-
Die
Erfindung betrifft ein dezentrales Zu- und Abluftgerät für mindestens einen
Raum eines Gebäudes
oder dergleichen. Dieses Gerät
kann Belüftungs- und/oder
Klimatisierungsaufgaben wahrnehmen.
-
Im
Bereich der Wohnungsbelüftung
ist es bekannt, eine lüftungstechnische
Anlage in die Wohnung einzubauen, mit der Raumluft nach außen abgeführt und
Außenluft
nach innen zugeführt
werden kann. Mittels einer Wärmerückgewinnungseinrichtung
lässt sich
Wärme oder
Kälte in
der Abluft nutzen, indem sie der Außenluft zugeführt wird.
Diese über die
gesamte Wohnung angeordnete bekannte Anlage erfordert eine entsprechend
aufwendige Montage.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Belüften und/oder
Klimatisieren für
mindestens einen Raum eines Gebäudes
oder dergleichen zu schaffen, die einfach installierbar und aufgebaut
ist und im System enthaltene Energie optimal nutzt.
-
Diese
Aufgabe wird durch ein dezentrales Zu- und Abluftgerät für mindestens
einen Raum eines Gebäudes
oder dergleichen erfüllt,
mit einer in einem Zuluftweg liegenden Zuluftfördereinrichtung und mit einer
in einem Abluftweg liegenden Abluftfördereinrichtung, wobei Zuluftweg
und Abluftweg mittels einer Wärmerückgewinnungseinrichtung
im Wärmetausch zueinander
bringbar sind und im Zuluftweg mindestens ein Wärmespeicher angeordnet ist.
Durch die Zusammenfassung der erforderlichen Baukomponenten in ein
als Baueinheit vorliegendes Gerät,
das dezentral aufgestellt ist und dezentral arbeitet, lässt sich
eine derartige Einrichtung sehr einfach und schnell installieren.
Auch sind Nachrüstungsarbeiten, also
das Ausstatten von noch nicht mit lufttechnischen Einrichtungen
versehenen Räumen,
sehr einfach und schnell durchführbar.
Da das erfindungsgemäße Zu- und
Abluftgerät
nicht nur eine Wärmerückgewinnungseinrichtung
aufweist, um Wärmeenergie oder
Kälteenergie
der Abluft zu nutzen, indem sie der in den mindestens einen Raum
zugeführten
Außenluft
zugeführt
wird, sondern zusätzlich
im Zuluftweg mindestens ein Wärmespeicher
angeordnet ist, kann dieser Wärmespeicher
Wärmeenergie
der Außenluft oder
auch Kälteenergie
der Außenluft
speichern und diese Energie lässt
sich zu einem späteren
Zeitpunkt nutzen, wodurch eine optimale klimatechnische und energietechnische
Betriebsführung
möglich
ist und Energiekosten gespart werden können. Aufgrund des erfindungsgemäßen Geräts lässt sich
die Kälte/Wärme der
Außenluft
speichern und nutzen. Darüber
hinaus wird die Kälte/Wärme der
Abluft genutzt. Insbesondere benötigen
nur die Zuluftfördereinrichtung
und die Abluftfördereinrichtung
Energie. Grundsätzlich
ist keine Installation eines Wasserkreislaufs erforderlich.
-
Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wärmespeicher
ein Phasenübergangswärmespeicher
ist. Der Wärmespeicher weist
vorzugsweise mindestens eine Speichermasse auf. Diese besteht insbesondere
aus mindestens einem Phasenübergangsmaterial.
Derartige Phasenübergangswärmespeicher
können
bei einer definierten Temperatur eine sehr große Energiemenge speichern,
sodass bei kleiner Bauform große
Wärmemengen/Kältemengen
zur Verfügung
gestellt werden können.
-
Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zuluftweg
einen die Wärmerückgewinnungseinrichtung
wahlweise umgehenden, ersten Bypass aufweist. Damit ist zum Beispiel eine Nutzung
mit freier Kühlung
möglich
oder es kann beispielsweise eine Regelung der Zulufttemperatur (Temperatur
der Außenluft)
erfolgen.
