EP0003970B1

EP0003970B1 - Verfahren zum Lüften von Räumen sowie Lüftungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: EP0003970B1
Application number: EP19790100376
Authority: EP
Inventors: Eckhard Kucharczyk; Karl Heinz Fischbach
Original assignee: Siegenia Frank KG
Current assignee: Siegenia Aubi KG
Priority date: 1978-03-06
Filing date: 1979-02-09
Publication date: 1982-03-17
Also published as: EP0003970A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lüften von Räumen, bei welchem der Luftstrom in einem an beiden Enden mit unterschiedlich großen Durchlaßquerschnitten versehenen, sowie im Bereich zwischen seinen Enden eine Erweiterungskammer aufweisenden Kanal geführt wird. Gegenstand der Erfindung ist aber auch eine Vorrichtung zum Lüften von Räumen mit einem Luftkanal, bei dem die Durchlaßöffnung am einen Kanalende einen wesentlich größeren Durchgangsquerschnitt als die Durchlaßöffnung am anderen Kanalende aufweist und im Kanal eine Kammer mit einem vergrößerten Querschnitt angeordnet bzw. ausgebildet ist, deren Wandöffnungen unteren einem Winkel zueinander angeordnet sind.
Durch Lüftung werden insbesondere menschliche Aufenthaltsräume mit frischer Luft versorgt, um die in solchen Räumen nachteiligen Veränderungen der Atemluft mindestens so weit auszugleichen, daß diese nicht mehr lästig oder gar schädlich wirken können.
Solche Veränderungen der Atemluft werden hervorgerufen durch Wärme-Abgabe, Feuchtigkeits-Abgabe, Kohlendioxyd-Abgabe und Riechstoff-Abgabe des Menschen. Veränderungen der Atemluft ergeben sich aber oft auch durch andere Ursachen, beispielsweise durch Tabakrauch, Staub, Abgase und Gerüche bei bestimmten Arbeitsvorgängen in Werkstätten, Fabrikhallen usw..
Die Grundforderung bei jeder Lüftung ist das Sicherstellen des notwendigen Luftwechsels bei gleichzeitiger Vermeidung von Zugerscheinungen und Schallübertragungen.
Die Anzahl der durch die Lüftung hervorgerufenen Luftwechsel pro Stunde wird im wesentlichen bestimmt durch die jeweilige Nutzungsart der Aufenthaltsräume. Je nach Nutzungsart und Größe der Aufenthaltsräume liegt dabei die Anzahl der stündlichen Luftwechsel zwischen eins und zwanzig, wobei der Luftwechsel so erfolgen muß, daß je Kopf im stündlichen Mittel ein Luftaustausch zwischen 20 und 30 m³ stattfindet.
Die Aufenthaltsräume werden dadurch gelüftet, daß die verbrauchte Raumluft als sogenannte Fortluft ins Freie abgeführt und durch eine entsprechende Menge von Zugluft ausgetauscht wird.
Ist nur eine geringe Anzahl stündlicher Luftwechsel in den Aufenthaltsräumen notwendig, dann können diese Luftwechsel regelmäßig auf der Basis der sogenannten freien Lüftung bewirkt werden. Das Kriterium dieser freien Lüftung liegt darin, daß der Luftwechsel durch Ausnützung der natürlichen Eigenschaften der Luft bei Temperatur- und Druckunterschieden (Wind) hervorgerufen wird. Diese sogenannte freie Lüftung findet als Fugen-Lüftung, als Fenster-Lüftung als Kanal-Lüftung und als Schacht-Lüftung statt.
Eine sichere Raumlüftung, unabhängig von allen Temperatur- und Windverhältnissen, bietet demgegenüber die sogenannte erzwungene Lüftung, das heißt, die Lüftung mit mechanischer Luftförderung. Durch den Lüfter-Betrieb läßt sich nämlich jedem Raum die notwendige Luftmenge zuführen.
Bei der erzwungenen Lüftung kann entweder die Zuluft von außen in das Gebäudeinnere gefördert - also mit Außenluft-Betrieb gearbeitet - werden, oder aber, die Raumluft wird von innen nach außen - also im Abluft-Betrieb - gefördert.
Das wesentliche Kriterium beim Zuluft-Betrieb der erzwungenen Lüftung liegt darin, daß die Raumluft relativ zur Luft im Freien Überdruck hat, während andererseits beim Abluft-Betrieb der erzwungenen Lüftung die Raumluft gegenüber der Luft im Freien Unterdruck aufweist.
Die erzwungene Lüftung findet hauptsächlich auf der Basis einer Kanal-Lüftung statt, weil hierdurch die Forderung nach einer optimalen Schalldämmung am besten erfüllt werden kann.
Soweit es daher um die erzwungene Lüftung von Räumen geht, bezieht sich also die vorliegende Erfindung ebenfalls auf die Kanal-Lüftung.

