EP1462731B1

EP1462731B1 - Luftwand mit doppeltem Luftstrom für Toröffnung

Info

Publication number: EP1462731B1
Application number: EP04007001A
Authority: EP
Inventors: Peter Wiemann
Original assignee: LWT Luftwandtechnologie GmbH
Current assignee: LWT Luftwandtechnologie GmbH
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2004-03-24
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2024-03-24
Also published as: DE502004001439D1; EP1462731A3; ATE339659T1; EP1462731A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftwandvorrichtung zur Trennung von zwei an einer durch ein Tor verschließbaren Toröffnung aneinandergrenzenden Raumbereichen mit einem zu einer Luftwand verdichteten Luftstrom nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Luftwandvorrichtungen bzw. Luftwandanlagen sind an sich allgemein bekannt (siehe z.B. DE-20205864-U). Sie dienen der Klima- oder Atmosphärentrennung sowie der Verhinderung oder zumindest der Reduzierung von Wärmeverlusten an Gebäudeöffnungen, insbesondere an geöffneten Toröffnungen, an denen aufgrund häufiger Durchtritte von Personen und/oder Fahrzeugen mechanische Trennungseinrichtungen nicht oder nur unzureichend eingesetzt werden können.
Hierzu strömen bei Luftwandanlagen relativ geringe Luftmengen mit sehr hohem Druck in einer laminaren oder zumindest annähernd laminaren, ebenen Kernluftstrahlströmung an der abzuschirmenden Gebäudeöffnung aus, was über die gesamte Öffnungsfläche eine wandförmige Abschottung der Gebäudeöffnung gegen quer anströmende Luftmassen bewirkt. Die Gebäudeöffnungen bzw. Toröffnungen können dabei sowohl innerhalb des Gebäudes als auch an einer Außenwand des Gebäudes angeordnet sein. Obwohl üblicherweise Umgebungsluft zur Erzeugung der Luftwände eingesetzt wird, können grundsätzlich auch beliebige Gaszusammensetzungen hierfür verwendet werden Ferner sind auch sogenannte Luftschleieranlagen bekannt, bei denen relativ große Luftmengen an der abzuschirmenden Gebäudeöffnung ausgeblasen und üblicherweise vorher erwärmt werden, um einströmende Kaltluft möglichst abzuhalten, zumindest jedoch so weit zu erwärmen, dass das Klima bzw. die Temperatur im Inneren des Gebäudes oder des jeweiligen Raums möglichst wenig verändert werden. Die ausgeblasenen Luftmengen strömen hierbei nicht laminar in einer Kernluftebene, sondern vergleichsweise turbulent aus.
Demgegenüber werden bei Luftwandanlagen jedoch nicht Kaltluftmassen konditioniert bzw. erwärmt, die durch die Gebäudeöffnung hindurchtreten, sondern der Durchgang von Kaltluftmassen wird je nach Auslegung der Luftwandanlage stark vermindert oder sogar nahezu vollständig unterbunden. Auf diese Weise kann eine hochwirksame Trennung der Innen und Außenluft bzw. des Klimas auf beiden Seiten der Gebäudeöffnung erreicht werden. Die geringeren Mengen der auszublasenden Luft sowie die Möglichkeit zum Verzicht auf eine Erwärmung des Luftstroms gestatten eine konstruktiv einfachere Bauweise von Luftwandanlagen und machen ihren Betrieb dabei im Verhältnis zu Luftschleieranlagen äußerst effektiv und vergleichsweise kostengünstig. Trennung im Sinne dieser Anmeldung ist dabei als Aufrechterhaltung einer bereits vorhandenen Trennung zu verstehen.
Bei bekannten Luftwandvorrichtungen handelt es sich üblicherweise um stationäre Anlagen, die meistens oberhalb der Gebäudeöffnung ortsfest angebracht sind. Damit hierbei ein ausreichend starker Luftstrom auch an dem der Luftwandvorrichtung gegenüberliegenden Ende der Toröffnung gewährleistet ist und ein möglichst optimales Abschirmungsergebnis erzielt wird, müssen diese Anlagen beständig mit hoher Leistung betrieben werden, was mit entsprechend hohen Betriebskosten verbunden ist. Bei großen Öffnungsflächen, beispielsweise bei großen Tordurchfahrten im industriellen Bereich, ist dies besonders nachteilig, insbesondere dann, wenn die Gebäudeöffnung für den Ein- oder Auslaß von Personen oder kleineren Fahrzeugen oftmals nur teilweise geöffnet wird und hierbei trotzdem die volle Leistung der Luftstromanlage benötigt wird.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde in der DE 100 56 596 A1 eine Luftschleieranlage der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die in Abhängigkeit von der Öffnungshöhe des Tores und der damit verbundenen noch zu überbrückenden Strecke einen angepassten Luftschleier bereitstellt. Durch die Anordnung der Luftschleiervorrichtung an dem der Schließkante zugeordneten Schließbereich des Tores kann in jeder Schließstellung des Tores eine optimale Position der Luftschleiervorrichtung relativ zur jeweils freien Öffnungsfläche der Toröffnung erreicht und der Wirkungsgrad des Luftschleiers bei einer gleichzeitigen Reduzierung der Betriebskosten entsprechend erhöht werden.
Nachteilig an diesem Lösungsvorschlag ist es jedoch, dass die gesamte Luftschleiervorrichtung als kompakte Komplettinstallation an dem Schließbereich des Tores angeordnet ist. Das sehr hohe Gewicht einer derartigen Komplettinstallation kann durchschnittlich dimensionierte Tore in ihrer statischen Auslegung in unzulässig hohem Maße belasten, so dass die Luftstromanlage entweder gar nicht oder nur mit aufwendigen Verstärkungskonstruktionen an vorhanden Toren einsetzbar sind. Darüber hinaus kann das sehr hohe Gewicht der Komplettinstallation insbesondere auch die Motoren zum Öffnen und Schließen des Tores hinsichtlich ihrer Antriebsleistung deutlich überfordern, was zu Beschädigungen und Ausfällen des Torantriebs und somit zu erheblichen Beeinträchtigungen des betrieblichen Ablaufs und damit verbundenen zusätzlichen Kosten führen kann. Zur Vermeidung derartiger Beschädigungen sind daher Verstärkungen der Tore und stärkere Torantriebe erforderlich, was mit zusätzlichem Material- und Montageaufwand sowie insbesondere mit zusätzlichen Kosten verbunden ist.
