DE4430704A1

DE4430704A1 - Lüftungsgerät und Verfahren zu dessen Betreiben

Info

Publication number: DE4430704A1
Application number: DE4430704A
Authority: DE
Inventors: Leo Kaim; Johannes Zaugg
Original assignee: KULMBACHER KLIMAGERAETE
Current assignee: KULMBACHER KLIMAGERAETE
Priority date: 1994-08-30
Filing date: 1994-08-30
Publication date: 1996-03-07

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lüftungsgerät mit we nigstens einem Zuluftventilator, der Frischluft aus einem Frischluftraum in wenigstens einen mit Frischluft zu versor genden Raum fördert und einem den Zuluftventilator betätigenden Schalter. Derartige Lüftungsgeräte dienen zur Frischluftver sorgung von Umbauten, insbesondere dicht abgeschlossenen Gebäu den/Räumen, vor allem in Niedrigenergiehäusern.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Be treiben eines Lüftungsgeräts.

In modernen Gebäuden sind die energietechnisch kritischen Fenster und Türen aus wärmedämmenden Komponenten aufgebaut, de ren Wärmedämmungseigenschaften einen luftdichten Abschluß auch entlang der Öffnungsfugen voraussetzen. Fehlende Ventilation zwischen den Räumen oder Gebäudeinnen- und -außenseiten kann aber zu Gebäudeschäden und Gesundheitsbeeinträchtigungen füh ren. Eine Frischluftzufuhr ist daher gerade bei gedämmten Nied rigenergiegebäuden wichtig und manchmal unverzichtbar.

Bekannte Lüftungssysteme, die teilweise in Zuordnung zu Klimaanlagen vorgesehen wurden, waren im wesentlichen kontinu ierlich wirksam. Der Dauerbetrieb gewährleistet zwar eine stän dige Lufterneuerung in den zu belüftenden Räumen, ist jedoch energieaufwendig; denn der Motor des Zuluftventilators muß ständig mit Betriebsstrom versorgt werden, und die Frischluft muß zumindest in bestimmten Jahreszeiten ständig nacherwärmt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die für die Lufterneuerung in geschlossenen Räumen aufzuwendende Energie im Vergleich zu den genannten herkömmlichen Lüftungsge räten zu verringern.

Ausgehend von einem Lüftungsgerät der eingangs genannten Art, sieht die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe vor,
daß der Strom-Versorgungszweig des Zuluftventilators in ei nem Regelkreis angeordnet ist;
daß wenigstens ein Sensor eine Meßgröße in dem mit Frisch luft zu versorgenden Raum erfaßt; und
daß ein Regler den Zuluftventilator in Abhängigkeit von der Meßgröße regelt und/oder schaltet.

Das Verfahren zum Betreiben eines Lüftungsgerät der ein gangs angegebenen Art zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus,
daß wenigstens eine, für die Atmosphäre in dem zu belüften den Raum charakterische Meßgröße überwacht wird; und
daß der Zuluftventilator in Abhängigkeit von der überwach ten Meßgröße geregelt und/oder geschaltet wird.

Im Ergebnis werden die Ventilatormotoren nur dann mit Strom beaufschlagt, wenn die Raumluftzustände eine Lufterneuerung er forderlich machen. Dadurch wird einerseits Motorenergie durch relativ lange Ruhezustände der Ventilatormotoren und anderer seits auch Wärmeenergie zur Erwärmung der Frischluftströme ein gespart. Bei geeigneter Auswahl der Sensorik und Transformation der Sensorsignale in entsprechende Betriebszustände der Venti latormotoren läßt sich ein für den Benutzer besonders komforta bler Luftaustausch einstellen.

Zur Erhöhung des Benutzerkomforts ist in Weiterbildung der Erfindung ein Abluftventilator, der aus dem zu belüftenden Raum Abluft abzieht, in einem zum Versorgungskreis des Zuluftventi lators parallelen Strom-Versorgungszweig angeordnet. Dieser Abluftventilator wird in Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Abhängigkeit von wenigstens einer für die Atmo sphäre in dem zu belüftenden Raum charakteristischen Meßgröße geregelt und/oder geschaltet. Diese Regelung des Abluftventila tors kann synchron oder phasenverschoben mit derjenigen des Zu luftventilators erfolgen.

Der Regler weist vorzugsweise mehrere Meßeingänge auf, mit denen unterschiedliche Meßgrößen erfassende Sensoren, so z. B. CO₂-, O₂-, Feuchtigkeits-, Propan-, Butan-, Stadtgas-, Rauch- und/oder Kombinationsfühler koppelbar sind. Die Frischluftzu fuhr bzw. der Luftaustausch kann auf diese Weise auf eine die Gesundheit fördernde Raumluftatmosphäre eingestellt und opti miert werden.