Stand der Technik

Durch die DE-A-23 08 479 ist bereits ein Lüftungselement für Räume bekannt geworden, das einen an jedem Ende eine Durchlaßöffnung aufweisenden, im wesentlichen quer zu diesen Durchlaßöffnungen gerichteten Kanal enthält. Dabei stimmt der Luftdurchgangsquerschnitt beider Durchlaßöffnungen in Form und Größe praktisch überein und ist jeweils größer als der Durchtrittsquerschnitt des eigentlichen Kanals bemessen.
Aufgrund dieser Ausgestaltung ergibt sich auf der Basis der sogenannten freien Lüftung, das heißt, durch Ausnützung der natürlichen Eigenschaften der Luft bei Temperatur- und Druckunterschieden (Wind) nach dem Eintritt des Luftstromes in die eine Durchlaßöffnung innerhalb des Kanals eine aus dem verminderten Kanalquerschnitt resultierende, erhöhte Strömungsgeschwindigkeit, die jedoch am Ende der Kanalstrecke, also bei Erreichen der anderen Durchlaßöffnung wieder abgebaut wird. Da also die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Bereich der beiden Durchlaßöffnungen praktisch gleich groß ist, hat die hiervon abweichende, höhere Luftströmungsgeschwindigkeit innerhalb des querschnittsengeren Kanalabschnitts keinerlei Einfluß auf die Wirksamkeit der Kanal-Lüftung. Bestenfalls kann durch die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit der Luft innerhalb des querschnittsengeren Kanalabschnitts den durch Abwinkelung im Strömungsweg hervorgerufenen erhöhten Strömungswiderständen etwas entgegengewirkt werden.
Durch die US-A-1 236 157 gehört auch bereits eine Lüftungsvorrichtung zum Stand der Technik, die zwischen einer äußeren und mehreren inneren Durchlaßöffnungen einen in Richtung der Wandebene verlaufenden Kanal aufweist, hierbei ist die äußere Durchlaßöffnung auf halber Länge der einen Wand des Kanals angeordnet, während mindestens je eine innere Durchlaßöffnung jeweils an beiden Enden des Kanals an der gegenüberliegenden Wand vorgesehen ist. Es wird also eine Aufteilung des Luftstromes in zwei im wesentlichen gleiche Teilströme bewirkt, denen jeweils der volle Querschnitt des Kanals zur Verfügung steht. Daher ergibt sich eine wesentliche Verringerung des Strömungswiderstandes.
Bei dieser bekannten Lüftungsvorrichtung wird durch an mehreren Stellen in den Kanalquerschnitt hineinragende Einbauten. z.B. durch die einzelnen Durchlaßöffnungen umgebende Rahmen, eine mehrfache Umlenkung der beiden Luft-Teilströme um jeweils 90° und zwar insgesamt um 360° erreicht, wodurch sich der Strömungswiderstand in den Teilkanälen wieder erhöht.
Sowohl die Durchlaßöffnungen als auch die im wesentlichen quer dazu gerichteten Teil-Kanäle haben bei dieser Lüftungsvorrichtung einen rechteckigen Querschnitt. Außerdem schließen sich sowohl die hinter der mittleren Durchlaßöffnung als auch die hinter den seitlichen Durchlaßöffnungen liegenden Durchströmstrecken jeweils unmittelbar an den relativ großen Kanalquerschnitt an. Die Luftströmungsgeschwindigkeit wird hierdurch innerhalb des Kanalquerschnitts beträchtlich herabgesetzt, was sich in einer Minderung des Luftdurchsatzes auswirkt.
Eine aus der US-A-1 236 157 weiter entwickelte Lüftungsvorrichtung zeichnet sich nach der US-A-1 375 378 dadurch aus, daß in den sich an die mittlere Durchlaßöffnung anschließenden Teilkanälen des Gehäuses Einbauten angeordnet sind, die den geraden Weg der Luft zu den an die beiden Kanalenden anschließenden Durchlaßöffnungen versperren. Diese Einbauten erstrecken sich im wesentlichen in Längsrichtung der beiden Teilkanäle und bilden gegen die Ebene der Durchlaßöffnungen geneigte Leitwände. Auch hier schließt sich die hinter der mittleren Durchlaßöffnung liegende Durchströmstrecke jeweils unmittelbar an einen relativ großen Kanalquerschnitt an, dessen Tiefe sich jedoch in Richtung zu den Kanalenden hin stetig vermindert. Hierdurch soll die Luftströmungsgeschwindigkeit durch die beiden Teilkanäle so beeinflußt werden, daß sie möglichst gleich bleibt, obwohl die Durchtrittsfläche der an die beiden Kanalenden anschließenden Durchlaßöffnungen jeweils wesentlich größer bemessen ist als die Durchtrittsfläche der mittleren Durchlaßöffnung.
Die DE-A-23 31 841 offenbart eine Lüftungsvorrichtung, die in ihrem Grundaufbau mit derjenigen nach der US-A-12 36157 übereinstimmt. Bei ihr erstreckt sich nämlich ebenfalls ein der Luftführung dienender Kanal von einer mittleren Durchlaßöffnung aus nach zwei entgegengesetzten Richtungen, so daß eine Aufteilung des Luftstromes in zwei im wesentlichen gleiche Teilströme erfolgt, denen jeweils bis zu den an den beiden Kanalenden vorgesehenen weiteren Durchlaßöffnungen der volle Kanalquerschnitt zur Verfügung steht.
Wie beispielsweise die DE-A-1931 346 erkennen läßt, ist es auch bereits bekannt, Kanal-Lüftungen einen Ventilator oder ein Querstromgebläse im Bereich einer der Durchlaßöffnungen zuzuordnen, um hierdurch eine ZwangsLüftung zu bewirken, die unabhängig von allen Temperatur- und Windverhältnissen zu einer sicheren Raumlüftung führt. In diesem Falle ist der gesamte Durchströmquerschnitt des Kanalabschnitts aber größer bemessen, als der Querschnitt der beiden an den verschiedenen Kanalenden vorgesehenen Durchlaßöffnungen. Der Querschnitt dieser beiden Durchlaßöffnungen ist jedoch wiederum unterschiedlich groß, und zwar ist er für die Durchlaßöffnung, welcher der Ventilator bzw. das Querstromgebläse zugeordnet ist, kleiner gewählt, als für die Durchlaßöffnung, die von der mechanischen Luftfördereinrichtung entfernt liegt.
Bei dieser mit mechanischer Luftförderung arbeitenden Kanal-Lüftung wird der durch den Ventilator oder das Querstromgebläse angesaugte Luftstrom durch den vergrößerten KanalQuerschnitt in seiner Strömungsgeschwindigkeit beträchtlich verringert und hierbei gleichzeitig der vom Ventilator oder Querstromgebläse erzeugte (geringfügige) Überdruck abgebaut. Das Ausmaß des Druckabbaus ist dabei wesentlich abhängig von drei Größen, nämlich 1. von der Förderleistung des Ventilators oder Querstromgebläses, 2. vom Gesamtvolumen des Lüfterelementes zwischen den beiden Durchlaßöffnungen und 3. vom Luftdurchgangsquerschnitt der vom Ventilator bzw. Querstromgebläse entfernten Durchlaßöffnung. Ist das Gesamtvolumen des Lüftungselementes und der Luftdurchgangsquerschnitt der zweiten Durchlaßöffnung relativ zur Förderleistung des Ventilators bzw. Querstromgebläses groß, dann findet auch ein entsprechend großer Druckabbau statt und es tritt eine beträchtliche Verminderung der Luftströmungsgeschwindigkeit im Bereich der zweiten Durchlaßöffnung ein.
Eine Lüftungsvorrichtung der gattungsgemäßen Art ist durch die DE-A-2240937 bekannt. Hierbei wird die Kammer dadurch gebildet, daß die der größeren Durchlaßöffnung benachbarte Begrenzungswand für den Kanal eine in Richtung des gewünschten Strömungsverlaufes abgeschrägte Endfläche aufweist. Diese abgeschrägte Endfläche hat jedoch zur Folge, daß sich der Querschnitt der Kammer dort einerseits von der Durchlaßöffnung aus allmählich vergrößert, während er sich andererseits zur kammerseitigen Mündung des Kanals hin in entsprechendem Maße allmählich verkleinert. Hieraus resultiert dann teils eine diffusorartige und teils eine düsenartige Wirkung der Kammer.
Bei dieser Lüftungsvorrichtung weist auch die Kammer in ihrer unmittelbar an die Durchlaßöffnung anschließenden Ebene eine Querschnittsfläche auf, die in ihrer Größenordnung praktisch gleich der Querschnittsfläche der Durchlaßöffnung ist. Von dort aus bildet kann die Kammer gewissermaßen einen Trichter zur kammerseitigen Mündung des Kanals hin.
Diese bekannte Ausgestaltung einer Lüftungsvorrichtung hat sich hinsichtlich ihrer Wirkungsweise als nachteilig erwiesen, weil hier die Kammer dem Luftdurchsatz durch den Kanal nicht förderlich ist, sondern ihn eher beeinträchtigt, indem sie nämlich einerseits relativ zur Durchlaßöffnung als eine Art Diffusor und andererseits mit Bezug auf den Kanaleingang düsenar- ti^g wirkt. Die hieraus resultierenden einander entgegengerichteten Effekte beeinträchtigen nämlich das Strömungsverhalten der Luft im Kanal nachhaltig und haben damit zwangsläufig Durchsatzverluste zur Folge. Da bei der bekannten Lüftungsvorrichtung auch zwischen der im Durchgangsquerschnitt kleineren Durchlaßöffnung und dem Kanal eine ähnliche Kammer mit vergrößertem Querschnitt angeordnet bzw. ausgebildet ist, ergeben sich die negativen Effekte in verstärktem Maße, so daß die Durchsatzverluste nur durch zusätzlichen Einbau eines Gebläses in eine der Kammern ausgeglichen werden können.
Eine ähnliche Wirkungsweise haben auch Kanal-Lüftungen mit mechanischer Luftförderung, bei welchen der oder die Ventilatoren unmittelbar in den Durchströmquerschnitt des zwischen den beiden Durchla8öffnungen liegenden Kanalabschnitts eingebaut sind, wie das z.B. nach DE-B-1 199 956, 1 219 203, 1 222 642 und 1 239 832 bekannt geworden ist.
Auch bei diesen bekannten Kanal-Lüftungselementen mit mechanischer Luftförderung ist der Luftdurchgangsquerschnitt beider an den verschiedenen Kanalenden vorgesehener Luftdurchgangsöffnungen relativ zum Durchströmquerschnitt des sie miteinander verbindenden Kanalabschnitts groß. Im Grunde genommen unterscheiden sich diese bekannten Lüftungsvorrichtungen also von der Lüftungsvorrichtung nach der DE-C-2308479 nur durch den zusätzlichen Einbau von Ventilatoren zwecks Erzielung einer mechanischen Luftförderung.