Abgesehen von diesen Nachteilen kann so zwar bei geringerer Leistung und somit bei entsprechend geringeren Betriebskosten ein verbessertes Abschirmungsergebnis erzielt werden, jedoch reicht die hierdurch erreichte Trennung bzw. Abschirmungswirkung bei bestimmten Anwendungsfällen, insbesondere bei durch Geruch und/oder durch Partikel belasteten Atmosphären, noch nicht aus.
Es wäre daher wünschenswert, eine Luftwandvorrichtung zu schaffen, die unter Beibehaltung der vergleichsweise geringen Betriebskosten die zuvor genannten Nachteile nicht mehr aufweist und die darüber hinaus auch stärkeren Abschirmungsanforderungen genügt.
Um die Abschirmungswirkung einer Luftwand weiter zu verbessern wurde hierzu beispielsweise in der US 3 211 078 vorgeschlagen, zwei parallele Luftwände einzusetzen, die in Form eines parallelen Luftschichtverbundes eine Gebäudeöffnung abschirmen. Ferner ist eine Luftwandvorrichtung mit zwei parallelen Luftwänden auch aus der EP 0 645 588 B1 bekannt, wobei hier sogar noch eine dritte Luftwand parallel zwischen den beiden äußeren Luftwänden verläuft.
Beide Vorrichtungen gehen dabei davon aus, dass sich zwei oder mehrere parallel nebeneinander geführte Luftströme nur schwer untereinander vermischen. Daraus folgern sie eine gute Trennung der beiden zu separierenden Gasatmosphären an beiden Seiten der Gebäudeöffnung.
Da jedoch derart parallel geführte Luftströme auch parallel und insbesondere senkrecht am gegenüberliegenden Endbereich der Gebäudeöffnung auftreffen, teilen sie sich hier jeweils zur Hälfte und strömen zu beiden Seiten ab. Dabei dringt also in den zwischen den beiden parallelen Luftwänden gelegenen Raum von beiden Seiten jeweils die Hälfte des jeweiligen Volumenstroms ein, die sich dort turbulent vermischen. Die von beiden Seiten in diesen Zwischenraum gedrückte Luft muss sodann aus dem Zwischenraum entweichen, um einen lokalen Druckanstieg zu vermeiden. Da hierbei eine Gleichheit der Atmosphäre angestrebt wird, entweicht die Luft zu der Seite der Gebäudeöffnung, zu der sie die größere Temperaturdifferenz hat. Dieses Entweichen führt zu weiteren turbulenten Vermischungen mit der betroffenen Luftwand.
Wenn also beispielsweise ein Tiefkühlbereich von ca. -28°C von einem Raumbereich mit einer Raumtemperatur von ca. +20°C abgeschottet werden, so entweicht die in dem Zwischenraum entstandene turbulente Mischluft in den Tiefkühlbereich, der daraufhin wieder energieintensiv abgekühlt werden muss. Dieser Effekt tritt bei der aus der EP 0 645 588 B1 bekannten Lösung aufgrund des in den Zwischenraum zusätzlich eingebrachten und vorzugsweise erwärmten Luftstroms umso ausgeprägter auf.
Gemäß diesen bekannten Lösungsvorschlägen ist die Abschottung der Gebäudeöffnung insbesondere an Tiefkühlbereichen also nur unter starkem Heiz und Förderaufwand der Luftwandanlage sowie unter intensivem Kühlaufwand mit einer separaten Kühlanlage möglich, was neben den durch den konstruktiven Aufwand bedingten höheren Herstellungskosten wiederum auch wesentlich höhere Betriebskosten verursacht.
Außerdem ist es von Nachteil, dass Personen, die sich durch eine derartige Luftwandanlage hindurch bewegen müssen, die turbulenten Verwirbelungen im Zwischenraum und an zumindest einer der beiden Luftwände als stark störend empfinden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine konstruktiv einfache, preiswert herzustellende und leicht handhabbare Luftwandvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die mit geringem Energieaufwand eine verbesserte Abschirmung insbesondere auch gegenüber durch Geruch und/oder durch Partikel belasteten Atmosphären bietet, und die einen dauerhaft sicheren Einsatz an Toren gewährleistet und keine zusätzlichen Verstärkungsmaßnahmen bezüglich der Tragfähigkeit eines herkömmlichen Tores oder zur Leistungssteigerung des Torantriebs erfordert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Luftwandvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Luftwandvorrichtung ist es, dass die Luftwandvorrichtung einen zweiten Luftauslaß aufweist, durch den ein zweiter verdichteter Luftstrom in Form einer zweiten Luftwand in einem Winkel von 0° bis 60° zur Ebene der Toröffnung austritt, wobei der zweite Luftauslaß ebenfalls an dem Schließbereich des Tores angeordnet ist und von dem Tor mitgeführt wird, dass die beiden Luftauslässe derart angeordnet sind, dass die Kernebenen der beiden Luftwände schräg zueinander aus den Luftauslässen austreten, wobei der Abstand zwischen den beiden Luftwänden mit zunehmender Entfernung von den Luftauslässen größer wird, und wobei zwischen den Austrittsrichtungen der beiden Luftwände ein Winkel zwischen 1° und 120° liegt, dass das oder die Luftgebläse der Luftwandvorrichtung ortsfest an dem Gebäude, vorzugsweise in einem Randbereich der Toröffnung, angeordnet ist bzw. sind, und dass die von dem Tor mitgeführten Luftauslässe über mindestens eine flexible Leitung mit dem oder den ortsfesten Luftgebläse(n) verbunden sind.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch zwei wesentliche Vorteile aus. Der erste wesentlicher Vorteil liegt darin, dass nicht die vollständige Luftwandvorrichtung als Komplettinstallation an dem Tor angeordnet und mit dem Tor mitgeführt werden muss. Gemäß der vorliegenden Erfindung reicht es aus, nur einen Teil der Luftwandvorrichtung an dem Schließbereich des Tores zu befestigen und mit dem Tor zu bewegen, während ein wesentlicher Bestandteil mit dem bei weitem überwiegenden Gewichtsanteil nicht an dem Tor, sondern feststehend an dem Gebäude angeordnet wird und nicht mit dem Tor mitgeführt werden muss. Deshalb sind die auf das Tor wirkenden Gewichtsbelastungen mit bis auf ca. 10% deutlich reduziert, und hierdurch hervorgerufenen Beschädigungen des Tores oder des Torantriebs können vermieden werden, ohne dass hierzu besondere Verstärkungen an der Statik des Tores oder an der Antriebsleistung des Torantriebs erforderlich sind.
