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Verfahren zum Erzeugen des Luftumlaufs in einem Belüftungskanal
durch induzierte Luftstrahlen und seine Anwendung an andere
Fluiden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft des Erzeugen des Umlaufs von
Luft oder allgemein von Fluiden in verhältnissmässig dichten
Kanälen durch einen geringen Durchsatz von Luft bzw. Fluidium,
der mit hoher Geschwindigkeit in der Mitte des Kanals in der
gewünschten Richtung ausgeblasen bzw. auspulsiert wird.
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Es existieren bereits traditionelle Belüftungen, in denen die
Luftströmung durch motorisierte Gebläse ermittelt wird, die
sich im Lüftungsstrahl befinden. Das bedeutet, dass die gesamte
in Umlauf gesetzte Luft das Gebläse durchquert. Es handelt sich
um Schrauben- oder Schleudergebläse.
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Auf diesem Prinzip beruhen folgende Verfahren:
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- die Zwangsbelüftung (CMV), die den mechanischen Abzug der
verbrauchten Luft in feuchten Räumen (Toiletten, Badezimmer,
Küchen) von Wohnungen bzw. Dienstleistungs- oder
Gewerbegebäuden ermöglicht.
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- die Klimatisierungen, die je nach den
Witterungsverhältnissen, entweder warme oder kalte Luft in die Räume
ausblässt.
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Gleichfalls werden Luftstrahlen mit hoher Geschwindigkeit
bereits verwendet :
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- bei Strahlenkonvektoren : die Luft, die nach der
Klimatisierungsbatterie mit hoher Geschwindigkeit ausgeblasen
wird, ermöglicht an einem wesentlich grösseren Durchsatz von
Recycling-Luft, die Batterie zu durchqueren, dank des
Tiefdruckes, der sich hinter den Düsen für
Hochgeschwindigkeitsluft bildet.
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- beim Durchwirbeln der umgebenden Luft in Grossräumen dank
Strahlen von klimatisierter Luft mit hoher Geschwindigkeit.
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Das Patent DE-C-9/630 beschreibt eine Vorrichtung zum Erzeugen
der Luftströmung in einem Luftabzugskanal mit Hilfe von
Luftstrahen mit hoher Geschwindigkeit.
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Die im DE-C-9/630 beschriebene Vorrichtung besteht aus einem
Sammel-Luftabzugskanal, mit nach aussen offenen Luftabzugs-
Sammelleitungen und einem Netz von Luft mit mittlerem Druck,
bestehend aus einem Gebläse und einem Netz von horizontalen und
vertikalen Kanälen mit geringem Querschnitt. Die Luft mit
mittlerem Druck wird in der Mitte der Luftabzugs-Sammelleitung
in der Richtung des Abzugs und mittels einer an Leitung
gebolzte Aktivierungsröhre.
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Der Erfindung betrifft das Erzeugen des Umlaufs von Luft bzw.
Fluidium in verhältnissmässig dichten Kanälen, durch einen
geringen Durchsatz von Luft bzw. Fluiden, der mit hoher
Geschwindigkeit in der Mitte des Kanals in der gewünschten
Richtung ausgeblasen oder auspulsiert wird. (*)
(*) Die vorliegende Anmeldung bietet eine Vorrichtung zum
Erzeugen einer Luftströmung in einem Luftabzugskanal nach
Anspruch 1.
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Derart ist es möglich, die Geschwindigkeit der Luft bzw. des
Fluidiums im Kanal an jeder Stelle zu beherrschen, sodass die
treibende Kraft nach Belieben verteilt wird, und der
Druckverlust und die manometrischen und akoustischen Ebenen
sich besser kontrollieren lassen.
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Die Erfindung betrifft, wenn das Fluidium Luft ist, folgende
Verfahren :
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- in Neu- oder Altbauten
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* der Abzug von meistens verschmutzter Luft
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* das Ausblasen von meistens klimatisierter Luft
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- im Gewerbe
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* das Ansaugen oder Aufstauen von geführlichen, korrosiven
bzw. hochtemparaturigen Fluiden, die eine Mischung mit einem
neutralen Fluidium in kleinen Mengen annehmen, um sie in
Bewegung zu setzen, da dieses Fluidium mit hoher
Geschwindigkeit ausgeschossen wird.
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Meistens und je nach den Drucktypen und -verlusten des Netzes,
ist der Durchsatz der im Kanal angetriebenen Luft bzw. des
Fluidiums 5 bis 10 mal grösser als der der mit hoher
Geschwindigkeit ausgeblasenen oder auspulsierten Luft bzw. des
Fluidiums. Der Multiplikatoreffekt beträgt also 5 bis 10.