Die CH-A-384 173 offenbart einen Luft-Stutzen, der in einen Luft-Strömungskanal relativ großen Querschnitts eingesetzt wird und zwei hintereinander angeordnete, düsenartige Verengungen aufweist. Durch diesen Abluft-Stutzen sollen in den Luft-Strömungskanal großen Querschnitts Zusatz-Luftströme so eingespeist werden, daß sie die Strömung im Hauptkanal beschleunigen.
Die Wirkungsweise des bekannten Abluft-Stutzens ist daher eine andere als diejenige der Lüftungsvorrichtung nach der DE-A-2 240 837.
Die US-A-3 800 685 behandelt ein Lüftungssystem, welches mit einem Haupt-Strömungskanal und einem Hilfs-Strömungskanal für die Luft arbeitet, wobei beide Strömungskanäle parallel zueinander und in horizontalem Abstand übereinander verlaufen sowie durch einen vertikalen Verbindungskanal zusammenarbeiten. Die Zusammenarbeit zwischen dem Haupt-Strömungskanal und dem Hilfs-Strömungskanal ist dabei von solcher Art, daß ein Teil der in den Hilfs-Strömungskanal eintretenden Luft über den Verbindungskanal als Zusatzluft in den Haupt-Strömungskanal eingespeist wird. Wenn bei dem bekannten Lüftungssystem bestimmte Querschnittsverhältnisse zwischen dem Haupt-Strömungskanal und dem Hilfs-Strömungskanal vorgesehen werden, ist es notwendig, zwischen dem Hilfs-Strömungskanal und dem Verbindungskanal eine Druckkammer auszubilden, damit sichergestellt wird, daß ein bestimmter Anteil der den Hilfs-Strömungskanal durchfließenden Luft auch tatsächlich als Zusatzluft in den Haupt-Strömungskanal eingespeist wird. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn der Haupt-Strömungskanal und der Hilfs-Strömungskanal übereinstimmende Querschnitte haben, oder auch dann, wenn der Haupt-Strömungskanal im Einspeisungsbereich der Zusatzluft eine Beschleunigungsstrecke besitzt.
Der bauliche Aufwand für dieses bekannte Lüftungssystem ist aber beträchtlich.
Zweck der Erfindung ist es, die Wirkungsweise der Kanal-Lüftung zu verbessern, und zwar gleichgültig, ob diese nach dem Prinzip der sogenannten freien Lüftung oder aber nach dem Prinzip der Zwangslüftung arbeitet. Demnach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Lüftungsverfahren und eine Lüftungsvorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, durch das bzw. mit deren Hilfe menschliche Aufenthaltsräume in optimaler Weise gelüftet werden können, ohne daß sich lästige oder gar schädliche Zuglufterscheinungen und Schallübertragungen ergeben können.
Durchgeführte Versuche haben nun gezeigt, daß dieses komplexe Problem überraschend einfach verfahrenstechnisch sowohl für die sogenannte freie Lüftung als auch für die Zwangslüftung von Räumen gelöst werden kann, wenn nach der Erfindung das Druckniveau des Luftstromes bei seinem Einströmen in die Erweiterungskammer plötzlich gesenkt und dann vor seinem Ausströmen aus dieser wiederum plötzlich erhöht wird und daß dabei der Luftstrom zwischen der Drucksenkung und der Druckerhöhung ab- bzw. umgelenkt wird.
Durch diese verfahrenstechnische Maßnahme läßt sich überraschender Weise, gleichgültig ob Be- oder Entlüftungsbetrieb stattfindet, eine erhöhte Förderleistung erzielen, weil die Kammer nach dem Druckkesselprinzip arbeitet und somit in Strömungsrichtung der Luft einen Pumpeffekt hervorruft.
Erfindungsgemäß hat es sich zum Belüften des Raumes als günstig erwiesen, wenn das Druckniveau des geführten Luftstromes nahe dessen stromaufwärtigem Ende beeinflußt wird.
Für das Entlüften des Raumes ist es andererseits günstig, wenn das Druckniveau des geführten Luftstromes nahe dessen stromabwärtigem Ende beeinflußt wird.
Beim Belüften des Raumes läßt sich der Luftstrom etwa gleichzeitig mit der Erhöhung seines Druckniveaus auch in mehrere Teilströme aufspalten, während er für das Entlüften von Räumen etwa gleichzeitig mit der Absenkung des Druckniveaus aus mehreren Teilströmen vereinigt werden kann.
Der durch das Senken und anschließende Erhöhen des Druckniveaus im Luftstrom hervorgerufene Pumpeffekt läßt sich erfindungsgemäß wiederum beeinflussen, und zwar dadurch, daß das Ausmaß der Absenkung und der darauffolgenden Erhöhung des Druckniveaus volumetrisch geregelt bzw. geändert wird.
Eine Lüftungsvorrichtung zur Ausübung des Lüftungsverfahrens mit einem Luftkanal, bei dem die Durchlaßöffnung am einen Kanalende einen wesentlich größeren Durchgangsquerschnitt als die Durchlaßöffnung am anderen Kanalende aufweist und im Kanal eine Kammer mit einem vergrößerten Querschnitt angeordnet bzw. ausgebildet ist, deren Wandöffnungen unter einem Winkel zueinander liegen, zeichnet sich erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch aus, daß die Kammer einen sich plötzlich gegenüber der einen Wandöffnung vergrößernden Querschnitt hat und die andere Wandöffnung wiederum mit plötzlich verengtem Querschnitt an die Kammer angeschlossen ist.
Aufgrund dieser Ausbildungsmerkmale arbeitet die Lüftungsvorrichtung nach dem bereits erwähnten Druckbehälterprinzip, d.h. der jeweils in der Kammer anstehende Druck ist bestimmend für die Druck- und damit auch für die Strömungsverhältnisse in den sich an diese Kammer anschließenden, querschnittsengeren Bereichen des Lüftungskanals.
Es hat sich erfindungsgemäß auch als nachahmenswert erwiesen, die Querschnittsebene der Kammer parallel zur Ebene der Durchlaßöffnung etwa um ein Mehrfaches größer als den Querschnitt dieser Durchlaßöffnung zu machen. Auch der Querschnitt der Kammer parallel zur Ebene des Kanalquerschnitts sollte um ein Mehrfaches größer als der Kanal-Gesamtquerschnitt gemacht werden.
Im Rahmen der Erfindung kann es sich auch als wichtig erweisen, der Durchlaßöffnung eine andere geometrische Querschnittsform zu geben als der Kammer und dem Kanal.
Die schall- und lüftungstechnische Effektivität einer solchen Lüftungsvorrichtung läßt sich auch dadurch beeinflussen, daß zwei Kanalabschnitte an sich gegenüberliegende Wandungen der Kammer angeschlossen werden. Dem gleichen Zweck ist es aber auch dienlich, die größere Durchlaßöffnung mit einer in die Kammer hineinragenden, halsartigen Verlängerung zu versehen.
Wenn erfindungsgemäß in die größere Durchlaßöffnung ein Axialventilator als Luftförderer eingebaut ist und dabei die halsartige Verlängerung einen den Axialventilator umgebenden Mantelring bildet, dann kann auf einfache Art und Weise der Lüftungskanal für eine zwangsweise Luftbewegung ausgebaut werden. Über den Axial-Ventilator lassen sich dann nämlich die Druckverhältnisse innerhalb der Kammer in Abhängigkeit von seiner Förderleistung beeinflussen. Praktische Versuche haben dabei ergeben, daß durch das Zusammenarbeiten des Axial-Ventilators mit der der Durchlaßöffnung benachbarten Kammer nur Spaltverluste entstehen, die etwa in der Größenordnung von 50 % liegen. Demgegenüber hat sich gezeigt, daß bei unmittelbarem Einbau des Axial-Ventilators in einen Lüftungskanal entsprechenden Querschnitts Spaltverluste auftreten können, die bei etwa 90 % liegen. Damit ist augenfällig belegt, daß der Wirkungsgrad einer erfindungsgemäßen, nach dem Druckbehälterprinzip arbeitenden, Lüftungsvorrichtung sich gegenüber der herkömmlichen Bauart praktisch um einen erheblichen Faktor erhöht.
Wird der Axial-Ventilator mit einer zu seiner Rotationsebene symmetrischen Beschaufelung versehen und durch einen reversierbaren Elektromotor angetrieben, dann kann ein und dieselbe Lüftungsvorrichtung wahlweise für die Zwangsbelüftung oder die Zwangsentlüftung eines Raumes eingesetzt werden.
Weitere Erfindungsmerkmale liegen darin, daß einerseits die an die Kammer anschließenden Kanalabschnitte und die Durchlaßöffnung kleineren Querschnitts in Formteilen aus Schalldämm- Werkstoff ausgebildet sind, während andererseits die der.Durchlaßöftnung größeren Querschnitts gegenüber liegende Wand der Kammer abnehmbar ausgebildet bzw. angeordnet ist. Zu Reinigungszwecken sind damit sämtliche Teile der Lüftungsvorrichtung jederzeit leicht zugänglich.
Damit das Ausmaß der Absenkung und der darauffolgenden Erhöhung des Druckniveaus im geführten Luftstrom auf einfache Weise beeinflußt werden kann, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß mindestens eine Wandung der Kammer durch eine Antriebsvorrichtung, z.B. einen Elektromotor, verstellbar ist. Die Antriebsvorrichtung kann über ein Untersetzungsgetriebe, beispielsweise ein Schraubengetriebe oder eine langsam laufende Kurbel, an der verstellbaren Wandung angreifen.
Damit das Volumen der Kammer in Abhängigkeit von unterschiedlichen Druck- und/ oder Strömungsverhältnissen oder auch von anderen wechselnden Umweltbedingungen, wie beispielsweise Temperaturen, Gaskonzentrationen od. dgl., verändert werden kann, sind verschiedenen Stellen des Strömungsweges Meßpunkte zugeordnet, die von Strömungssonden gebildet werden, welche mit einer Vergleichsschaltung, z.B. einem Regelkreis, in Verbindung stehen, die bzw. der einen Stellwertgeber für die Antriebsvorrichtung bildet.
Als Strömungssonden lassen sich druckabhängige Kapazitäten oder Induktivitäten, piezoelektrische Kristalle oder auch durch Druckeinfluß längenveränderbare Widerstände (Dehnungsmeßstreifen) vorsehen. Auch Biegeschwinger aus Seignettesalz lassen sicht ggf. als Strömungssonden einsetzen. Schließlich können dem Regelkreis als zusätzliche Meßpunkte auch Sensoren zugeordnet werden, die beispielsweise auf Temperaturänderungen, Änderungen der Gaskonzentration od. dgl. ansprechen.