Auf diese konstruktiv einfache Weise wird bei geringen Betriebskosten eine hoch wirksame Luftwandvorrichtung geschaffen, die insbesondere auch nachträglich an bereits vorhandenen Toren nachgerüstet werden kann. Die Tore können dabei insbesondere als Schiebe-, Hebe, Roll- oder Sektionaltore ausgebildet sein.
Der zweite wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, dass die Vorteile einer doppelten Luftwandabschottung genutzt werden können, ohne dass hierbei die Nachteile einer turbulenten Luftvermischung im Zwischenraum und des Austretens der turbulenten Mischluft durch eine Luftwand hindurch in dem Maße der bisher bekannten Luftwandvorrichtungen mit parallelen Luftwänden auftreten. Ein Vermischen der beiden Luftwände kann bei ausreichend großen Winkeln sogar vollständig vermieden werden.
Die an der Gebäudeöffnung aneinandergrenzenden und zu trennenden bzw. abzuschottenden unterschiedlichen Klimazonen verbleiben daher aufgrund der beiden turbulenzarmen flachen Kernluftwandstrahlen zuverlässig in ihrer jeweiligen räumlichen Umgebung.
Da sich die beiden Flachwandkernluftstrahlen sich mit zunehmenden Abstand von den jeweiligen Luftauslässen voneinander entfernen, strömen beim Aufprall auf Gegenstände, beispielsweise auf die Gebäudeöffnung passierende Körper oder auf die den Luftauslässen gegenüberliegenden Abgrenzungen bzw. Böden, nur wesentlich geringere Teile des jeweiligen Volumenstroms zurück in Richtung der Gebäudeöffnung bzw. zurück in den Zwischenraum. Je spitzer der Winkel ist, in dem die Luftwand auf den Boden oder einen Gegenstand auftrifft, umso weniger Luftanteile strömen nach innen in den Zwischenraum zwischen den beiden Luftwänden zurück und umso weniger kann es dort zu turbulenten Luftverwirbelungen kommen.
Die erfindungsgemäße Luftstromvorrichtung ist bei einfacher Konstruktion kostengünstig herzustellen und leicht handzuhaben. Sie gewährleistet bei geringem Energieaufwand eine verbesserte Abschirmung der beiden Raumbereiche an einer Gebäudeöffnung nicht nur bezüglich unterschiedlicher Temperaturen, sondern insbesondere auch dann, wenn in dem Raumbereich auf einer Seite der Gebäudewand eine durch Geruch und/oder durch Partikel, beispielsweise durch Staub oder Bakterien belastete Atmosphäre herrscht. Auch im Nahrungsmittelbereich kann dies unter hygienischen Gesichtspunkten von großem Vorteil sein. Erfindungsgemäß kann der Wirkungsgrad der Luftwand bei gleichzeitiger Reduzierung der Betriebskosten erhöht werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die flexible Leitung bewegliche und/oder in ihrer Länge variable Schläuche und/oder Rohrverbindungen umfasst. Hierdurch kann die flexible Verbindung des Luftgebläses mit dem bewegten Luftauslaß auf besonders einfache Weise erreicht werden.
Je nach Art der flexiblen Leitungen kann es ferner von Vorteil sein, wenn an der Toröffnung eine Vorrichtung zur Führung der flexiblen Leitungen vorgesehen ist. Eine derartige Führungsvorrichtung kann insbesondere durch Gliederketten oder durch Aufnahmetrassen gebildet sein, wobei die Aufnahmetrassen vorzugsweise in Lamellen unterteilt sein oder ein abschnittsweise eingeschnittenes offenes Gummiprofil umfassen kann.
Die erfindungsgemäß Luftwandvorrichtung umfasst Mittel zum Ansaugen von Außenluft und/oder Innenluft und Mittel zum Verdichten der angesaugten Luft, welche dann als laminarer Luftstrom in Form einer Luftwand aus dem jeweiligen Luftauslaß austritt. Der zweite Luftauslaß der Vorrichtung ist dabei vorteilhafterweise zumindest annähernd parallel zum ersten Luftauslaß angeordnet. Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass der zweite Luftauslaß in einem Abstand von 1 bis 80 cm, vorzugsweise von 5 bis 20 cm, neben dem ersten Luftauslaß angeordnet ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwischen den Austrittsrichtungen der beiden Luftwände ein Winkel zwischen 5° und 60°, vorzugsweise zwischen 10° und 30° liegt. Hierdurch kann eine turbulente Vermischung der beiden Luftwände besonders sicher verhindert werden.
Dabei kann der erste oder der zweite Luftstrom parallel zur Ebene der Toröffnung aus dem jeweiligen Luftauslaß austreten. Erfindungsgemäß ist jedoch zumindest eine Luftwand so gerichtet, dass sie in einem Winkel zur Ebene der Toröffnung verläuft.