-
Ferner
kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Zuluftweg einen den
Wärmespeicher
wahlweise umgehenden, zweiten Bypass aufweist. Dieser Bypass kann
zum Beispiel zur Nutzung einer freien Kühlung verwendet werden. Es
besteht beispielsweise auch die Möglichkeit, mittels des zweiten
Bypasses eine Regelung der Zulufttemperatur (Temperatur der Außenluft)
zu erzielen. Anstelle der zum ersten Bypass und/oder zum zweiten
Bypass genannten Regelung kann auch eine Steuerung vorgesehen sein,
beziehungsweise eine Kombination von Steuerung und Regelung.
-
Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Abluftweg über eine
Umluftfördereinrichtung
mit dem Zuluftweg strömungstechnisch
verbunden ist. Hierdurch ist insbesondere eine effektive Ladung
des Wärmespeichers
möglich.
Dabei wird vorausgesetzt, dass die Umluftfördereinrichtung Luft über den
Wärmespeicher
fördert.
Durch die Umluftfördereinrichtung
wird Raumluft aus dem Raum gefördert,
lufttechnisch behandelt, insbesondere über den Wärmespeicher geleitet, und anschließend dem
Raum wieder zugeführt.
-
Bevorzugt
kann vorgesehen sein, dass die Umluftfördereinrichtung zwischen der
Wärmerückgewinnungseinrichtung
und dem Wärmespeicher
in den Zuluftweg strömungstechnisch
einmündet.
Dabei ist – in
Richtung der Strömung
im Zuluftweg gesehen – der
Wärmespeicher
strömungstechnisch
der Wärmerückgewinnungseinrichtung
nachgeordnet.
-
Um
als zugeführte
Luft Außenluft
zu verwenden, weist der Zuluftweg einen Außenlufteinlass auf. Dieser
kann insbesondere an der Fassade des Raumes angeordnet sein. Es
ist vorteilhaft, wenn das dezentrale Zu- und Abluftgerät im Bereich
der Fassade des Raums angeordnet ist, sodass sich nur eine sehr kurze
Luftleitungslänge
zum Außenlufteinlass
ergibt.
-
Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Außenlufteinlass
mittels einer ersten Verschlusseinrichtung, insbesondere einer ersten
Luftklappe, im Querschnitt einstellbar und/oder schließbar und/oder
zu öffnen
ist. Diese erste Verschlusseinrichtung ermöglicht somit das Absperren
des Außenlufteinlasses,
beispielsweise wenn das dezentrale Zu- und Abluftgerät nicht
in Betrieb ist. Im Betrieb des Gerätes wird die erste Verschlusseinrichtung
geöffnet,
insbesondere vollständig
geöffnet,
oder es ist auch möglich,
sie nur teilweise gesteuert oder geregelt zu öffnen, um dadurch die angesaugte
Außenluftmenge
zu bestimmen.
-
Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass stromabwärts des
Außenlufteinlasses
ein Zuluftfilter angeordnet ist. Hierdurch wird die angesaugte Außenluft
gereinigt.
-
Ferner
ist es vorteilhaft, wenn die Zuluftfördereinrichtung zwischen der
ersten Verschlusseinrichtung und der Wärmerückgewinnungseinrichtung, insbesondere
zwischen dem Zuluftfilter und der Wärmerückgewinnungseinrichtung, liegt.
Damit ist – strömungstechnisch
gesehen – die
Zuluftfördereinrichtung
relativ nahe am Außenlufteinlass
und stromaufwärts
der Wärmerückgewinnungseinrichtung
angeordnet.
-
Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass – in Strömungsrichtung
des Zuluftwegs betrachtet – der
Wärmespeicher
stromabwärts zur
Wärmerückgewinnungseinrichtung
liegt. Hierauf wurde bereits vorstehend schon eingegangen. Vom Außenlufteinlass
kommende Außenluft
durchströmt somit
zunächst
die Wärmerückgewinnungseinrichtung
und wird dort mittels der Wärmeenergie
beziehungsweise Kälteenergie
der abgeführten
Raumluft beaufschlagt. Derart behandelte Außenluft durchströmt danach
den Wärmespeicher.