Beschreibung der Zeichnungsfiguren

Fig. 1 zeigt in schematisch vereinfachter Prinzipdarstellung einen Horizontalschnitt durch den Grundaufbau einer Lüftungsvorrichtung, in
Fig. 2 ist die Lüftungsvorrichtung nach Fig. 1 in Ansicht von vorne schematisch dargestellt,
Fig. 3 zeigt in räumlicher Prinzipdarstellung eine abgewandelte Ausführungsform der Lüftungsvorrichtung nach den Fig. 1 und 2,
Fig. 4 zeigt in einem horizontalen Längsschnitt und ausführlicher Darstellung die Lüftungsvorrichtung nach Fig. 3 in schalldämmender Ausführung und in ein prismenförmiges Gehäuse eingebaut, die
Fig. 5 bis 7 zeigen verschiedene Querschnitte durch die Lüftungsvorrichtung nach Fig. 4, und zwar entsprechend den Linien V-V, VI-VI und VII-VII.
Fig. 8 zeigt in schematisch vereinfachter Schnittdarstellung eine Lüftungsvorrichtung mit einer hinsichtlich ihres Volumens regelbaren Durchströmstrecke, in
Fig. 9 ist in entsprechender Darstellung eine abgewandelte Ausführungsform einer Lüftungsvorrichtung mit einer hinsichtlich ihres Volumens regelbaren Durchströmstrecke dargestellt, während
Fig. 10 rein schematisch einen Regelkreis zeigt, in dem die Regelstrecke von der in ihrem Volumen veränderbaren Durchströmstrecke der Lüftungsvorrichtung und der Regler von dem die Votumensänderung bewirkenden Stellglied gebildet ist.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Bei der Lüftung von menschlichen Aufenthaltsräumen kommt es darauf an, eine ausreichende Zahl von Luftwechseln unter gleichzeitiger Verhinderung von Zuglufterscheinungen und Schallübertragungen zu erzielen. Je nach Nutzungsart der Räume liegt dabei die Zahl der stündlich erforderlichen Luftwechsel zwischen 2 und 15. das heißt, die Raumluft muß stündlich zwischen 2 und 15 mal erneuert werden. Als Mindestmenge der stündlich je Person dem Raum zugeführten Außenluftmenge - das ist die Außenluftrate - gelten nach den VDI-Lüftungsregein bei Räumen mit Rauchverbot 20 m³, bei Räumen in denen geraucht wird 30 m³.
Um diesen Forderungen auf der Basis einer sogenannten Kanal-Lüftung in optimaler Weise Rechnung zu tragen, bei welcher die Luftförderung durch einen an jedem Ende mindestens eine Durchla8öffnung aufweisenden, insbesondere quer zu diesen Durchlaßöffnungen gerichteten, Kanal erfolgt, ist ein Verfahren entwickelt worden, bei dem der Luftstrom in der einen Durchlaßöffnung durch einen wesentlich größeren Querschnitt als in der anderen Durchlaßöffnung geführt und dabei im Kanal unmittelbar vor oder hinter dem größeren Querschnitt spontan durch eine Strecke mit noch größerem Querschnitt geleitet wird.
Dieses Lüftungsverfahren ist nicht nur bei der sogenannten freien Lüftung anwendbar, bei der die Luftwechsel in dem betreffenden Raum allein durch Ausnützung der natürlichen Eigenschaften der Luft bei Temperatur- und Druckunterschieden (Wind) hervorgerufen wird ; vielmehr kann es für die sogenannte erzwungene Lüftung Einsatz finden, die unabhängig von allen Temperatur-und Windverhältnissen eine sichere Raumlüftung durch mechanische Luftförderung erreicht. Von wesentlicher Bedeutung ist dabei auch daß sich dieses Lüftungsverfahren gleichermaßen gut zur Belüftung als auch zur Entlüftung der Aufenthaltsräume eignet.
Besonders wichtig ist dabei, daß zur Durchführung des Lüftungsverfahrens in jedem Falle der gleiche Grundaufbau für die Lüftungsvorrichtung zum Einsatz gelangen kann.
Der Grundaufbau für eine solche Lüftungsvorrichtung 1 ist in den Fig. 1 und 2 der Zeichnung dargestellt.
Gemäß den Fig. 1 und 2 weist die Lüftungsvorrichtung 1 einen Kanal 2 auf, der an jedem seiner beiden Enden eine Durchlaßöffnung 3 bzw. 4 besitzt. Dabei erstreckt sich der Kanal 2 im wesentlichen quer zur Ebene der beiden Durchlaßöffnungen 3 und 4. Die Durchlaßöffnungen 3 und 4 sind verschiedenen Kanalseiten zugeordnet und befinden sich, bezogen auf die Einbauebene der Lüftungsvorrichtung 1 vorzugsweise an einander gegenüberliegenden Kanalseiten.
Ein wesentliches Merkmal der Lüftungsvorrichtung 1 besteht darin, daß die beiden Durchlaßöffnungen 3 und 4 größenmäßig völlig verschiedene Luftdurchgangsquerschnitte haben, und dabei beispielsweise die Durchlaßöffnung 3 wesentlich größer bemessen ist als die Durchlaßöffnung 4.
Gleichermaßen wichtig ist es aber auch, daß im Kanal 2, unmittelbar an die größere Durchlaßöffnung 3 anschließend, eine Kammer 5 angeordnet bzw. ausgebildet wird, die einen relativ zur größeren Durchlaßöffnung wiederum und zwar spontan vergrößerten Querschnitt aufweist.
Dieser größere Querschnitt der Kammer 5 geht, und zwar wiederum unter spontaner Verengung, in die Kanalstrecke 6 über, deren Durchströmquerschnitt nicht nur kleiner als der Durchgangsquerschnitt der Durchlaßöffnung 3 und der Kammer 5, sondern auch kleiner als der Durchgangsquerschnitt der Durchlaßöffnung 4 ist.
Es hat sich auch als wichtig erwiesen, daß sich die Kanalstrecke 6 an die Kammer 5 relativ zur Durchlaßöffnung 3 unter einem spitzen, oder beispielsweise einem rechten Winkel anschließt, und zwar so, daß die kammerseitige Mündung 7 des Kanalabschnitts 6 sowohl von der Vorderwand 8 und der Rückwand 9 als auch von der Bodenwand 10 und der Deckenwend 11 Abstand aufweist.
Als zweckmäßig hat es sich dabei erwiesen, wenn die Ränder der Mündung 7 des Kanalabschnitts 6 von der Vorderwand 8, der Bodenwand 10 und der Deckenwand 11 der Kammer 5 etwa übereinstimmenden Abstand haben, während sie von der Rückwand 9 der Kammer 5 einen größeren, und zwar mindestens den doppelten Abstand aufweisen.
Aus Fig. 1 ergibt sich, daß die Durchlaßöffnung 3 durch einen in die Kammer 5 hineinragenden Mantelring 12 begrenzt wird, dessen Länge etwa gleich dem Abstand zwischen der Vorderwand 8 der Kammer 5 und der ihr benachbarten Mündungskante des Kanalabschnitts 6 ist.
Fig. 2 zeigt, daß beide Durchlaßöffnungen 3 und 4 kreisförmig ausgeführt sind, während die Kammer 5 die Form eines rechteckigen Kastens hat. Auch die Kanalstrecke 6 ist in ihrem Durchströmquerschnitt etwa rechteckig gestaltet.
Aufgrund der beschriebenen Ausgestaltung für die Lüftungsvorrichtung 1 wirkt diese nach dem Druckbehälter-Prinzip, das heißt, das Strömungsverhalten der Luft durch die gesamte Lüftungsvorrichtung 1 wird vom Volumen der Kammer 5 und den an den unterschiedlichen großen Durchlaßöffnungen 3 und 4 jeweils anstehenden Druckdifferenzen bestimmt.
Während bei der Kanal-Lüftung üblicherweise Wert darauf gelegt wird, daß die Lüftungskanäle einen möglichst geringen Strömungswiderstand haben, sind beim beschriebenen Aufbau einer Lüftungsvorrichtung bewußt und in bestimmter Weise örtlich begrenzte Strömungswiderstände eingebaut. Hierdurch wird über die Kammer 5 gewissermaßen ein Pumpeffekt hervorgerufen, welcher den Luftdurchsatz durch die Lüftungsvorrichtung erhöht. Dieser Pumpeffekt der Kammer 5 stellt sich dabei ein, gleichgültig, ob ein Druckgefälle von der Durchlaßöffnung 3 zur Durchlaßöffnung 4 hin oder aber von der Durchlaßöffnung 4 zur Durchlaßöffnung 3 hin besteht.