Eine besonders turbulenzarme und zumindest annähernd laminare Luftströmung in Form einer flachen Kernluftstrahlwand kann dadurch erreicht werden, dass der erste und der zweite Luftauslaß jeweils mindestens eine Kernluftstrahldüse mit einer Luftleiteinrichtung umfasst, durch die die jeweilige Luftwand austritt. Die Luftleiteinrichtung ist vorteilhafterweise als Laminargleichrichter für den Luftstrom in die Kernluftstrahldüse integriert und den Austrittsschlitzen vorgelagert. Die Länge der Luftleiteinrichtung in Strömungsrichtung beträgt ein vielfaches, insbesondere das 2,5 bis 6-fache der Düsenspaltbreite.
Gemäß einer besonders bevorzugten und einfach zu montierenden Ausführungsform der Erfindung kann der erste Luftauslaß und der zweite Luftauslaß in einem gemeinsamen Gehäuse, insbesondere in einer gemeinsamen Doppelkernluftstrahldüse mit zwei Düsenkammern, angeordnet sein.
Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn der erste und/oder zweite Luftauslaß, insbesondere die Kernluftstrahldüse(n) und/oder die Luftleiteinrichtung(en), derart verstellbar, insbesondere schwenkbar ist, dass die Austrittsrichtung der austretenden Luftwand variierbar ist. Hierdurch kann der Winkel der Luftwand zur Toröffnung besonders flexibel an verschiedene Anwendungsfälle angepasst werden.
Um eine für jede Torstellung besonders gute Wirksamkeit der Abschottung der Toröffnung zu erreichen, ist es ferner besonders vorteilhaft, wenn die Austrittsrichtung einer Luftwand oder beider Luftwände vermittels einer Regelungs- oder Steuerungseinheit automatisch, vorzugsweise in Abhängigkeit von dem Öffnungsgrad des Tores und/oder in Abhängigkeit von den gewünschten und/oder aktuell vorliegenden Klimazuständen, regelbar oder steuerbar ist bzw. sind.
Gemäß einer ersten, besonders preisgünstigen Ausführungsvariante der Erfindung wird vorgeschlagen, den ersten und den zweiten Luftauslaß mit einem gemeinsamen Luftgebläse zu verbinden und die angesaugte und verdichtete Luft anschließend in zwei Teilluftströme aufzuteilen.
Gemäß einer alternativen, besonders variabel einsetzbaren Ausführungsform der Erfindung kann jedoch auch jeder Luftauslaß mit einem separaten Luftgebläse verbunden sein, wobei vorzugsweise die jeweils angesaugte Luft auf unterschiedliche Drücke verdichtbar und/oder auf unterschiedliche Temperaturen erhitzbar ist, und wobei insbesondere unterschiedliche Volumenströme ansaugbar sind. Hierbei kann eine besonders effektive Abschirmung weiterhin dadurch erreicht werden, dass eine Regelungs- oder Steuerungseinheit vorgesehen ist, durch die die beiden Luftgebläse und/oder die gegebenenfalls vorgesehenen Heizeinrichtung(en) unabhängig voneinander steuerbar oder regelbar sind, wobei der Druck und/oder der Volumenstrom und/oder die Temperatur der ersten und der zweiten Luftwand unabhängig voneinander steuerbar oder regelbar sind. Die genannten Parameter können dabei automatisch an die jeweils herrschenden Umgebungsbedingungen angepasst werden.
Um eine besonders gute Wirksamkeit der Luftwandvorrichtung zu erreichen, ist es weiterhin besonders vorteilhaft, wenn an den seitlichen Rändern der Toröffnung Abdichtungsmittel, insbesondere Abdichtungswände vorgesehen sind, an denen die seitlichen Endbereiche der Luftwände anliegen bzw. entlangströmen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass in dem Randbereich der Toröffnung, der von den beiden Luftwänden angeströmt wird, insbesondere im unteren Randbereich der Toröffnung, mindestens ein Steuerluftauslaß angeordnet ist, durch den ein Steuerluftstrom derart in einem Winkel zur Ausströmrichtung der ersten und/oder der zweiten Luftwand, vorzugsweise senkrecht zur Toröffnung, ausströmen kann, dass die erste bzw. zweite Luftwand in die Strömungsrichtung des Steuerluftstroms umlenkbar ist. Hierdurch wird ein besonders günstiger Strömungsverlauf in dem den beiden Luftauslässen gegenüberliegenden Bodenbereich erreicht, bei dem die betroffene Luftwand in der gewünschten Richtung nur zu einer Seite, insbesondere von der jeweils anderen Luftwand weggerichtet, abströmt.
Auf diese Weise kann eine ungewollte Vermischung der gegeneinander abzutrennenden Luft- oder Gaszusammensetzungen der beiden Raumbereiche vermieden werden, die bei bekannten Luftwandanlagen durch das Abströmen eines Teils des Volumenstroms einer Luftwand, der meist einem der beiden abzutrennenden und unterschiedlich klimatisierten und/oder unterschiedlich mit Partikeln und/oder Gerüchen belasteten Raumbereiche entnommen wird, auftreten kann. Eine derartige ungewollte Vermischung kann daher zu zusätzlichen Kosten für die Kühlung des betroffenen Raumbereichs führen oder die Anwendung in hygienisch sensiblen Bereichen erschweren oder sogar unmöglich machen.