Nach Durchströmen
des Wärmespeichers,
der je nach Temperatur natürlich
stets auch als Kältespeicher
bezeichnet werden kann, gelangt die entsprechend wärmebehandelte
beziehungsweise kältebehandelte
Luft in den Raum.
-
Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass stromabwärts des
Wärmespeichers
ein Wärmetauscher
angeordnet ist. Hierbei handelt es sich um eine besondere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen dezentralen
Zu- und Abluftgeräts,
da ein derartiger Wärmetauscher
an einen zu installierenden Wasserkreislauf (Kaltwasser und/oder
Warmwasser) angeschlossen werden muss. Es ist natürlich auch denkbar,
dass der Wärmetauscher
mit einem anderen Medium betrieben wird und/oder als Luftbehandlungselement
im Sinne einer Zusatzheizung oder eines Kühlaggregats, zum Beispiel elektrisch
betrieben, ausgebildet ist.
-
Ferner
ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem Wärmespeicher und einem in den
Raum führenden Außenluftauslass
der Wärmetauscher
liegt. Er ist demzufolge – längs des
Zuluftwegs betrachtet – kurz vor
dem Austritt der Außenluft
in den Raum angeordnet.
-
Um
einen möglichst
geräuscharmen
Betrieb des dezentralen Zu- und Abluftgeräts zu ermöglichen, ist vorzugsweise vorgesehen,
dass stromabwärts
des Wärmespeichers
ein Zuluftschalldämpfer liegt.
Mithin weist der Zuluftweg an der genannten Stelle den Zuluftschalldämpfer auf.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Zuluftschalldämpfer zwischen
dem Wärmespeicher
und dem Wärmetauscher
oder dem Außenluftauslass
liegt. Er kann stromaufwärts
des Wärmetauschers
oder stromabwärts
des Wärmetauschers
liegen.
-
Zur
Abführung
der Raumluft ist es vorteilhaft, wenn der Abluftweg einen Raumlufteinlass
aufweist.
-
Zur
Schalldämpfung
kann stromabwärts
des Raumlufteinlasses ein Abluftschalldämpfer angeordnet sein. Dieser
befindet sich somit im Abluftweg.
-
Insbesondere
kann vorgesehen sein, dass sich der Abluftschalldämpfer zwischen
dem Raumlufteinlass und der Wärmerückgewinnungseinrichtung
befindet.
-
Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass im Abluftweg
stromaufwärts
der Wärmerückgewinnungseinrichtung
ein Abluftfilter liegt. Demzufolge gelangt nur gereinigte Abluft
in die Wärmerückgewinnungseinrichtung.
Bei der genannten Abluft handelt es sich um Raumluft.
-
Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein zur Umluftfördereinrichtung
führender
Abgang des Abluftwegs zwischen Raumlufteinlass und Wärmerückgewinnungseinrichtung,
insbesondere zwischen dem Abluftschalldämpfer und der Wärmerückgewinnungseinrichtung,
zwischen dem Raumlufteinlass und dem Abluftfilter oder zwischen
dem Abluftschalldämpfer
und dem Abluftfilter, liegt. Die genannten verschiedenen Varianten
ergeben sich insbesondere dadurch, dass Abluftfilter und/oder Abluftschalldämpfer optional
vorgesehen sein können. Grundsätzlich ist
die Anordnung jedoch derart getroffen, dass mittels der Umluftfördereinrichtung
ein Umluftstrom geführt
wird, der den Wärmespeicher und/oder
den Wärmetauscher
passiert.
-
Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Abluftfördereinrichtung
stromabwärts
zur Wärmerückgewinnungseinrichtung
liegt. Demzufolge ist die Abluftfördereinrichtung relativ weit
am Ende des Abluftwegs des dezentralen Zu- und Abluftgeräts angeordnet.
-
Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Abluftweg
einen nach außen führenden
Abluftauslass aufweist. Der Abluftauslass kann nahe dem Außenlufteinlass
angeordnet sein. Dabei ist jedoch Sorge dafür zu tragen, dass über den
Außenlufteinlass
keine Abluft angesaugt wird, die den Abluftauslass verlässt.