Die Lüftungsvorrichtung nach Fig. 3 hat grundsätzlich den gleichen Aufbau wie die Lüftungsvorrichtung nach den Fig. 1 und 2. Sie unterscheidet sich hiervon lediglich dadurch, daß an die mit der größeren Durchlaßöffnung 3 ausgestattete Kammer 2 nach entgegengesetzten Seiten gerichtete Kanalstrecken 6' und 6" angeschlossen sind, deren jede an ihrem anderen Ende eine eigene Durchlaßöffnung 4' bzw. 4" mit kleinerem Durchlaßquerschnitt aufweist.
Sowohl bei der Lüftungsvorrichtung nach den Fig. 1 und 2 als auch bei derjenigen nach Fig. 3 stehen die Durchlaßöffnungen 4 bzw. 4', 4", die den kleineren Durchgangsquerschnitt haben, mit dem Rauminneren in Verbindung, während die Durchlaßöffnung 3 größeren Durchgangsquerschnitts der Außenluft zugewendet ist.
In Fig. 4 der Zeichnung ist eine Lüftungsvorrichtung 1 dargestellt, die in ihrem grundsätzlichen Aufbau mit der Lüftungsvorrichtung nach Fig. 3 identisch ist. Sie unterscheidet sich von dieser jedoch dadurch, daß sie auch nach dem Prinzip der erzwungenen Lüftung arbeiten kann. Zu diesem Zweck ist in die Durchlaßöffnung 3 größeren Durchgangsquerschnitts ein Axial- Ventilator 13 eingebaut, und zwar sitzt dieser konzentrisch innerhalb des Mantelrings 12, weleher von der Durchlaßöffnung 3 aus in die Kammer 5 hineinragt. Dabei kann der Axial-Ventilator 13 so ausgelegt werden, daß er eine Förderleistung von 260 m³/h hat und im Betrieb bei einer Förderleistung 0 einen statischen Druck von etwa 9 806,65 Pa (Pascal) = N/m² (Newton je m²) zu erzeugen vermag.
Durch das Zusammenwirken eines solchen Axial-Lüfters 13 mit der. zwischen der Durchlaßöffnung 3 und der Kanalstrecke 6 bzw. den Kanalstrecken 6' und 6" angeordneten Kammer 5 kann dann in der Kammer 5 ein statischer Druck von etwa 2 942 Pa = N/m² erzeugt und dabei eine Luftförderleistung von 130 m³/h durch die Lüftungsvorrichtung 1 erreicht werden.
Durch das Zusammenwirken des Axial-Ventilators 13 mit der Kammer 5 ergeben sich für diesen also lediglich Spaltverluste in Höhe von 50 %.
Vergleichsweise wird jedoch mit einem entsprechend ausgelegten Axial-Ventilator, wenn dieser in eine auf der ganzen Länge zwischen den beiden Durchlaßöffnungen gleichen Querschnitt aufweisenden Kanalstrecke eingebaut ist nur eine effektive Förderleistung von etwa 26 m³/h erreicht, weil sich in dieser Kanalstrecke ein statischer Druck nicht aufbauen läßt. Gegenüber den Spaltverlusten von 50 % beim beschriebenen Aufbau einer Lüftungsvorrichtung entstehen hier also Spaltverluste von etwa 90 %, das heißt, die effektiven Luftförderleistungen der beiden unterschiedlichen Lüftungssysteme verhalten sich etwa wie 5 : 1.
Aus den Fig. 4 bis 7 ergibt sich, daß die gesamte Lüftungsvorrichtung 1 in ein prismatisches Gehäuse 14 von beispielsweise quadratischem Querschnitt eingebaut ist, dessen Enden durch Abschlußplatten 15 verschlossen sind.
Ein Teilstück einer Längswand 16 des Gehäuse 14 bildet die Vorderwand 8 für die Kammer 5 und ist zu diesem Zweck mit der im Durchgangsquerschnitt größeren Durchlaßöffnung 3 versehen, an die sich der Mantelring 12 anschließt.
Die Bodenwand und die Deckenwand der Kammer werden ebenfalls durch Teilabschnitte von Längswänden 17 und 18 des Gehäuses gebildet.
Zur Bildung der Querwände für die Kammer 5 sind in das Gehäuse 14 zwei Trennplatten 19 und 20 eingesetzt, mit denen zur Bildung der Rückwand 9 für die Kammer 5 eine Abschlußplatte 21 lösbar, z.B. durch Schrauben in Verbindung steht.
In den Trennplatten 19 und 20 befindet sich jeweils ein Durchbruch 22 bzw. 23, wobei sich an diese Durchbrüche 22 und 23 die Kanalstrecken 6' bzw. 6" der Lüftungsvorrichtung 1 anschließen. Die Kanalstrecken 6' und 6" erstrecken sich jeweils über den zwischen den Trennplatten 19 bzw. 20 und den Endplatten 15 begrenzten Längenbereich des Gehäuses 14 und werden insgesamt von Formteilen 24 und 25 aus Schalldämm-Werkstoff, beispielsweise Schaumstoff eingegrenzt. Dabei hat das Formteil 24 im wesentlichen U-förmigen Querschnitt, wobei Schenkel und Steg des U-Profils gleiche Dicke aufweisen. Das Formteil 25 wird hingegen durch einen im Querschnitt rechteckigen Material-, insbesondere Schaumstoffblock, gebildet, wobei dessen Querschnittsdicke mindestens doppelt so groß wie die Dicke von Schenkeln und Steg des U-Profils ist. Die beiden Formteile 24 und 25 werden relativ zueinander jeweils so in das Gehäuse 14 eingesetzt, daß diese zwischen sich die Kanalstrecke 6' bzw. 6" von rechteckigem Querschnitt einschließen.
Die Formteile 25 weisen jeweils einen Durchbruch auf, welcher die Durchlaßöffnung 4' bzw. 4" kleineren Querschnitts bildet. Die Durchlaßöffnungen 4' und 4" sind derjenigen Längswand 26 des Gehäuses 14 zugewandt, welche der Längswand 16 gegenüberliegt. Dabei hat die Längswand 26 über ihre ganze Länge und auf einem Teil ihrer Breite schlitz- oder gitterartige Durchbrüche, die dem Rauminneren zugewendet sind. Innerhalb des Gehäuses 14 ist außerdem eine Abschlußplatte 27 quer zu ihrer Ebene verschiebbar geführt, die in ihrer einen Schiebestellung die schlitz- oder gitterartigen Durchbrüche der Längswand 26 für einen Luftdurchgang freigibt, während sie diese in ihrer anderen Schliebestellung verschließt. Die Durchlaßöffnungen 4' und 4" sind relativ zur Abschlußplatte 27 so angeordnet, daß die Abschlußplatte 27 innerhalb des Gehäuses 14 eine wirksame Leitfläche für die Luftströmung bilden kann.
Die Formteile 24 und 25 aus Schalldämm- Werkstoff sind einfach lose in das Gehäuse 14 eingesetzt und können daher im Bedarfsfalle nach Entfernen der Längswand 26 und der Abschlußplatte 27 leicht aus dem Gehäuse 14 herausgenommen werden. Ebenso ist nach Entfernen der Längswand 26 und der Abschlußplatte 27 die Rückwand 21 der Kammer 5 leicht zu entfernen, so daß sich das Innere der Kammer 5 zum Zwecke der Reinigung bzw. für das Ein- und Ausbauen des Axial-Ventilators 13 leicht zugänglich gemacht werden kann.
Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß es zweckmäßig ist, den Axial-Ventilator 13 mit einer zu seiner Rotationsebene symmetrischen Beschaufelung zu versehen und ihn durch einen reversierbaren Elektromotor anzutreiben. Die Lüftungsvorrichtung 1 läßt sich in diesem Falle entsprechend dem jeweiligen Bedarf durch einfache Drehrichtungs-Umkehr als Axial-Ventilator 13 entweder zur Be- oder zur Entlüftung des Raumes einsetzen. Im Stillstand des Axial-Ventilators 13 läßt sich die Lüftungsvorrichtung 1 jedoch durch Öffnen der Abschlußplatte 27 auch nach dem Prinzip der freien Lüftung betreiben. Ob hierbei eine Belüftung oder eine Entlüftung des Raumes stattfinden wird, hängt dann lediglich davon ab, ob ein Druckgefälle von au-Ben nach innen oder aber von innen nach außen besteht.