Durch die erfindungsgemäße Weiterbildung der Luftwandvorrichtung werden diese Probleme vermieden. Wenn beispielsweise ein Tiefkühlbereich von ca. - 28°C von einem Raumbereich mit einer Raumtemperatur von ca. +20°C durch eine Luftwand abgeschottet werden soll und die Luft für die Luftwand hierzu aus dem Tiefkühlbereich abgesaugt wird, so kann die gekühlte Luft der Luftwand am Boden vollständig in den Tiefkühlbereich zurückgelenkt werden, so dass es weder zu einer Verringerung der Raumtemperatur des Raumbereichs durch einströmende Kaltluft noch zu einer Erwärmung des Tiefkühlbereichs durch einströmende Raumluft kommt. Falls die Luft für die Luftwand aus dem Raumbereich mit +20°C entnommen wird oder falls die Luft der Luftwand über ihren Strömungsweg zu stark erwärmt werden würde, so kann die Luft der Luftwand am Boden auch vollständig in den wärmeren Raumbereich zurückgelenkt werden, so dass es auch hierbei nicht zu einer Erwärmung des Tiefkühlbereichs durch einströmende Warmluft kommt, so dass energieintensive zusätzliche Kühlmaßnahmen nicht erforderlich sind.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, am Boden in der Mitte zwischen den Auftreffbereichen der beiden Luftwände eine Doppel-Steuerluftstrahldüse oder zwei in entgegengesetzten Richtungen voneinander weg und zumindest annähernd parallel zum Boden gerichtete Steuerluftstrahldüsen für jeweils einen Steuerluftstrom vorzusehen, die auf beiden Seiten die dort jeweils auftreffende Luftwand nach außen umlenkt und abströmen lässt.
Vorzugsweise erstrecken sich die beiden Steuerluftstrahldüsen bzw. die Doppel-Steuerluftstrahldüse jeweils durchgehend mindestens über die Breite einer Luftwand. Hierbei kann die Luft jeder Luftwand vorteilhafterweise aus dem Raumbereich abgesaugt werden, an dem die jeweilige Luftwand anliegt, so dass die Luftkonditionen beider Raumbereiche nicht oder nur äußerst gering verändert werden.
Gemäß einer besonders preisgünstigen Ausführungsvariante wird vorgeschlagen, den Steuerluftauslaß einerseits und die beiden Luftauslässe für die beiden Luftwände andererseits mit einem gemeinsamen Luftgebläse zu verbinden und die angesaugte und verdichtete Luft anschließend in zwei Teilluftströme aufzuteilen. Gemäß einer alternativen, besonders variabel einsetzbaren Ausführungsform der Erfindung kann jedoch auch der Steuerluftauslaß mit einem separaten Luftgebläse verbunden sein, wobei hierbei vorteilhafterweise die angesaugte Luft auf einen anderen Druck verdichtet und/oder anders konditioniert werden kann als die Luft für die Luftwände. Insbesondere sind hierbei auch unterschiedliche Volumenströme ansaugbar.
Um den Steuerluftauslaß vor Beschädigungen durch äußere mechanische Belastungen zu schützen ist es weiterhin besonders vorteilhaft, wenn der Steuerluftauslaß zumindest teilweise durch ein mit Luftdurchtrittsöffnungen versehenes Abdeckelement abgedeckt ist. Insbesondere wenn der Steuerluftauslaß am Boden angeordnet ist, können durch ein entsprechend angeordnetes Schutzblech Beschädigungen beim Auftreten von Personen oder beim Überfahren von Fahrzeugen vermieden werden.
Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn für die erste und/oder für die zweite Luftwand und/oder für den mindestens einen Steuerluftstrom eine Einrichtung zur klimatischen und/oder physikalischen und/oder mechanischen und/oder biologischen Behandlung der angesaugten Luft vorgesehen ist. So kann beispielsweise Heizeinrichtung zum Erwärmen oder eine Kühleinrichtung zum Kühlen sowie alternativ oder ergänzend hierzu ein Filter, insbesondere ein Elektrofilter oder ein UV-Filter, und/oder eine Entfeuchtungseinrichtung für einen oder beide Luftströme angeordnet werden. Auf diese Weise kann schon die angesaugte Luft von gegebenenfalls vorhandenen Keimen und Verunreinigungen gereinigt werden, so dass die daraus erhaltene keimfreie und gereinigte Luftwand auch in hygienisch sensiblen Bereichen, insbesondere auch im Nahrungs- und Lebensmittelbereich eingesetzt werden kann. Durch den schräg auseinander laufenden Strömungsverlauf der beiden Luftwände und der hiermit einhergehenden Ablenkung der am Boden auftreffenden Luftströme nach außen auf die vom Zwischenraum und der andern Luftwand abwandte Seite wird die Eignung der erfindungsgemäßen Luftwandanlage in diesen Hygienebereichen weiter verstärkt
Auch bei unterschiedlich temperierten und gegeneinander abzuschottenden Raumbereichen können durch unterschiedliche Konditionierung der beiden Luftwandströme besondere Vorteile erzielt werden. Im Zwischenraum zwischen den beiden Austrittsschlitzen der Luftwände bildet sich eine Mischklimazone aus, die strömungstechnisch eine Schleusenwirkung herstellt. In der Mischklimazone tritt eine Temperatur auf, die zwischen den Temperaturen der beiden zu trennenden oder abzuschottenden Klimazonen bzw. Gasatmosphären liegt, und die insbesondere auch über dem Taupunkt liegt. Die Temperatur der Mischklimazone hängt einerseits von den beiden Temperaturen der abzuschirmenden Raumbereiche sowie andererseits von den Austrittswinkeln der Kernluftstrahlen, von deren Massenvolumenströmen und von deren Konditionierungen ab.
Auch kann bei dieser Weiterbildung der Erfindung der physikalische Effekt der Taupunktschiebung genutzt werden, der eine Nebelbildung und eine Vereisung der sich in der Nähe der Öffnung befindlichen Funktionselemente verhindert. Hierzu wird die Niedrigtemperaturluft von einem Gebläse angesaugt und vor ihrem Wiederaustritt auf die Niedrigtemperaturseite der Gebäudeöffnung bis über den Taupunkt erwärmt, so dass durch den erwärmten Kernluftstrahl die enthaltene Luftfeuchte der an die andere Seite der Gebäudeöffnung strömenden Klimazone/Gasatmosphäre in der Mischklimazone gebunden wird. Die Auslegung des Wärmeüberträgers bzw. des Heizaggregats ist dabei abhängig vom Wasserdampf-Partialdruck und der Temperatur der wärmeren Umgebungsluft.
Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn eine Regelungs- oder Steuerungseinheit vorgesehen ist, durch die der Luftdurchsatz und/oder die gegebenenfalls vorhandenen klimaphysikalische Einbaukomponenten, insbesondere die gewünschte Heiz- oder Kühlleistung der Luftwände und/oder des gegebenenfalls vorhandenen mindestens einen Steuerluftstroms und/oder Befeuchtungs- oder Entfeuchtungseinrichtungen und/oder Filter und/oder biologische Behandlungsgeräte, beispielsweise Entkeimungskomponenten, vorzugsweise in Abhängigkeit von dem Grad der Öffnung des Tores und/oder in Abhängigkeit von den gewünschten und/oder aktuell vorliegenden Klimazuständen automatisch geregelt oder gesteuert werden.
Auf diese Weise kann in Abhängigkeit von der Öffnungshöhe des Tores und der damit verbundenen noch zu überbrückenden Strecke stets eine angepasste Luftwand bereitgestellt und in jeder Schließstellung des Tores eine optimal eingestellte Luftwandvorrichtung erreicht werden. Der Wirkungsgrad der Luftwandvorrichtung kann dadurch bei gleichzeitiger Reduzierung der Betriebskosten erhöht werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:

Figur 1:: Querschnitt durch eine erste Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Luftwandvorrichtung,
Figur 2:: vergrößerte Darstellung des Teilbereichs E aus Figur 1,
Figur 3:: Seitenansicht der Luftwandvorrichtung aus Figur 1
Figur 4:: Schnittansicht der Doppelkernluftstrahldüse aus Richtung A in Figur 3, und
Figur 5:: Querschnitt durch eine zweite Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Luftwandvorrichtung.
Figur 6:: Seitenansicht einer weiteren Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Luftwandvorrichtung

Die in den Figuren dargestellten Anordnungen von erfindungsgemäßen Luftwandvorrichtungen 1 haben jeweils eine Doppelkernluftstrahldüse 2, in der ein erster Luftauslaß 3a für eine erste Luftwand 4a und ein zweiter Luftauslaß 3b für eine zweite Luftwand 4b vorgesehen sind. Die Luftwandvorrichtung 1 dient zur Trennung des in den beiden Raumbereichen 5 und 6 auf den beiden Seiten einer Gebäudewand 7 herrschenden Klimas an einer in der Gebäudewand 7 eingebrachten Toröffnung 8. Die Toröffnung 8 kann durch ein vertikal schließendes Sektionaltor 9 geschlossen bzw. teilweise oder vollständig geöffnet werden. Zum Öffnen der Toröffnung 8 wird das Tor 9 nach oben verfahren und oberhalb der Toröffnung 8 horizontal umgelenkt.
Das untere Ende des Tores 9 bildet den Schließbereich 29, der in der senkrechten Ebene der Toröffnung 8 hoch und runter verfahrbar geführt ist und bei geschlossenem Tor 4 am Boden 6 insbesondere über eine Dichtlippe anliegt. Bei horizontal schließenden Toren kann der Schließbereich 29 im geschlossenen Zustand auch an dem Schließbereich eines zweiten Tores anliegen.
An diesem Schließbereich 29 des Tores 9 ist die Doppelkernluftstrahldüse 2 befestigt, so dass sie beim Öffnen oder Schließen von dem Tor 9 vertikal mitgeführt wird. Das bzw. die zur Erzeugung der Luftwände 4a und 4b notwendigen Luftgebläse 10 bzw. 10a und 10b der Luftwandvorrichtung 1 sind erfindungsgemäß jedoch nicht an dem Tor 9, sondern ortsfest an dem Gebäude befestigt und jeweils über eine flexible Leitung 11 mit der am Tor 9 angeordneten Doppelkernluftstrahldüse 2 verbunden. Die Luftgebläse 10 bzw. 10a und 10b werden also auch beim Öffnen oder Schließen des Tores 9 nicht bewegt. Hierdurch wird eine erhebliche Einsparung des von dem Tor 9 zu tragenden und zu bewegenden Gewichts erreicht. So kann beispielsweise bei konstanten Randbedingungen das vom Tor 9 zu tragende Gewicht einer Komplettinstallation nach dem vorbekannten Stand der Technik von ca. 300 kg auf ca. 24 kg bei der erfindungsgemäßen Ausbildung reduziert werden. Der deutlich überwiegende Gewichtsanteil der Luftwandvorrichtung 1 ist somit ortsfest an dem Gebäude angeordnet und übt keine Belastungen auf das Tor 9 aus. Verstärkungen an der Statik des Tores 9 oder an der Antriebsleistung des als Torantrieb fungierenden Motors 27 sind daher nicht erforderlich.
Bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsvariante sind für die beiden Luftauslässe 3a und 3b zwei getrennte Luftgebläse 10a und 10b vorgesehen, wobei die jeweils angesaugte Umgebungsluft 12 durch jeweils einen Verdichter 13a, 13b auf unterschiedliche Drücke verdichtet wird. Die von dem Luftgebläse 10a angesaugte Luft 12 wird außerdem durch einen Lufterhitzer 14 erwärmt.
Die Doppelkernluftstrahldüse 2 hat in einem einzigen Düsengehäuse zwei in einem geringen Abstand nebeneinanderliegende und durch eine Trennwand 15 voneinander getrennte Düsenkammern 16a und 16b, die sich jeweils über die gesamte Breite des Tores 9 erstrecken. Aus jeder Düsenkammer 16a, 16b tritt eine separate Luftwand 4a, 4b aus, die an jeweils einem als Luftleiteinrichtung dienenden Leitblech 17a, 17b mit einem Gleichrichterprofil 18 derart geführt wird, dass die zur Abschottung der Gebäudeöffnung 8 austretende Luftwand 4a, 4b turbulenzarm und laminar in einer sogenannten Kernluftstrahlebene austritt.