-
Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Abluftauslass mittels
einer zweiten Verschlusseinrichtung, insbesondere einer zweiten
Luftklappe, im Querschnitt einstellbar, verschließbar und/oder
zu öffnen
ist. Damit lässt
sich der Abluftweg verschließen
oder – im
Betrieb – öffnen. Zusätzlich oder
alternativ sind auch verschiedene Zwischenstellungen denkbar, um
den Abluftquerschnitt einzustellen. Dies kann steuernd oder regelnd
erfolgen.
-
Ferner
ist es vorteilhaft, wenn die Abluftfördereinrichtung zwischen der
Wärmerückgewinnungseinrichtung
und der zweiten Verschlusseinrichtung oder dem Abluftauslass liegt.
-
Eine
motorische Betriebsführung
des dezentralen Zu- und Abluftgeräts ist insoweit möglich, wenn die
erste Verschlusseinrichtung und/oder die zweite Verschlusseinrichtung
motorisch verstellbar ist/sind.
-
Für einen
einfachen Aufbau und Betrieb ist es vorzugsweise möglich, dass
die Zuluftfördereinrichtung,
die Abluftfördereinrichtung
und/oder die Umluftfördereinrichtung
als Ventilator beziehungsweise jeweils als Ventilator ausgebildet
ist/sind. Die Drehzahl von mindestens einem der Ventilatoren kann
steuernd und/oder regelnd einstellbar sein.
-
Die
Anordnung betrifft ferner ein Verfahren zum dezentralen Lüften und/oder
dezentralen Klimatisieren mindestens eines Raumes eines Gebäudes oder
dergleichen, insbesondere unter Verwendung eines Zu- und Abluftgeräts gemäß vorstehender
Erläuterungen,
bei dem Außenluft
dem Raum zugeführt und
Raumluft als Abluft nach außen
abgeführt
wird und wobei Kälteenergie
oder Wärmeenergie
der Abluft zum Kühlen
oder Erwärmen
der Außenluft
verwendet wird und Kälteenergie
oder Wärmeenergie der
Außenluft
gespeichert und bei Bedarf für
die Kühlung
oder Erwärmung
der in den Raum geführten Luft,
insbesondere Außenluft,
genutzt wird.
-
Dabei
kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass Raumluft als mit der gespeicherten
Kälteenergie
oder der gespeicherten Wärmeenergie
behandelte Umluft in den Raum zurückgeführt wird. Das Speichern von
Wärmeenergie
beziehungsweise Kälteenergie
erfolgt insbesondere mittels eines Wärmespeichers. Durch das Hindurchleiten
von Außenluft
durch den Wärmespeicher
wird die Außenluft
behandelt und es wird der Speicher geladen oder entladen. Entsprechen des
gilt für
den Umluftbetrieb, bei dem Raumluft über den Wärmespeicher in den Raum zurückgeführt wird.
Beide Möglichkeiten
lassen sich auch kombinieren.
-
Es
ist möglich,
beim Umluftbetrieb Außenluft zuzuführen, das
heißt,
es entsteht Mischluft, die teilweise aus Raumluft und teilweise
aus Außenluft
besteht und in den Raum eingebracht wird.
-
Die
Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen,
und zwar zeigt:
-
1 ein
Zu- und Abluftgerät
mit verschiedenen, teilweise optionalen Baugruppen,
-
2 bis 7 das
Gerät der 1 in
unterschiedlichen Betriebszuständen,
wobei Details, wie beispielsweise das Gehäuse des Geräts nicht dargestellt sind und
-
8 bis 11 ein
praxisgerecht aufgebautes und eingesetztes Zu- und Abluftgerät, teilweise
in Detaildarstellung.
-
Die 1 zeigt
ein Zu- und Abluftgerät 1, das
als dezentrales Gerät
ausgebildet ist und zum Lüften
und/oder Klimatisieren eines Raums 2 (nicht näher dargestellt)
eines Gebäudes
oder dergleichen dient. „Dezentrales
Zu- und Abluftgerät" bedeutet, dass es
autark für
sich arbeitet und nicht an eine Luftzentrale des Gebäudes angeschlossen
werden muss. Vorzugsweise wird es derart im Raum 2 installiert,
dass es mit einer Stirnseite 3 seines Gehäuses 4 nahe
an einer Fassade des Raumes 2 liegt oder sogar in die Fassade
integriert ist, um als Zuluft Außenluft auf kurzem Zuführungswege
zu verwenden und Abluft, nämlich
Raumluft des Raumes 2, auf kurzem Wege nach außen zu befördern.