Bei der praktischen Ausgestaltung der Lüftungsvorrichtung 1 hat es sich bewärt, das Verhältnis des Durchgangsquerschnitts der größeren Durchlaßöffnung 3 zum Querschnitt der Kammer 5 in Achrichtung der Durchlaßöffnung 3 etwa auf 1 : 2 bis 1 : 3 einzustellen, das Verhältnis des Kammer-Querschnitts zum Gesamt-Querschnitt der Kanalstrecke 6 bzw. 6', 6" in Achsrichtung der Kanalstrecke ca. zwischen 3 : 1 und 4 : 1 vorzusehen und das Verhältnis des Querschnitts der Kanalstrecke 6 bzw. 6', 6" zum Querschnitt der kleineren Durchlaßöffnung 4 bzw. 4', 4" etwa zwischen 2: 1 und 3 : 1 zu machen.
Wird, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, in die größere Durchlaßöffnung 3 ein Axial-Ventilator 13 eingebaut, dann ist auch zu empfehlen, das Volumen der Kammer 5 so einzustellen, daß es zur effektiven Förderleistung (m³/s) des Axial-Ventilators 13 - das ist dessen Fördervolumen abzüglich der im Betrieb auftretenden Spaltverlust - in einem Verhältnis zwischen 1 : 8 und 1 : 10 steht.
Damit sich das Volumen der Kammer 5 leicht auf die jeweiligen Bedürfnisse einstellen läßt, ist es bei der Lüftungsvorrichtung 1 nach den Fig. 4 bis 7 möglich, die Querwände 19 und 20 in Längsrichtung des Gehäuses 14 verschiebbar und feststellbar anzuordnen sowie die Abschlußplatte 21 in ihrer Längenabmessung so auszubilden, daß sie den gesamten Verschiebebereich der Querwände 19 und 20 zu überbrücken vermag.
Da die Kanalstrecken 6' und 6" in Formteilen 24 und 25 aus elastisch verformbarem Schalldämm-Material ausgebildet sind, passen sie sich in ihrer Längenabmessung völlig selbsttätig der vorgenommenen Verstellung der Querwände 19 und 20 an.
In vielen Fällen kann es sich als zweckmäßig erweisen, die Verstellung der Querwände 19 und 20 zwecks Volumensänderung der Kammer 5 stufenlos durch einen Kraftantrieb, z.B. einen Elektromotor, über entsprechende Getriebeglieder, beispielsweise Schraubentriebe, vorzunehmen. Der Betrieb des Elektromotors läßt sich dabei durch Fernwirkung, beispielsweise in Abhängigkeit vom Differenzdruck zwischen dem Rauminneren und der Außenluft, regeln und/oder steuern. Als Meß-, Regel- und/oder Steuerglieder können dabei Strömungssonden, beispielsweise Pitot-Rohre, Prandtlsche Rohre od. dgl., zum Einsatz gelangen, die an geeigneten Stellen im Strömungsweg der Lüftungsvorrichtung 1 montiert sind.
Durch die zuletzt beschriebenen Ausgestaltungsmerkmale läßt sich die Arbeitsweise der Lüftungsvorrichtung weiter optimieren.
Die in Fig. 8 dargestellte Lüftungsvorrichtung 1 weist einen Kanal 2 auf, welcher an jedem seiner beiden Enden eine Durchlaßöffnung 3 und 4' bzw. 4" hat. Dabei erstreckt sich der Kanal 2 im wesentlichen quer zur Achse der beiden Durchlaßöffnungen 3 und 4' bzw. 4". Diese Durchlaßöffnungen 3 und 4' bzw. 4" sind verschiedenen Kanalseiten zugeordnet und befinden sich, bezogen auf die Einbauebene der Lüftungsvorrichtung 1 vorzugsweise an einander gegenüberliegenden Kanalseiten.
Die beiden Durchlaßöffnungen 3 und 4' bzw. 4" sind hinsichtlich ihres Luftdurchgangsquerschnitts größenmäßig völlig verschieden ausgelegt, und zwar ist im gezeigten Beispiel die Durchlaßöffnung 3 wesentlich größer bemessen als die Durchlaßöffnung 4' bzw. 4".
Unmittelbar an die größere Durchlaßöffnung 3 anschließend ist im Kanal 2 eine Kammer 5 angeordnet bzw. ausgebildet, welche einen relativ zur größeren Durchlaßöffnung 3 wiederum, und zwar spontan, vergrößerten Querschnitt aufweist. Dieser größere Querschnitt der Kammer 5 geht, wiederum unter spontaner Verengung, in die Kanalstrecke 6' bzw. 6" über, deren Durchströmquerschnitt nicht nur kleiner als der Durchgangsquerschnitt der Durchlaßöffnung 3 und der Kammer 5, sondern auch kleiner als der Durchgangsquerschnitt der Durchlaßöffnung 4' bzw. 4" ist.
Die Kanalstrecke 6' bzw. 6" schließt sich an die Kammer 5, in Achsrichtung der Durchlaßöffnung 3 gesehen, unter einem spitzen, beispielsweise einem rechten Winkel an, und zwar so, daß ihre kammerseitige Mündung 7 sowohl von der Vorderwand 8 und der Rückwand 9 als auch von Bodenwand und Deckenwand einen gewissen Abstand aufweist.
Die Durchlaßöffnung 3 wird von einem in die Kammer 5 hineinragenden Mantelring 12 begrenzt, der nötigenfalls einen Axial-Ventilator 13 aufnehmen kann.
Die Kanalstrecke 6' bzw. 6" und die Kammer 5 haben vorzugsweise einen rechteckigen Durchströmquerschnitt, während die Durchgangsquerschnitte der Durchlaßöffnungen 3 und 4' bzw. 4" vorzugsweise kreisförmig sind.
Aufgrund der beschriebenen Ausgestaltung für die Lüftungsvorrichtung 1 wirkt diese nach dem Druckbehälter-Prinzip und unterliegt dabei den verschiedenen Widerstandsgesetzen der sogenannten Rohrströmung. Dabei wird das Strömungsverhalten der Luft durch die gesamte Lüftungsvorrichtung vom Volumen der Kammer 5 und den an den beiden unterschiedlichen großen Durchlaßöffnungen 3 und 4' bzw. 4" jeweils anstehenden Druckdifferenzen bestimmt.
Während dabei die Druckdifferenzen von den jeweils herrschenden Umweltbedingungen abhängig sind, muß das Volumen der die Wirkungsweise der Lüftungsvorrichtung 1 wesentlich mitbestimmenden Kammer 5 konstruktiv festgelegt werden.
Aufgrund experimenteller Untersuchungen hat sich ergeben, daß sich bei unterschiedlichen Umweltbedingungen (Druck- und Strömungsverhältnissen) bei einem bestimmten, konstruktiv festgelegten Volumen der Kammer 5 unterschiedliche Wirkungsgrade der Lüftungsvorrichtung 1 einstellen. Es konnte auch nachgewiesen werden, daß sich der Wirkungsgrad der Lüftungsvorrichtung 1 bei verschiedenen Umweltbedingungen durch Volumensänderungen der Kammer 5 nachhaltig beeinflussen läßt.
Um daher in Anpassung an die wechselnden Umweltbedingungen einen möglichst gleichbleibenden Wirkungsgrad der Lüftungsvorrichtung 1 zu erhalten, werden Vorkehrungen getroffen, durch die sich das wirksame Volumen der Kammer 5 ändern läßt.
Bei der Lüftungsvorrichtung nach Fig. 8 der Zeichnung sind zu diesem Zweck die beiden Seitenwandungen 19 und 20 der Kammer verstellbar angeordnet. Und zwar sind die beiden Seitenwandungen 19 und 20 zwischen der Vorderwand 8, der Rückwand 9, der Bodenwand und der Deckenwand verschiebbar geführt. Beide Seitenwandungen 19 und 20 sind dabei mit den Mündungen 7 für die Kanalstrecken 6' und 6" versehen, wobei sich an diese Mündungen jeweils Stutzen 7' und 7" anschließen, deren Querschnittsform der Querschnittsform der Kanalstrecken 6' und 6" angepaßt ist, wobei die Stutzen 7' und 7" dauernd mit den ihnen benachbarten Kanalstrecken 6' und 6" in Eingriffsverbindung stehen.