Eine besonders einfache Ausbildung des die Stromversorgung für die Ventilatormotoren regelnden Regelkreises läßt sich in Weiterbildung der Erfindung dadurch erreichen, daß der Regler als Schaltgerät ausgebildet ist und wenigstens einen in dem Re gelkreis eingebundenen Ventilator schaltet, sobald wenigstens eine Meßgröße einen vorgegebenen Schwellwert erreicht bzw. überschreitet und wieder rückschaltet sobald die gleiche oder eine andere Meßgröße einen vorgegebenen zweiter Schwellwert er reicht bzw. überschritten hat.

Alternativ kann der Regler aber auch so ausgebildet sein, daß er wenigstens einen Ventilator in Abhängigkeit von wenig stens einer Meßgröße stetig regelt.

Über einen zweiten Ausgang kann der Regler ein zweites Stellglied, insbesondere einen Alarmgeber betätigen oder einen Fernalarm auslösen. Durch diese Weiterbildung der Erfindung läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Lüftungsgerät eine automa tische Rauchüberwachung oder eine Überwachung nach anderen ge fährlichen Raumluftzuständen realisieren.

Zur Verbesserung der Energieausbeute ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die von den Zuluft- und Abluft ventilatoren geförderten Zuluft- und Abluftströme beispielswei se durch Führung über einen Kreuzstromwärmetauscher in wärme tauschende Beziehung gebracht sind.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Weitere Vorteile der Erfindung und zweckmäßige Ausgestal tung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des neuen Lüf tungsgeräts, bei dem Zuluft- und Abluftventila toren in einem sensorgesteuerten geschlossenen Regelkreis angeordnet sind und bedarfsabhängig geschaltet werden; und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines anderen Aus führungsbeispiels des erfindungsgemäßen Lüf tungsgeräts mit einem Kreuzstromwärmetauscher für einen Wärmetausch zwischen Abluft und Zuluft und mit einer Zuluft-Nacherwärmung.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lüftungsgeräts hat ein Zweikammerngehäuse 1. In der ersten Gehäusekammer ist ein Zuluftventilator 3 ange ordnet, der einen Zuluftstrom 4 aus einem rückseitigen Frisch luftraum durch ein gestrichelt dargestelltes Ansauggitter und ein frontseitiges, mit ausgezogenen Linien dargestelltes Zu luftgitter in einen mit Frischluft zu versorgenden Raum för dert. In der anderen Gehäusekammer ist ein Abluftventilator 5 angeordnet, der einen Abluftstrom 6 durch ein frontseitiges Ab luftgitter aus dem mit Frischluft zu versorgendem Raum abzieht und durch ein rückseitiges Fortluftgitter nach außen ableitet. Die Ausbildung der beiden in einem Gehäuse vereinigten Kammern und die Führung der Zuluft- und Abluftströme 4 und 6 kann her kömmlicher Art sein und wird daher hier nicht näher erläutert. Das Gerätegehäuse kann außerdem aus mehreren räumlich getrennt angeordneten Komponenten bestehen.

Für die Erfindung wesentlich ist ein Regler 7, der die pa rallelen Versorgungsstromkreise der Zuluft- und Abluftventila toren 3 und 5 und damit deren Betriebszustände über eine Schalteinrichtung bzw. ein Stellglied und eine Stromversor gungsleitung 9 regelt oder schaltet. Der Regler 7 hat eine als mit 10 bezeichnete Meßeingangsanordnung, an die im dargestell ten Ausführungsbeispiel 5 in der Regel unterschiedliche Senso ren 11, 12, 13, 14 und 15 angeschaltet sind. Die Sensoren er fassen verschiedene, in die Regelung eingehende Meßgrößen der Atmosphäre des mit Frischluft zu versorgenden Raums. Hierzu ge hören O₂-, CO₂-, Stadtgas-, Propan-, Butan-, Rauchkonzentratio nen oder andere Schadstoffgehalte und physikalische Größen bspw. die relative Luftfeuchtigkeit. Auch Kombinationssensoren oder Sensoren zur Berücksichtigung anderer physikalischer Grö ßen, der Temperatur innerhalb und außerhalb des mit Frischluft zu versorgenden Raums etc. können bei der nachfolgend beschrie benen Regelung berücksichtigt werden.