-
Das
Zu- und Abluftgerät 1 weist
einen Zuluftweg 5 und einen Abluftweg 6 auf. Der
Zuluftweg 5 weist – in
Strömungsrichtung
der zugeführten
Luft, also der Außenluft,
gesehen – einen
Außenlufteinlass 7 für den Eintritt
von Außenluft
Au auf, an den sich eine erste Verschlusseinrichtung 8 anschließt. Es folgt
ein Zuluftfilter 9, an den sich eine Zuluftfördereinrichtung 10 anschließt, die
als Zuluftventilator 11 ausgebildet ist. Es folgt eine
in den Querschnitten einstellbare Verzweigungsstelle 12,
sodass der Zuluftweg 5 einen Verzweigungsweg 13 und
einen Verzweigungsweg 15 aufweist. Der Verzweigungsweg 13 führt durch
eine Wärmerückgewinnungseinrichtung 14 und
der Verzweigungsweg 15 bildet einen ersten Bypass 16,
der die Wärmerückgewinnungseinrichtung 14 umgeht.
Die beiden Verzweigungswege 13 und 15 treffen
an einer Einmündung 17 wieder zusammen,
sodass dort wieder ein gemeinsamer Zuluftweg 5 vorliegt.
Dieser führt
zu einem in den Querschnitten einstellbaren Verzweigungspunkt 18,
das heißt,
der Zuluftweg 5 teilt sich wiederum in zwei Wege auf, nämlich in
einen Verzweigungsweg 19 und einen Verzweigungsweg 20.
Sowohl bei der Verzweigungsstelle 12 als auch bei dem Verzweigungspunkt 18 liegt
jeweils die Möglichkeit
vor, das Querschnittsverhältnis
von Verzweigungsweg 13 zu Verzweigungsweg 15 beziehungsweise
Verzweigungsweg 19 zu Verzweigungsweg 20 stufenlos
und individuell einzustellen. Dies kann steuernd oder regelnd erfolgen.
Vorzugsweise sind Verzweigungsstelle 12 und Verzweigungspunkt 18 jeweils
mit entsprechender Stellklappe 42, 43 ausgebildet,
die eine Steuerklappe beziehungsweise Reglerklappe sein kann. Je
nach Einstellung der Querschnitte ist bezüglich der Verzweigungsstelle 12 der
Verzweigungsweg 13 geschlossen und der Verzweigungsweg 15 vollständig geöffnet oder
umgekehrt. Zwischen diesen Extremstellungen sind beliebige Zwischenstellungen
denkbar. Entsprechendes gilt für
die Querschnittseinstellungen der Verzweigungswege 19 und 20.
-
Der
Verzweigungsweg 19 führt über eine Einmündung 21 und
durch einen Wärmespeicher 22 hindurch
zu einer Einmündung 23.
Der Verzweigungsweg 20 stellt einen zweiten Bypass 24 dar,
der den Wärmespeicher 22 umgeht
und bis zur Einmündung 23 führt. Von
der Einmündung 23 führt der
Zuluftweg 5 zu einem Zuluftschalldämpfer 25 und von dort über einen
Wärmetauscher 26 zu
einem in den Raum 2 führenden
Außenluftauslass 27.