Durch entsprechende Verschiebung der beiden Seitenwände 19 und 20 läßt sich also das Volumen der Kammer 5 zwischen einem Größtwert und einem Kleinstwert praktisch stufenlos verändern.
Bei der Lüftungsvorrichtung 1 nach Fig. 9 sind hingegen die Seitenwandungen 19 und 20 der Kammer 5 starr ausgeführt, während die der Durchlaßöffnung 3 größeren Durchtrittsquerschnitts gegenüberliegende Rückwand 9 der Kammer 5 stufenlos verstellbar ausgebildet ist. Hier läßt sich also das Volumen der Kammer 5 durch entsprechende Verlagerung der Rückwand 9 stufenlos verändern.
Zur Verstellung der Seitenwände 19 und 20 oder der Rückwand 9 dient ein Elektromotor 30, welcher im Falle der Fig. 8 beispielsweise zwei Schraubspindel-Getriebe 31', 31" bewegt, mit deren Hilfe die beiden Seitenwände 19 und 20 jeweils gleichzeitig und gegenläufig verschoben werden können.
Im Falle der Fig. 9 arbeitet dieser Elektromotor 30 hingegen auf nur ein Schraubspindel-Getriebe 31, welches die Rückwand 9 stufenlos verstellen kann.
Damit das Volumen der Kammer 5 durch Verstellung der Seitenwände 19, 20 oder der Rückwand 9 selbsttätig und stufenlos in Abhängigkeit von den jeweiligen Umwelteinflüssen immer so eingestellt wird, daß die Lüftungsvorrichtung 1 den günstigsten Wirkungsgrad erreicht, wird der Elektromotor 30 über eine Vergleichsschaltung in Form eines geschlossenen Regelkreises betätigt, wie er als Blockschaltbild in Fig. 10 dargestellt ist.
In diesem geschlossenen Regelkreis wird die Regelstrecke 41 von der Lüftungsvorrichtung 1 gebildet, wie sie in den Fig. 8 und 9 dargestellt ist. Das Stellglied für den aus der Kammer 5 bzw. deren verstellbaren Wänden 9 oder 19, 20 bestehenden Regler 45, 49 bzw. 45, 59, 60 bildet der nur in den Fig. 8 und 9 dargestellte Elektromotor 30.
In diesen Regelkreis kann eine Führungsgrö-Be W eingespeichert werden, welche die Werte einer Regelgröße X bestimmt. Die Störgrößen Z werden hingegen von den jeweiligen Umwelteinflüssen (Luftdruck, -strömungsgeschwindigkeit, -temperatur, Gaskonzentrationen) bestimmt und können beispielsweise bei der Lüftungsvorrichtung nach den Fig. 8 und 9 einerseits an einem Meßpunkt 32 im Bereich der Durchlaßöffnung 3 und an Meßpunkten 33 bzw. 33', 33" im Bereich der Durchlaßöffnungen 4 bzw. 4', 4" abgegriffen werden.
Als solche Störgrößen Z lassen sich dabei die Druck- und Strömungsverhältnisse im Freien und im Rauminneren benutzen, weiche beispielsweise über Strömungssonden abgegriffen werden. Als Strömungssonden können dabei druckabhängige Kapazitäten und Induktivitäten, piezoelektrische Kristalle oder auch durch Druckeinfluß längenabhängige Widerstände (Dehnungsmeßstreifen) verwendet werden. So ist es möglich, als Strömungssonden Biegeschwinger aus Seignettesalz vorzusehen, weil diese schon auf sehr geringe Druckschwankungen ansprechen. Möglich wäre es auch, als Strömungssonden Pitot-Rohre oder Prandtlsche Rohre zu benutzen, wenn diese mit geeigneten Verbindungsgliedern auf den Regelkreis einwirken. Die an den verschiedenen Meßpunkten 32 und 33 von den Strömungssonden ermittelten Störgrößen Z werden in den Regelkreis nach Fig. 10 eingeführt und wirken auf diesen zusammen mit der Führungsgröße W so ein, daß der als Stellglied dienende Elektromotor 30 die als Regler wirkende Kammer 5 durch Verlagerung der Wände 9 bzw. 19, 20 in ihrem Volumen variiert, um dadurch die die Regelstrecke bildende Lüftungsvorrichtung 1 im Sinne der Erzielung einer optimalen Lüftungswirkung zu beeinflussen.
Bei der Lüftungsvorrichtung nach Fig. 9 wird durch Verlagerung der Wand 9 in der Kammer 5 das Flächenverhältnis zwischen der kammerseitigen Mündung 7 des Kanals 6 verändert und somit der Wirkungsgrad für den Druckumsatz in der Kammer im Bereich der unstetigen Querschnittserweiterung bzw. der Verlustbeiwert im Bereich der unstetigen Querschnittsverengung beeinflußt.
Bei der Lüftungsvorrichtung nach Fig. 8 wird hingegen durch die Verlagerung der Wände 19 und 20 in der Kammer das Querschnittsverhältnis zwischen der Durchlaßöffnung 3 und der hierzu parallelen Querschnittsfläche der Kammer verändert, ebenfalls zu dem Zweck, den Wirkungsgrad für den Druckumsatz bzw. den Verlustbeiwert zu beeinflussen.
In manchen Fällen kann es auch noch von Vorteil sein, wenn innerhalb der Kammer 5 zusätzliche Meßpunkte 34 bzw. 34', 34" in Form von geeigneten Strömungssonden vorgesehen werden. Diese Meßpunkte 34 bzw. 34', 34" bzw. Strömungssonden können beispielsweise dazu benutzt werden, zusätzlich zu den durch die Umweft-einfiüsse bestimmten Störgrößen Z noch Korrekturgrößen in den Regelkreis einzugeben, die dann wiederum einen Einfluß auf die Führungsgröße W des Regelkreises nehmen. Hierdurch kann dann eine Regelstrecke mit Ausgleich geschaffen werden.
Der Regelkreis nach Fig. 10 ist als eine sogenannte stetige Regelung aufgebaut, bei der also die Regelgröße X laufend gemessen wird. Hierbei unterliegt die Regelstrecke 41 den Störgrößen Z. Die Regelgröße X wird mit dem Sollwert X_K verglichen, welcher entweder eine konstante oder aber vorzugsweise eine zeitlich veränderliche Führungsgröße W ist. In den Regler 45, 49 bzw. 59, 60 geht die Regelabweichung X-W ein, so daß aus dem Regler ein Stellwert Y herauskommt. Dieser Stellwert Y_R wirkt nach der Schließbedingung des Regelkreises dann mit negativem Vorzeichen als Stellwert -Ys auf die Regelstrecke 41 ein, und zwar dergestalt, daß eine Differenz aus der Störgröße Z und dem negativen Stellwert -Y_s gebildet wird, die dann auf die Regelstrecke 41 im Sinne einer Eliminierung der Regelabweichung X-W einwirkt.
Falls der Lüftungsvorrichtung 1, wie in den Fig. 4, 5 sowie 8 und 9 gezeigt ist, im Bereich der Durchlaßöffnung 3 ein Axial-Ventilator 13 zugeordnet wird, kann dieser natürlich funktionell in den Regelkreis nach Fig. 10 einbezogen werden, und zwar dergestalt, daß er in Abhängigkeit von den an den Meßpunkten 32 und 33 bzw. 33', 33" anstehenden Umweltbedingungen und ggf. auch in Abhängigkeit von den an den Meßpunkten 34 bzw. 34', 34" in der Kammer 5 herrschenden Druck- und Strömungsverhältnissen selbsttätig ein- und ausgeschaltet wird.
Da die Umweltbedingungen nicht nur von Druck- und Strömungsverhältnissen bestimmt sind, sondern auch anderen Einflüssen unterliegen, können der Lüftungsvorrichtung 1 auch noch andere Meßpunkte zugeordnet werden, die auf den Regelkreis nach Fig. 10 als Störgrößen einen Einfluß nehmen. So lassen sich an den zusätzlichen Meßpunkten durch geeignete Sensoren nicht nur Temperaturen sondern beispielsweise auch Gaskonzentrationen ermitteln, die auf den Regelkreis nach Fig. 10 Einfluß nehmen und über diesen den jeweiligen Betriebszustand der Lüftungsvorrichtung 1 mitbestimmen.