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* Zum Beispiel, in einem Altbau mit Luftabzugs-Sammelleitungen
als Oberbelüftung, ist es möglich, eine sogenannte "aktivierte
natürliche Belüftung" zu realisieren, die aus folgendn
Elementen besteht :
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- einem Gebläse für Luft mit hohem oder mittlerem Druck, für
den meistens eine Wassersäule von 100 bis 300 mm reicht; es
wird entweder auf dem Flachdach jedoch häufiger im
Untergeschoss angebracht, vorzugsweise in einem Heizraum bzw.
als Nebenanlage, um die Reinigung zu erleichtern.
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- einem Netz aus Kanälen bzw. Rohren von kleinen Querschnittn
(0 circa 100 bis 200 mm) aus PVC, Polyäthylen bzw. anderen
Kunststoffen; es schliesst das Gebläse an jedes Gebäude durch
das Untergeschoss oder durch Schächte an.
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- einem meist wenig verwendeten vertikalen Kanal, der es
ermöglicht, in jedem Gebäude das Netz bis zum Flachdach zu
leiten.
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- der Abdichtung des Flachdaches, auf dem das Netz plaziert
ist, das eventuell an einigen Rohransätzen befestigt ist.
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- einer "Trommel", die aus der Zusammenfügung von
Ventrilrohransätzen besteht und an einer Kanalabzweigung oder
eventuell direkt an den Kanal angebracht wird; sie erlaubt es,
biegsame oder steife Kanäle mit kleinem Querschnitt (O 20 bis
50 mm) zu versorgen, die zu jedem Rohransatz führen;
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- einem steifen Haken (aus Metall oder Kunstoff, von 1 bis 2 M
Länge), der am Ende jeder Kanälen festgemacht wird; er wird in
den Lüftungsleitung ab der Spitze des Rohransatzes eingeführt,
meistens ohne dass man den Deckel des Rohransatzes
abzumontieren braucht.
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- einer verstellbaren Düse, die sich am Ende des Hakens zum
Ausbalancieren des Netzes befindet. Die Luft wird zum Beispiel
mit einer Geschwindigkeit von 20 bis 30 M/Sekunde ausgeblasen;
in der Mitte der Leitung (20 x 20 cm z.B.) gleitet der
Luftstrahl unmittelbar an den Leitungswänden entlang und
bestreicht dadurch die gesamte Leitungsfläche sehr gut.
Aufwärts der Luftstrahlen entsteht einen Tiefdruck, der den
evakuierten Luftdurchsatz auf natürliche Weise durch
thermischen Luftabzug verstärkt. Ausserdem werden einige Düsen
derart angebracht, dass, im Falle von einem geringen
ausgeblasenen Luftdurchsatz, diese Luft seitlich ausgeblasen
wird, sodass der natürliche Lüftungsdurchsatz durch thermischen
Luftzug verkleinert wird. Bei natürlicher Belüftung durch
Sammelleitungen ist der Durchsatz der abgezogenen Luft nämlich
um so grösser, als es draussen kalt ist. Wenn es sehr kalt ist,
entsteht einen zu starken Luftdurchsatz, um so stärker, als die
frische Luft wenig Wasserdampf beinhaltet. Es ist infolgedessen
günstig, den Belüftungsdurchsatz dämmen zu können, wenn es sehr
kalt ist, und ihn während der anderen Jahreszeiten
beschleunigen zu können.
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Diese Düsen werden die Luft seitlich einblasen :
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- entweder, wenn bei niedrigem Durchsatz, die Wirkung des
Strahls auf die Seitenwände der Leitung geringer ist und die
Düse dazu neigt, sich um ihr Gelenk aufgrund ihres eigenen
Gewicht schräg zu stellen.
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- oder durch das Betätigen einer kleinen Klappe innerhalb der
Düse, die elektrisch bzw. durch komprimierte Luft gesteuert
wird. Mittels Regulierung und Programmierung wird die Belüftung
einige Stunden pro Tag nach Bedürfnissen und Jahreszeit,
angesichts Temperatur, Windgeschwindigkeit, Sonnenbestrahlung,
Feuchtigkeitgrad... eingestellt.
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Auf diese Weise kann der Durchsatz von frischer Luft in den
Altbauten kontrolliert und im Vergleich zu dem bestehenden
wesentlich vermindert werden, sodass bemerkenswerte
Energieeinsparungen erfolgen. Ausserdem wird der Komfort
dadurch verbessert und die Kondenzrisiken insbesondere während
der Zwischenjahreszeiten aufgehoben.
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Zuletzt besitzt die "natürlich aktivierte Belüftung" den
bedeutenden Vorteil, nicht mehr dann gefährlich zu sein, wenn
Einzelgaskessel an der Belüftungsleitung angeschlossen sind.