Aus den Sensorwerten wird im Regler 7 ein Stellbefehl zum Betätigen des Stellgliedes 8 abgeleitet. Zu diesem Zweck ist der Regler beispielsweise mit einer Mikroprozessor-Speicher- Kombination ausgestattet, welche die von den verschiedenen Sen soren 11 . . . 15 abgeleiteten Meßwerte mit gespeicherten Soll- oder Schwellwerten vergleicht und danach die Motoren der Venti latoren 3 und 5 über die Stromversorgungsleitung 9 mit Be triebsstrom versorgt. Sobald wenigstens eine Meßgröße einen vorgegebenen Schwellwert erreicht, beispielsweise sobald ein O₂-Mangel festgestellt werden, wird das im dargestellten Aus führungsbeispiel als Schalter ausgebildete Stellglied 8 betä tigt, die Zuluft- und Abluftventilatoren 3 und 5 mit voller Leistung betrieben und die Zuluft- und Abluftströme 4 und 6 er zeugt. Sobald ein zweiter Schwellwert erreicht oder überschrit ten ist, beispielsweise eine bestimmte O₂-Konzentration wie derhergestellt ist, wird der Betriebsstromkreis der beiden Ven tilatoren 3 und 5 durch Öffnen des Schalters 8 wieder unterbro chen, da die Atmosphäre in dem mit Frischluft zu versorgendem Raum eine von den Sensoren überwachte gewünschte Qualität er reicht hat.

Zusätzlich zu dem das Stellglied 8 betätigenden ersten Reg lerausgang 17 ist bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungs beispiel ein zweiter Reglerausgang 18 zur Betätigung eines zweiten Stellglieds 19 vorgesehen. Das Stellglied 19 verbindet die Betriebsstromquelle 16 über eine Alarmversorgungsleitung 20 mit einem Alarmgeber 21 und kann letzteren auslösen. Die Auslö sung des Alarmgebers 21 kann beispielsweise bei Überschreiten einer vorgegebenen Rauchkonzentration in einem überwachten Raum stattfinden, wobei das z. B. vom Sensor 15 an den Regler 7 gelieferte Meßsignal (Rauchkonzentrationssignal) mit einem im Speicher des Reglers 7 vorgegebenen Grenzwert verglichen und aufgrund der Überschreitung ein Rauchalarm ausgelöst wird.

Der Regler kann in Abweichung von der Darstellung in Fig. 1 in das Gehäuse 1 eingebaut oder an letzteres angebaut sein. Es ist alternativ vor allem bei einer Mehrzahl von unterschiedli chen Sensoren zweckmäßig, dem Regler 7 ein unabhängiges Gehäuse zuzuordnen, das selbst wiederum am Gerätegehäuse 1 angebaut sein kann.

Bei dem in Fig. 2 schematisch dargestellten Ausführungsbei spiel sind die Frischluft- und Abluftströme im Gerätegehäuse 1 in wärmetauschende Beziehung gebracht, so daß bei dem regelmä ßig gleichphasigen und durch die Regeleinrichtung unterbroche nen Betrieb der beiden Ventilatoren 3 und 5 ein Wärmeübergang in der Regel von der Abluft auf die Frischluft stattfindet. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel findet der Wär meübergang in einem Kreuzstromwärmetauscher 30 statt, dem Frischluft durch einen Kanal 31 und Abluft durch einen Kanal 33 zugeführt wird. In einem Zuluft-Ausgangskanal 32 ist eine Nacherhitzungseinrichtung 35 angeordnet, mit deren Hilfe die Zuluft auf einen der Raumtemperatur angepaßten komfortablen Temperaturpegel gebracht werden kann und die optionell entweder vom Hauptregelgerät 7 oder einem Zusatzregler (nicht darge stellt) betätigt werden kann.

Die Regelelektronik zur Betätigung der Betriebsphasen der Ventilatoren 3 und 5 kann ebenso wie der anhand Fig. 1 be schriebene Regler 7 ausgebildet sein. Der Regler kann in Ab wandlung der Schaltung gemäß Fig. 1 aber auch mehrere unter schiedliche Leistungsstufen der Ventilatoren 3 und 5 regeln. Zusätzlich oder anstelle der beschriebenen Schaltphasen kann auch eine stetige Regelung wenigstens eines der Ventilatoren 3 und 5 in Abhängigkeit von einem oder mehreren der Sensoren 11 bis 15 vorgesehen sein. Ferner kann zusätzlich oder anstelle des dem Gerät in Fig. 1 direkt zugeordneten Alarmgebers 21 ein Fernalarm ausgelöst werden.

