, bei dem ein von einer Sendevorrichtung ausgesendetes und von einer Empfangsvorrichtung empfangenes Meßsignal verwendet wird. In der Figur wurde der Hallenraum schematisch dargestellt. In dem oberen Teil des Hallenraums ist eine Grenzschicht entstanden, die mit K bezeichnet ist. Zum Überwachen der Lage der Grenzschicht K und/oder der Luftverunreinigungsmengen wird eine Vorrichtung 10 eingesetzt. Die Meßvorrichtung 10 enthält bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Sender 11, der zu einer Vorrichtung 12 ein Meßsignal s sendet. Bei der Darstellung in Fig. 2 verläuft das Meßsignal von der Sendevorrichtung 11 zu der Empfangsvorrichtung 12 in der Weise, daß die Sendevorrichtung 11 an einer Wand des Hallenraumes angebracht ist und die Empfangsvorrichtung auf gleichartige Weise an der gegenüberliegenden Wand des Hallenraumes angebracht ist.
Das Meßsignal 10 ist in den über der Aufenthaltszone liegenden Teil des Raumes A und auf die Höhe der erwünschten Grenzschicht gelegt. Falls die Lüftung mangelhaft oder unzureichend ist, sinkt die Grenzschicht K in die Aufenthaltszone herunter und es werden in dem unteren Teil des Raumes Verunreinigungen in unerwünschter Menge auftreten. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 zeigt das Meßsignal 10 die Lage dieser Grenzschicht in dem Raum an und das Meßsignal führt im weiteren der Lüftungsanlage ein Steuersignal zum Verstärken der Lüftung zu.
In Fig. 3A ist eine andere Gestaltung bezüglich der Anordnung der Meßvorrichtung 10 in dem Raum A dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde das Meßsignal s derart gelegt, daß es in dem Teil des Wohn- oder Hallenraumes A oberhalb der Aufenthaltszone über gesonderte Reflektoren verläuft und in der Weise, daß von der Sendevorrichtung 11 ein Meßsignal s über Reflektoren 13, 14 und 15 zu einer Empfangsvorrichtung 12 gesendet wird, die an der gleichen vertikalen Wand 12 angebracht ist.
Wenn diese einzige Meßvorrichtung 10 verwendet wird, wird die Meßvorrichtung gleichermaßen oberhalb der Aufenthaltszone im Bereich des Auftretens der Verunreinigungsschicht angeordnet. Die Meßvorrichtung 10 kann in dem allerhöchsten Teil des Raumes zur Anzeige dieser oberen Grenze angeordnet werden, oberhalb der die Grenzschicht nicht erreicht werden muß. Die Meßvorrichtung 10 kann auch in der Aufenthaltszone derart angeordnet werden, daß sie die Grenze anzeigt, unter die sich die Grenzschicht unter keinen Umständen erstrecken darf.
In Fig. 3B ist der Raum nach Fig. 3A von oben gesehen dargestellt und es ist aus der Figur ersichtlich, daß das Meßsignal über den Reflektor 13 an der Wand 40 zu der Wand 30 verläuft, die der Sendevorrichtung 11 der Meßvorrichtung 10 gegenübersteht, und von dem Reflektor 14 an der Seitenwand 50 über den dort angebrachten Reflektor 15 zu der Empfangsvorrichtung 12 verläuft. Der Vorteil dieser Reflektoranordnung besteht darin, daß ein genauer Mittelwert der Verunreinigungen in dem Raum erhalten wird, da das Meßsignal so oft wie möglich durch den Meßraum hin und her verläuft, um ein ausreichend genaues mittleres Ergebnis bezüglich des Auftretens der Grenzschicht und/oder von Verunreinigungen zu erzielen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Fühler verwendet werden, der bestimmte Verunreinigungen und erwünschtenfalls besondere Verunreinigungen anzeigt und der in dem oder nahe an dem Bereich des Auftretens der Verunreinigungsgrenzschicht auf dem oberen Niveau der Aufenthaltszone in dem Wohnungs- oder Hallenraum angeordnet ist. Gemäß der Lehre der Erfindung wird der Fühler zum Messen der Verunreinigungskonzentration und/oder der Feuchtigkeit der Luft an einer bestimmten punktförmigen Stelle oberhalb der Aufenthaltszone in dem Raum oder dergleichen angeordnet.
Gemäß der Lehre der Erfindung kann der Fühler zum Messen in derjenigen Höhe in dem Raum angeordnet werden, oberhalb der, auf der oder unterhalb der das Auftreten von beispielsweise Rauchverunreinigungen zugelassen ist, wobei in diesem Fall die Lage der Verunreinigungsschicht in dem Raum in Abhängigkeit von der Lage des Fühlers und von den von dem Fühler erfaßten Werten gesteuert wird.
In Fig. 4 ist die Verwendung eines Infrarotsignals bei dem Lüftungsregelvorgang dargestellt. Es ist auch schematisch der Aufbau der Einrichtung dargestellt.
Gemäß Fig. 4 sendet eine Lichtquelle 17 das Infrarotsignal s oder ein Meßsignal s zur Anzeige des Auftretens von Verunreinigungen über eine Korrelationszelle und ein Graufilter 18, über eine Bezugsvorrichtung 19 und über ein Bandpaßfilter 20 in den Raum A aus. Nach dem Durchqueren des Luftraums in dem Raum A wird das Meßsignal s von einer Empfangsvorrichtung 12 und dort mit einem besonderen Detektor 21 aufgenommen. Die Empfangsvorrichtung 12 enthält gesondert eine elektronische Einheit zum Verarbeiten des ankommenden Signals. Die Bezugseinheit 19 enthält eine Probe der Substanz, deren Auftreten in dem Raum gemessen werden soll.
Das erhaltene Meßergebnis ist ein sog. Durchlaßspektrum als Funktion der Wellenlänge. Bei dem Prozeß wird sowohl ein Bezugssignalspektrum als auch ein Meßsignalspektrum erzeugt und die Differenz zwischen den beiden Spektren zeigen denjenigen Teil des Signals an, der durch bestimmte Verunreinigungen in der Luft absorbiert worden ist. Je höher diese Absorption ist, umso größer war der Anteil von Verunreinigungsteilchen in der Luft.
Mit der Einrichtungsanordnung nach Fig. 4 kann das Auftreten von unterschiedlichen Verunreinigungen in der Raumluft gemessen werden. Daraus folgt, daß es mit der erfindungsgemäßen Einrichtung möglich ist, die Lüftung in Abhängigkeit von dem Vorhandensein bestimmter Verunreinigungen in dem Raum zu steuern.
Als Meßsignal s kann ein Ultraschallsignal, sichtbares Licht, Infrarotlicht oder irgendein anderer Teilbereich des Spektrums elektromagnetischer Strahlung benutzt werden.
In Fig. 5 sind die Spektren des Bezugssignals und des Meßsignals über die Wellenlänge aufgetragen dargestellt. Die Differenz zwischen den beiden Spektren zeigt die durch Verunreinigungen absorbierte Intensität des Meßsignals als Funktion der Wellenlänge; d.h., je höher die Absorption des Meßsignals in den Verunreinigungen ist, umso größer ist die Differenz zwischen dem Spektralpegel des Bezugssignals und dem gemessenen Spektralpegel. Von dieser Differenz ausgehend kann der Lüftungsprozeß gesteuert werden. Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in keiner der Figuren dargestellt ist, wird das Auftreten der Grenzschicht in dem Teil des Wohnungs- oder Hallenraumes außerhalb der Aufenthaltszone unter Verwendung eines gesonderten Fühlers gemessen, der Verunreinigungen anzeigt, vorteilhafterweise ein keramischer Fühler. Der Fühler kann gleichermaßen ein Fühler sein, der auf Feuchtigkeit anspricht. Diese Fühler werden in dem oberen Teil der Aufenthaltszone in dem Raum in dem Bereich angeordnet, in dem die Grenzschicht auftritt. Wenn der keramische Fühler das Vorhandensein einer bestimmten Menge an Verunreinigungen erfaßt, leitet eine an den Fühler angeschlossene Eingabeeinrichtung die Funktion der Lüftungsregeleinrichtung.
Die Meßvorrichtung kann vorteilhafterweise eine Vorrichtung zum Erzeugen von Strahlung, vorzugsweise eine eine elektromagnetische Strahlung erzeugende Vorrichtung sein, die eine Meßstrahlung in einem weiten Frequenzbereich erzeugt. Diese Strahlung wird von einer Empfangsvorrichtung aufgenommen und der diese breitbandige Strahlung auf nehmende Empfänger kann auf vorteilhafte Weise eine Einrichtung zum Untersuchen eines bestimmten Strahlungsfrequenzbereichs enthalten, wodurch mit dieser Einrichtung jede Luftverunreinigung gesondert untersucht werden kann.