Wenn das Gebläse stoppt, bleibt der thermische Luftabzug
vorhanden, während es bei der Zwangsbelüftung trotz
Todesunfällen noch keine technisch erfolgreiche Lösung gibt.
Die Reinigungsbedingungen sind ausserdem wesentlich billiger.
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* Nachstehend das Beispiel des Luftabzugs in Neubauten bzw. in
neuen Luftabzugsnetze :
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- Der Luftabzugskanal kann wie heutzutage aus einem einzigen
Kanal bestehen, da die Druckverluste der Öffnungen gross genug
sind, um die Durchsätze auszulasten. Diese Gestaltung ist
besser als die der heutigen Zwangsbelüftung, weil der
Druckverlust in dem Gebläse aufgehoben wird. Jedoch ist es
nicht immer ganz sicher, dass der thermische Luftabzug stark
genug ist, um den Rauchstau eines Gaskessels zu verhindern.
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- Der Luftabzugskanal wird aus Beton, Terrakotta oder Metall
gefertigt mit den Bestimmungen eines (primären) Netzes von
Luftabzugs-Sammelleitungen :
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Jede Öffnung führt zu einem vertikalen Kanal, der ein Geschoss
hoch ist und in einen vier Etagen hohen Sekundärkanal mündet.
Dieser kann möglicherweise in einen Tertiärkanal münden, der
zum Beispiel bis zu 16 Etagen hoch sein kann und in den jedes
vierte Geschoss ein Sekundärkanal mündet, und so weiter.
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- die Primärkanäle können auf einandergestapelt sein, sodass
sie einen einzigen Kanal mit Trennungen an jedes Geschoss
bilden.
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- die Sekundärkanäle können ebenfalls aufeinander gestapelt
werden, sodass sie einen einzeigen Kanal mit Trennungen an jedes
vierte Geschoss bilden, und so weiter...
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- diese Trennungen können wie heutzutage fest sein. As
Herstellungs- und Reinigungsgründen wird bevorzugt, dass diese
Trennungen sich um einen Punkt bzw. eine Achse bewegen und
gleichzeitig oder einzeln mit Stangen bzw. Kabeln, die genauso
lang sind, wie der Kanal, oder durch elektrische bzw.
pneumatische Steuermittel geöffnet werden können.
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Jede Trennung besteht aus einer Scheibe, die eine gute
Luftabdichtung zwischen beiden aufeinandergestellten Kanälen
ermittelt.
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Die abgezogene Luft wird im Oberteil des Kanals durch einen
Luftstrahl beschleunigt, der in Richtung Aussen ausgeblasen
wird, und mit Hilfe von :
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- einem Haken, der ab Ausgang des Kanals wie bei Altbauten
eingeführt wird.
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- Aktivierungsröhren, die mittels dazu angebrachter Bolzen den
Endkanal durchqueren und in Richtung Ausgang gebogen sind.
Die Luft kann an verschiedenen Stellen in die Primär-,
Sekundär- und Endkanäle durch die mit hoher Geschwindigkeit
ausgeblasenen Luftstrahlen aktiviert werden und das mittels der
Röhren, die an der Kanalwand eingebolzt sind und in Richtung
Ausgang gebogen sind; das Netz aus Luft mit hohem Druck
befindet sich nämlich meistens ausserhalb der Kanäle. Auf diese
Weise ist es möglich, die gewünschten statischen und
dynamischen Drucke entlang des Kanals zu erhalten und dadurch
leichtere Kanäle als die bestehenden zu erreichen.
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* Nachstehend das Beispiel eines Ausblasenetzes für
klimatisierte Luft :
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Die Luft kann durch mit hoher Geschwindigkeit in der
gewünschten Richtung ausgeblasene Luft aufwärts oder abwärts in
Umlauf gesetzt werden, sodass grosse Druckverluste entstehen.
Der Strahl kommt von einer Aktivierungsröhre, die den Kanal
durchquert, in Richtung der Luftströmung gebogen ist und an
einem Rohr für Luft mit hohem oder mittlerem Druck, der den
Hauptkanal folgt, befestigt ist. Der Statische und dynamische
Luftdruck im Hauptkanal kann infolgedessen an jeder Stelle
überprüft werden und zum Beispiel niedrig sein. Derart ist es
möglich, an jedem Teil des Netzes die Luftströmung und ihren
Durchsatz wie gewünscht zu regulieren. Man reguliert dazu den
Durchsatz nur im Rohr für Luft mit mittlerem Druck mittels
Aktivierungsröhre mit kleinem Querschnitt, die den Kanal des
Hauptbelüftungsnetzes durchqueren und wesentlich bessere
Schieber besitzen. Diese sind kleiner, wesentlich dichter,
billiger als die klassischen Luftklappen, die Wasserschützen
ähneln.