Erfindungsgemäß sind die Luftauslässe 3a und 3b und die Leitbleche 17a und 17b so angeordnet, dass die Kernluftstrahlebenen der beiden Luftwände 4a und 4b unter einem Winkel γ, der hier ca. 12° beträgt, schräg auseinander laufen. Die beiden Luftwände 4a, 4b strömen dabei so aus, dass sich ihr Abstand voneinander mit zunehmender Entfernung von den Luftauslässen 3a, 3b vergrößert. Hierdurch wird eine turbulente Luftvermischung im Zwischenraum 19 zwischen den beiden Luftwänden 4a, 4b auch im Bereich des Bodens 20 oder eines gegebenenfalls durch die Toröffnung 8 durchtretenden Hindernisses weitestgehend vermieden und das Austreten von turbulenter Mischluft durch eine oder durch beide Luftwände 4a, 4b hindurch tritt nicht auf.
Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die näher am Tor 9 befindliche Luftwand 4a in einem Winkel α von ca. 10° durch die Toröffnung 8 hindurch in den Raumbereich 5 nach außen gerichtet, während die andere Luftwand 4b mit einem sehr geringen Winkel β von ca. 2° in die entgegengesetzte Richtung nach innen in den Raumbereich 6 gerichtet ist.
Zusätzlich sind an einer Seite der Toröffnung 8 mehrere Näherungssensoren 21 am Gebäude angeordnet, die mit einem Regler 22 verbunden sind, über den der Luftdurchsatz der Luftgebläse 10a und 10b beispielsweise in Abhängigkeit von dem Öffnungsgrad des Tores 9 automatisch geregelt werden kann.
Bei dem in Figur 5 gezeigten Ausführungsbeispiel sind am Boden 20 zwei weitere Luftauslässe als Steuerluftauslässe 23a und 23b vorgesehen, durch die jeweils ein weiterer verdichteter Luftstrom als Steuerluftstrom 24a, 24b senkrecht zur Gebäudeöffnung 8 bzw. parallel zum Boden 20 in Richtung des Raumbereiches 5 bzw. 6 zur Seite hin austritt. Hierdurch wird im Bodenbereich 28 ein besonders günstiger Strömungsverlauf erreicht, bei dem die hier auftreffenden Luftwandströme 4a und 4b jeweils in entgegengesetzter Richtung von der jeweils anderen Luftwand 4b bzw. 4a weggerichtet zusammen mit dem jeweiligen Steuerluftstrom 24a, 24b abströmen. Ein unkontrolliertes Abströmen der Luftwände 4a, 4b zu beiden Seiten der Raumbereiche 5 und 6 wird damit sicher verhindert.
Hier sind die beiden Steuerluftauslässe 23a und 23b in der Mitte zwischen den Auftrefflinien der beiden Luftwände 4a, 4b in Form einer Doppeldüse 25 vorgesehen, die auf beiden Seiten die dort jeweils auftreffende Luftwand 4a, 4b durch die Steuerluftströme 24a, 24b nach außen umlenkt und abströmen lässt. Ein Vermischen der beiden Luftwände 4a und 4b ist dabei auch im Bodenbereich 28 ausgeschlossen.
Nach oben ist die Doppeldüse 25 durch ein Schutzblech 26 abgedeckt und vor mechanischen Belastungen geschützt. In dem Schutzblech 26 sind seitliche Öffnungen eingebracht, durch die die Steuerluftströme 24a, 24b nach außen austreten können.
Bei der in Figur 6 dargestellten Ausführungsvariante ist für die beiden Luftauslässe 3a und 3b nur ein gemeinsames Luftgebläse 10 vorgesehen. Die angesaugte Umgebungsluft 12 wird durch einen Lufterhitzer 14 erwärmt und durch einen Verdichter 13 auf den für eine sichere Abschottung der Toröffnung 8 benötigten hohen Luftdruck verdichtet. Das Luftgebläse 10 ist hier über eine flexible Leitung 11 mit der Doppelkernluftstrahldüse 2 verbunden, in welcher der verdichtete Luftstrom in zwei Teilluftströme für die beiden Luftwände 4a und 4b aufgeteilt wird. Die flexible Leitung 11 ist hierbei durch eine in ihrer Länge variable Schlauchleitung gebildet, wobei sich die Länge der Schlauchleitung 11 an den jeweiligen Öffnungsgrad des Tores 9 anpasst.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die flexiblen Leitungen 11a und 11 b demgegenüber jeweils durch eine biegsame Schlauchleitung gebildet, deren Biegung bzw. Verlauf sich in Abhängigkeit von dem Öffnungsgrad des Tores 9 ändert.