Claims

1. Verdrängungslüftungsverfahren, bei dem Frischluft in einen Wohnraum oder in ein entsprechendes Zimmer eingeleitet wird und bei dem unreine Luft aus einem oberen Teil des Raumes oder Zimmers oberhalb einer in dem Raum oder dem Zimmer entstandenen Verunreinigungsgrenzschicht abgeführt wird,

wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die Schritte zum

Anordnen einer Meßvorrichtung (10) zum Überwachen des Auftretens der Verunreinigungsgrenzschicht in einer gewählten Höhe in dem Raum oder dem Zimmer,

Überwachen des Auftretens der Verunreinigungsgrenzschicht in der Höhe in dem Raum oder dem Zimmer durch Nutzung der Meßvorrichtung (10), welche den Gradienten einer Änderung der Verunreinigungs- und/oder Feuchtigkeitskonzentration in bezug auf die Zeit mißt, so daß die Lüftung des Raumes oder des Zimmers aufgrund des gemessenen Gradienten geregelt wird,

Verstärken der in den Raum oder das Zimmer gelangenden Luftströmung, wenn die Verunreinigungsgrenzschicht unter eine bestimmte begrenzende Höhe in dem Raum oder dem Zimmer absinkt, und

Verringern der in den Raum oder das Zimmer gelangenden Frischluftmenge, wenn die Verunreinigungsgrenzschicht über eine bestimmte obere Grenze in dem Raum oder dem Zimmer ansteigt,

wodurch für das Ausführen und Steuern des Verdrängungslüftungsverfahrens eine verhältnismäßig geringe Absolutwert-Meßgenauigkeit erforderlich ist.

2. Verdrängungslüftungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftreten der Verunreinigungsgrenzschicht oberhalb einer Aufenthaltszone in dem Wohnraum oder dem entsprechenden Zimmer überwacht wird.

3. Verdrängungslüftungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Meßvorrichtung (10) ein Meßsignal (s) erzeugt wird und daß das Meßsignal (s) durch eine Sendevorrichtung (11) gesendet und durch eine Empfangsvorrichtung (12) empfangen wird und durch die Luft in dem Wohnraum oder dem entsprechenden Zimmer hindurchtritt.

4. Verdrängungslüftungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal (s) über mindestens einen Reflektor (13, 14, 15) verläuft, bevor es zu der Empfangsvorrichtung (12) fortschreitet.

5. Verdrängungslüftungsverfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal (s) der Meßvorrichtung (10) im wesentlichen in derjenigen horizontalen Ebene ausgesendet wird, oberhalb der, in der oder unterhalb der das Auftreten der Verunreinigungsschicht zugelassen ist.

6. Verdrängungslüftungsverfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßsignal (s) ein Infrarotsignal verwendet wird.

7. Verdrängungslüftungsverfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßsignal (s) eine Strahlung in verschiedenen Frequenzbereichen verwendet wird.

8. Verdrängungslüftungsverfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßsignal (s) ein Ultraschallsignal verwendet wird.

9. Verdrängungslüftungsverfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des Meßsignals (s) gemessen wird und daß die Absorption des Meßsignals (s) durch die Verunreinigungen in der Luft überwacht wird.

10. Lüftungsregeleinrichtung für das Ausführen eines Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

eine Meßvorrichtung (10), die in einer gewählten Höhe in dem Wohnraum oder dem entsprechenden Zimmer zum Überwachen des Auftretens der Verunreinigungsgrenzschicht durch Messen des Gradientens der Änderung der Verunreinigungs- und/oder Feuchtigkeitskonzentration in bezug auf die Zeit angebracht ist, so daß die Lüftung des Raumes oder des Zimmers aufgrund des gemessenen Gradienten geregelt wird, und

eine Luftströmungsregeleinrichtung zum

Verstärken der in den Raum oder das Zimmer gelangenden Luftströmung, wenn die Verunreinigungsgrenzschicht unter eine bestimmte Grenzhöhe in dem Raum oder dem Zimmer absinkt und

11. Verdrängungs-Lüftungsregeleinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (10) oberhalb einer Aufenthaltszone in dem Wohnraum oder dem entsprechenden Zimmer angeordnet ist.

12. Verdrängungs-Lüftungsregeleinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (10) ein Meßsignal (s) erzeugt und daß die Meßvorrichtung eine Sendevorrichtung (11) zum Senden des Meßsignals (s) und eine Empfangsvorrichtung (12) zum Empfangen des Meßsignals (s) aufweist, wobei das Meßsignal durch die Luft in dem Wohnraum oder dem entsprechenden Zimmer hindurchtritt, wenn es von der Sendevorrichtung zu der Empfangsvorrichtung gesendet wird.

13. Verdrängungs-Lüftungsregeleinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Reflektor (13, 14, 15) zum Reflektieren des Meßsignals (s) vorgesehen ist.

14. Verdrängungs-Lüftungsregeleinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (10) in einer derartigen Höfe des Wohnraume s oder des entsprechenden Zimmers angeordnet ist, daß das Meßsignal (s) im wesentlichen in einer Horizontalebene ausgesendet wird, oberhalb der, auf der oder unterhalb der das Auftreten der Verunreinigungsschicht zugelassen ist.

15. Verdrängungs-Lüftungsregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (10) als Meßsignal (s) ein Infrarotsignal erzeugt.

16. Verdrängungs-Lüftungsregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (10) als Meßsignal (s) eine Strahlung in verschiedenerlei Frequenzbereichen erzeugt.

17. Verdrängungs-Lüftungsregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (10) als Meßsignal (s) ein Ultraschallsignal erzeugt.

18. Verdrängungs-Lüftungsregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des Meßsignals (s) gemessen wird und daß die Absorption des Meßsignals (s) durch die Verunreinigungen in der Luft überwacht wird.