Der gewerbliche Nutzungsbereich

Die beanspruchte und vorstehend beschriebene Verfahrensart zur Lüftung von Räumen und die zu deren Durchführung vorgesehene Lüftungsvorrichtung lassen sich überall dort in Benutzung nehmen, wo es darauf ankommt, menschliche Aufenthaltsräume in optimaler Weise zu lüften.

Claims

1. Verfahren zum Lüften von Räumen, bei welchem der Luftstrom in einem an beiden Enden mit unterschiedlich großen Durchlaßquerschnitten versehenen, sowie im Bereich zwischen seinen Enden eine Erweiterungskammer aufweisenden Kanal geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckniveau des Luftstromes bei seinem Einströmen in die Erweiterungskammer (5) plötzlich gesenkt (3, 5 bzw. 7, 5) und dann vor seinem Ausströmen aus dieser Erweiterungskammer (5) wiederum plötzlich erhöht (5, 7 bzw. 5, 3) wird und daß dabei der Luftstrom zwischen der Drucksenkung (3, 5 bzw. 7, 5) und der Druckerhöhung (5, 7 bzw. 5, 3) ab- bzw. umgelenkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Belüften des Raumes, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckniveau des geführten (2, 3, 5, 6, 4) Luftstromes nahe dessen stromaufwärtigem Ende beeinflußt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 zum Entlüften des Raumes, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckniveau des geführten (2, 3, 5, 6, 4) Luftstromes nahe dessen stromabwärtigem Ende beeinflußt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom etwa gleichzeitig mit der Erhöhung (5, 7) seines Druckniveaus in mehrere Teilströme aufgespalten wird (6' und 6").

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß etwa gleichzeitig mit der Absenkung des Druckniveaus (7, 5) mehrere Teilströme (6' und 6") vereinigt werden.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausmaß der Absenkung (3, 5 bzw. 7, 5) und der darauffolgenden Erhöhung (5, bzw. 5, 3) des Druckniveaus volumetrisch (5, 19, 20 bzw. 5, 9) geregelt bzw. geändert wird (30, 31, 30, 31', 31 ").

7. Vorrichtung zum Lüften von Räumen mit einem Luftkanal, bei dem die Durchlaßöffnung am einen Kanalende einen wesentlich größeren Durchgangsquerschnitt als die Durchlaßöffnung am anderen Kanalende aufweist und im Kanal eine Kammer mit einem vergrößerten Querschnitt angeordnet bzw. ausgebildet ist, deren Wandöffnungen unter einem Winkel zueinander liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (5) einen sich plötzlich gegenüber der Durchlaßöffnung (3) vergrößerenden Querschnitt hat und der Kanal (6 bzw. 6', 6") an die Kammer (5) wiederum mit plötzlich verengtem Querschnitt (7) angeschlossen ist.

8. Lüftungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsebene der Kammer (5) parallel zur Ebene der Durchlaßöffnung (3) etwa um ein Mehrfaches größer als der Querschnitt dieser Durchlaßöffnung (3) ist.

9. Lüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Kammer (5) parallel zur Ebene des Kanalquerschnitts (6) um ein Mehrfaches größer als der Kanal-Gesamtquerschnitt (6) ist.

10. Lüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßöffnung (3) eine andere geometrische Querschnittsform aufweist als die Kammer (5) und der Kanal (6 bzw. 6', 6").

11. Lüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kanalabschnitte (6' und 6") an sich gegenüberliegende Wandungen (19 und 20) der Kammer (5) angeschlossen sind (22 bzw. 23).

12. Lüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Durchlaßöffnung (3) eine in die Kammer (5) hineinragende halsartige Verlängerung (12) aufweist.

13. Lüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in die größere Durchlaßöffnung (3) ein Axialventilator (13) als Luftförderer eingebaut ist und dabei die halsartige Verlängerung (12) einen den Axialventilator (13) umgebenden Mantelring bildet.

14. Lüftungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Kammer (5) anschließenden Kanalabschnitte (6', 6") und die Durchlaßöffnung (4', 4") in Formteilen (24 und 25) aus Schalldämmwerkstoff ausgebildet sind.

15. Lüftungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die der Durchlaßöffnung (3) gegenüberliegende Wand (9 bzw. 21) der Kammer (5) abnehmbar ausgebildet bzw. angeordnet ist.

16. Lüftungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Wandung (9 bzw. 19, 20) der Kammer (5) durch eine Antriebsvorrichtung, z.B. einen Elektromotor (30), verstellbar ist, daß die Antriebsvorrichtung (30) über ein Untersetzungsgetriebe, beispielsweise ein Schraubengetriebe (31 bzw. 31', 31") oder eine langsam laufende Kurbel, an der verstellbaren Wandung (9 bzw. 19, 20) angreift, daß Meßpunkte (32, 33 bzw. 33', 33" ; 34 bzw. 34', 34") vorgesehen und von Strömungssonden gebildet sind, die mit einer Vergleichsschaltung, z.B. einem Regelkreis (Fig. 10) in Verbindung stehen, welche bzw. welcher einen Stellwertgeber für die Antriebsvorrichtung (30) daß als Strömungssonden druckabhängige Kapazitäten oder Induktivitäten, piezoelektrische Kristalle, insbesondere Biegeschwinger aus Seignettesalz, oder auch durch Druckeinfluß längenabhängige Widerstände (Dehnungsmeßstreifen) vorgesehen sind und daß dem Regelkreis (Fig. 10) als zusätzliche Meßpunkte Sensoren zugeordnet sind, die beispielsweise auf Temperaturänderungen, Änderungen der Gaskonzentration od. dgl. ansprechen.