Claims

Luftwandvorrichtung (1) zur Trennung von zwei Bereichen (5, 6), die auf den beiden Seiten einer in oder an einem Gebäude vorgesehene Toröffnung (8) liegen, welche durch ein Tor (9) verschließbar ist, das zumindest mit einem Schließbereich (29) eine Bewegung im Wesentlichen in der Ebene oder parallel zu der Ebene der Toröffnung (8) durchführt,
wobei die Luftwandvorrichtung (1) mindestens ein Luftgebläse (10, 10a, 10b) und einen ersten Luftauslaß (3a) aufweist, durch den ein erster verdichteter Luftstrom in Form einer ersten Luftwand (4a) in einem Winkel von 0° bis 60° zur Ebene der Toröffnung (8) austritt und der an dem Schließbereich (29) des Tores (9) angeordnet ist und von dem Tor (9) mitgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Luftwandvorrichtung (1) einen zweiten Luftauslaß (3b) aufweist, durch den ein zweiter verdichteter Luftstrom in Form einer zweiten Luftwand (4b) in einem Winkel von 0° bis 60° zur Ebene der Toröffnung (8) austritt, wobei der zweite Luftauslaß (3b) ebenfalls an dem Schließbereich (29) des Tores (9) angeordnet ist und von dem Tor (9) mitgeführt wird,
dass die beiden Luftauslässe (3a, 3b) derart angeordnet sind, dass die Kernebenen der beiden Luftwände (4a, 4b) schräg zueinander aus den Luftauslässen (3a, 3b) austreten, wobei der Abstand zwischen den beiden Luftwänden (4a, 4b) mit zunehmender Entfernung von den Luftauslässen (3a, 3b) größer wird, und wobei zwischen den Austrittsrichtungen der beiden Luftwände ein Winkel (γ) zwischen 1° und 120° liegt,
dass das oder die Luftgebläse (10, 10a, 10b) der Luftwandvorrichtung (1) ortsfest an dem Gebäude, vorzugsweise in einem Randbereich der Toröffnung (8), angeordnet ist bzw. sind,
und dass die von dem Tor (9) mitgeführten Luftauslässe (3a, 3b) über mindestens eine flexible Leitung (11, 11 a, 11b) mit dem oder den ortsfesten Luftgebläse(n) (10, 10a, 10b) verbunden sind.
Luftwandvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass der erste (3a) und der zweite (3b) Luftauslaß jeweils mindestens eine Kernluftstrahldüse mit einer Luftleiteinrichtung (17a, 17b) umfasst, durch die die jeweilige Luftwand (4a, 4b) turbulenzarm und zumindest annähernd laminar in Form einer Wand austritt.
Luftwandvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass der erste Luftauslaß (3a) und der zweite Luftauslaß (3b) in einem gemeinsamen Gehäuse (2), insbesondere in einer gemeinsamen Doppelkernluftstrahldüse (2) mit zwei Düsenkammern (16a, 16b), angeordnet sind.
Luftwandvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (3a) und/oder zweite Luftauslaß (3b), insbesondere die Kernluftstrahldüse(n) (2) und/oder die Luftleiteinrichtung(en) (17a, 17b), derart verstellbar, insbesondere schwenkbar ist, dass die Austrittsrichtung der austretenden Luftwand (4a, 4b) variierbar ist.
Luftwandvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass eine Regelungs- oder Steuerungseinheit vorgesehen ist, durch die die Austrittsrichtung mindestens einer Luftwand (4a, 4b) automatisch, vorzugsweise in Abhängigkeit von dem Öffnungsgrad des Tores (9) und/oder in Abhängigkeit von den gewünschten und/oder aktuell vorliegenden Klimazuständen, regelbar oder steuerbar ist.
Luftwandvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Luftauslaß (3a, 3b) mit einem separaten Luftgebläse (10a, 10b) verbunden ist, wobei vorzugsweise die jeweils angesaugte Luft (12) auf unterschiedliche Drücke verdichtbar und/oder auf unterschiedliche Temperaturen erhitzbar ist, und wobei insbesondere unterschiedliche Volumenströme ansaugbar sind,
und dass vorzugsweise eine Regelungs- oder Steuerungseinheit vorgesehen ist, durch die die beiden Luftgebläse (10a, 10b) und/oder die gegebenenfalls vorgesehenen Heizeinrichtung(en) (14) unabhängig voneinander steuerbar oder regelbar sind, wobei der Druck und/oder der Volumenstrom und/oder die Temperatur der ersten (4a) und der zweiten (4b) Luftwand unabhängig voneinander steuerbar oder regelbar sind.
Luftwandvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den seitlichen Rändern der Toröffnung (8) Abdichtungsmittel, insbesondere Abdichtungswände, vorgesehen sind, an denen die seitlichen Endbereiche der Luftwände (4a, 4b) anliegen bzw. entlangströmen.
Luftwandvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten, vorzugsweise in dem unteren Randbereich (20) der Toröffnung (8) mindestens ein Steuerluftauslaß (23a, 23b) angeordnet ist, durch den ein Steuerluftstrom (24a, 24b) derart in einem Winkel zur Ausströmrichtung der ersten und/oder der zweiten Luftwand (4a, 4b), vorzugsweise senkrecht zur Toröffnung (8), ausströmen kann, dass die erste bzw. zweite Luftwand (4a, 4b) in die Strömungsrichtung des Steuerluftstroms (24a, 24b) umlenkbar ist.
Luftwandvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass am Boden (20) zwischen den Auftreffbereichen der beiden Luftwände (4a, 4b) zwei in entgegengesetzten Richtungen voneinander weg und zumindest annähernd parallel zum Boden (20) gerichtete Steuerluftstrahldüsen (23a, 23b) für jeweils einen Steuerluftstrom (24a, 24b) vorgesehen sind.
Luftwandvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die erste (4a) und/oder für die zweite (4b) Luftwand und/oder für den mindestens einen Steuerluftstrom (24a, 24b) eine Einrichtung (14) zur klimatischen und/oder physikalischen und/oder mechanischen und/oder biologischen Behandlung der angesaugten Luft (12), insbesondere eine Heizeinrichtung (14) oder eine Kühleinrichtung und/oder eine Filtereinrichtung und/oder eine Entfeuchtungseinrichtung, vorgesehen ist.
Luftwandvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelungs- oder Steuerungseinheit vorgesehen ist, durch die der Luftdurchsatz und/oder gegebenenfalls vorhandene klimaphysikalische Einbaukomponenten, insbesondere die gewünschte Heiz- oder Kühlleistung der Luftwände (4a, 4b) und/oder des mindestens einen Steuerluftstroms (24a, 24b), automatisch, vorzugsweise in Abhängigkeit von dem Öffnungsgrad des Tores (9) und/oder in Abhängigkeit von den gewünschten und/oder aktuell vorliegenden Klimazuständen, regelbar oder steuerbar ist bzw. sind.