Claims

1. Lüftungsgerät mit wenigstens einem Zuluftventilator (3), der Frischluft (4) aus einem Frischluftraum in wenigstens einen mit Frischluft zu versorgenden Raum fördert und einem den Zu luftventilator betätigenden Schalter (8), dadurch gekennzeichnet,
daß der Strom-Versorgungszweig (9a) des Zuluftventilators (3) in einem Regelkreis (7, 8, 9, 16) angeordnet ist;
daß wenigstens ein Sensor (11 . . . 15) eine Meßgröße in dem mit Frischluft zu versorgenden Raum erfaßt; und
daß ein Regler (7) den Zuluftventilator in Abhängigkeit von der Meßgröße regelt und/oder schaltet.

2. Lüftungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abluftventilator (5), der aus dem zu belüftenden Raum Abluft (6) abzieht, in einem zum Versorgungszweig (9a) des Zu luftventilators (3) parallelen Strom-Versorgungszweig (9b) an geordnet ist.

3. Lüftungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Regler (7) mehrere Meßeingänge (10) aufweist, mit denen unterschiedliche Meßgrößen erfassende Sensoren (11 . . . 15) koppelbar sind.

4. Lüftungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensoren (11 . . . 15) CO₂-, O₂-, Feuchtigkeits-, Propan-, Butan-, Stadtgas-, Rauch- und/oder Kombinationsfühler vorgese hen sind.

5. Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (7) als Schaltgerät ausgebildet ist und wenigstens einen in den Regelkreis eingebundenen Venti lator (3, 5) schaltet, sobald wenigstens eine Meßgröße einen vorgegebenen Schwellwert erreicht bzw. überschreitet und wieder rückschaltet, sobald die gleiche oder eine andere Meßgröße einen vorgegebenen zweiten Schwellwert erreicht bzw. überschreitet.

6. Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (7) so ausgebildet ist, daß er wenigstens einen Ventilator (3, 5) in Abhängigkeit von wenig stens einer Meßgröße stetig regelt.

7. Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (7) einen zweiten Ausgang (18) aufweist, über den ein zweites Stellglied (14), insbesondere ein Alarmgeber (a) betätigbar oder ein Fernalarm auslösbar ist.

8. Lüftungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (7) bei Erfassung von Rauch in einem von wenig stens einem Rauchsensor (15) überwachten Raum ein Ausgangssi gnal an einen Rauchmelder gibt oder einen Fernalarm auslöst.

9. Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuluft- und Abluftströme (4 und 6) durch einander kreuzende Kanäle (31 und 33) eines Kreuzstromwärmetauschers (30) geführt sind.

10. Lüftungsgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Zuluft-Ausgangskanal (32) des Kreuzstromwärmetauschers (30) eine Nacherhitzungseinrichtung (35) angeordnet ist, mit deren Hilfe die Zulaufluft auf einen der Raumtemperatur angepaßten Temperaturpegel aufheizbar ist.

11. Verfahren zum Betreiben eines Lüftungsgeräts mit wenigstens einem Zuluftventilator, von dem Frischluft von einem Frischluftraum in wenigstens einen mit Frischluft zu versorgenden Raum gefördert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens eine, für die Atmosphäre in dem zu belüftenden Raum charakteristische Meßgröße überwacht wird; und
daß der Zuluftventilator in Abhängigkeit von der überwachten Meßgröße geregelt und/oder geschaltet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abluftventilator, von dem Abluft aus dem zu belüftenden Raum abgezogen wird, in Abhängigkeit von wenigstens einer für die Atmosphäre in dem zu belüftenden Raum charakteristischen Meßgröße geregelt und/oder geschaltet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuluft- und Abluftventilatoren synchron oder phasenverschoben betrieben werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Meßgrößen, die für die Atmosphäre in dem zu belüftenden Raum charakteristisch sind, überwacht werden und daß wenigstens der Zuluftventilator eingeschaltet wird, wenn eine der überwachten Meßgrößen einen Schwellwert erreicht bzw. überschreitet und wieder rückgeschaltet wird, sobald die gleiche oder eine andere Meßgröße einen vorgegebenen zweiten Schwellwert erreicht bzw. überschreitet.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die CO₂-, O₂-, Feuchtigkeits-, Propan-, Butan-, Stadtgas-, und/oder Rauch-Konzentrationen gemessen und mit Soll- oder Grenzwerten verglichen werden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten eines Soll- oder Grenzwerts einer vorgegebenen Meßgröße ein Alarmgeber betätigt oder ein Fernalarm ausgelöst wird.