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* Nachstehend das Beispiel eines Kondensatorkessels :
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Der von Wasser gesättigte Rauch wird durch mit hoher
Geschwindigkeit nach dem Wechselpunkt ausgeblasene Luft
ausgelüftet, sodass man die Druckverluste am Wechselpunkt lösen
und den Feugtigkeitsgrad des Rauchs und das Korrosionsrisiko
mindern kann, im Gegenteil zu den heutigen Gebläsen, die im
Rauch arbeiten.
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Die Erfindung wird in der nachsthenden Beschreibung
schematisch und mit Hinweis auf die beiligenden Abbildungen
erläutert:
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- Die Abbildung 1 zeigt ein Beispiel der "aktivierten
natürlichen Belüftung" in einem Altbau, der eine
Oberabzugsbelüftung durch Sammelleitungen besitzt.
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- Die Abbildung 2 zeigt ein Beispiel der "aktivierten
natürlichen Belüftung" in einem Neubau, der
aufeinandergestapelte Luftabzugskanäle mit Nebenschluss
besitzt.
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- Die Abbildung 3 zeigt ein Beispiel eines Ausblaseverfahren
von klimatisierter Luft.
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- Die Abbildung 4 zeigt ein Beispiel vom Aufstauen korrosiver
Fluiden, hier im Fall eines Kondensatorkessels.
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In der Abbildung 1 wird die Luft durch traditionelle
Luftabzugskanäle in Sammelleitungen (1) evakuiert. An der
Spitze des Kanals wird ein Haken (2) mit einer Luftdüse (3) an
seinem Ende aufgehängt, sodass diese sich in der Mitte des
Kanals befindet. Dieser Haken ist mit einem Rohr mit kleinem
Querschnitt (4) verbunden, das durch eine Trommel (6) von
Rohransätzen auf der Dachkanalisation (5) versorgt wird. Die
Dachkanalisation ist mit einem vertikalen Kanal (7) verbunden,
der sich in einem leeren Rohr befindet. An diesem vertikalen
Kanal schliesst sich im Untergeschoss ein horizontalen Kanal
(8) an, der zu einem Gebläse von Luft mit mittlerem Druck führt
(9), installiert im Heizraum bzw. als Nebenanlage. Das Gebläse
wird vom Regler gesteuert, der nach Tagesstunden und
Witterungsverhältnissen funktioniert.
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In der Abbildung 2 sind die aufeinandergestapelten
Sammelleitungen aus gewickeltem Metall (1). Auf jedem Geschoss
ist die Primärleitung durch eine Klappe getrennt (11), die sich
um eine horizontale dezentrierte Achse bewegt. Die Bewegung der
übereinanderangebrachten Klappen erfolgt durch eine
Metallstange (14), die an jeder Klappe gegenüber der Achse
angebunden ist und genauso lang ist, wie die gesamte
Leitungshöhe, dass heisst so lang, wie es Geschosse im Gebäude
gibt. Diese Stange wird ab dem Dach oder dem Untergeschoss
betätigt. Die Reinigung der Leitung erfolgt in einem Gang auf
seiner gesamten Länge, zum Beispiel mit Hilfe eines
Spezialstaubsauger. Der Luftabzug wird durch eine Röhre (15)
beschleunigt, die an der Wand von der letzten Leitung und in
Richtung Ausgang angeschraubt ist.
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In der Abbildung 3 wird das Belüftungsnetz für klimatisierte
Luft (16) an bestimmten Stellen durch Aktivierungsröhren (15)
beschleunigt, die das Netz (16) durchqueren und an dem sie
verbolzt sind. Diese besitzen wie üblich Düsen an ihrem Ende,
sind der Kanalisation (5) von Luft mit mittlerem Druck
angeschlossen und werden durch Schieber (17) betätigt. Die
Aktivierungsröhren können entweder entfernt vor einem Hindernis
(z.B. einer Kreuzung) angebracht werden, wobei starke
Druckverluste entstehen, oder danach. In Seitenkanälen können
Aktivierungsröhren zur Beschleunigung der Luftströmung in
diesem Kanal angebracht werden, wenn die Röhren in Richtung des
Neztes orientiert werden (18). Sie können ebenfalls zur
Stoppierung bzw. zur Änderung der Richtung der Luftströmung
verwendet werden, wenn die Röhren in der Gegenrichtung (19)
orientiert werden. Eventuell kann ein Messgerät (20) vor der
Düse angebracht werden, um die Leistung der Aktivierungsröhren
zu verstärken.
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In der Abbildung 4 ist eine Aktivierungsröhre (3) an der
Rauchabzugsleitung (21) eines Kondensatorkessels (22)
angebracht. Er ist einem Gebläse von Luft mit mittlerem Druck
(9) angeschlossen, der die Luft von Aussen oder vom Heizkessel
bekommt.