-
Der
Abluftweg 6 weist einen im Raum 2 liegenden Raumlufteinlass 28 für Raumluft
Ra auf, an den sich – in
Strömungsrichtung
betrachtet – ein
Abluftschalldämpfer 29 anschließt, der über einen
Abzweig 30 zu einem Abluftfilter 31 führt. Der
Abluftweg 6 führt
vom Abluftfilter 31 über
die Wärmerückgewinnungseinrichtung 14 zu
einer Abluftfördereinrichtung 32,
die als Abluftventilator 33 ausgebildet ist. Stromabwärts der
Abluftfördereinrichtung 32 führt der
Abluftweg 6 zu einer zweiten Verschlusseinrichtung 34, an
die sich ein nach außen
führender
Abluftauslass 35 anschließt. Zwischen dem Abzweig 30 und
der Einmündung 21 liegt
eine Umluftfördereinrichtung 36,
die als Umluftventilator 37 ausgebildet ist. Mittels einer
motorischen Stelleinrichtung 38 lassen sich die erste Verschlusseinrichtung 8 und/oder
die zweite Verschlusseinrichtung 34 in ihrem Querschnitt
einstellen, insbesondere kann eine volle Offenstellung und eine
Schließstellung
erzielt werden. Hierzu weist die erste Verschlusseinrichtung 1 vorzugsweise
eine erste Verschlussklappe 39 und die zweite Verschlusseinrichtung 34 vorzugsweise
eine zweite Verschlussklappe 40 auf. Die Anordnung kann
derart getroffen sein, dass Außenlufteinlass 7 und/oder
Außenluftauslass 27 und/oder
Raumlufteinlass 28 und/oder Abluftauslass 35 als
Baugruppen am Gehäuse 4 des
Zu- und Abluftgeräts 1 angeordnet
sind oder Bauelementen der Fassade beziehungsweise des Raums 2 angehören.
-
Ferner
ist zu erwähnen,
dass der in den Querschnitten einstellbare Verzweigungspunkt 18 nebst
zweitem Bypass 24, Zuluftschalldämpfer 25, Wärmetauscher 26,
Abluftschalldämpfer 29,
Umluftfördereinrichtung 36 und/oder
Abluftfilter 31 als optionale Baugruppe/Baugruppen des
Zu- und Abluftgeräts 1 anzusehen
ist/sind und jeweils oder in Kombination, auch in beliebiger Kombination,
nur bei Bedarf vorhanden ist/sind.
-
Die
Wärmerückgewinnungseinrichtung 14 wird
sowohl vom Zuluftweg 5 als auch vom Abluftweg 6 durchsetzt,
wobei diese beiden Wege jedoch strömungstechnisch nicht miteinander
verbunden sind. Es erfolgt lediglich ein Wärmeaustausch beziehungsweise
ein Kälteaustausch
zwischen den beiden genannten Wegen. Der Wärmespeicher 22 ist
bevorzugt als Phasenübergangswärmespeicher 41 ausgebildet,
das heißt,
er weist mindestens eine Speichermasse auf, die mindestens ein Phasenübergangsmaterial
(PCM) aufweist. Verzweigungsstelle 12 und Verzweigungspunkt 18 sind
jeweils mit der Stellklappe 42 beziehungsweise Stellklappe 43 versehen,
um entsprechende Querschnitte von Verzweigungsweg 13 und
Verzweigungsweg 15 beziehungsweise Verzweigungsweg 19 und
Verzweigungsweg 20 einzustellen beziehungsweise entsprechende
Wege ganz zu öffnen
und dabei die zugeordneten anderen Wege zu verschließen. Das
Zu- und Abluftgerät 1 weist
ferner eine nicht näher
dargestellte Steuer- beziehungsweise Regeleinrichtung 44 auf,
die unter anderem die Stelleinrichtung 38 beziehungsweise
die erste Verschlusseinrichtung 9 beziehungsweise die zweite Verschlusseinrichtung 34,
die Drehzahlen von Zuluftventilator 11, Abluftventilator 33 und
Umluftventilator 37 sowie die Stellklappen 42 und 43 steuern und/oder
regeln. Die Steuer- beziehungsweise Regeleinrichtung 44 betreibt
ferner – sofern
vorhanden – den
Wärmetauscher 26,
der an eine Kaltwasserquelle beziehungsweise Warmwasserquelle angeschlossen
ist, sodass die ihn durchströmende
Luft gekühlt oder
erwärmt
werden kann.
-
Die 2 zeigt
die Anordnung der 1 im Betriebszustand „Winter". Dargestellt ist
eine Fassade 45 des Raumes 2, wobei durch eine Öffnung der Fassade
Außenluft
Au dem Zu- und Abluftgerät 1 zugeführt und
Abluft Ab durch eine entsprechende Öffnung der Fassade 45 abgeführt werden
kann. Der aktive Luftweg ist im Zuluftweg 5 und im Abluftweg 6 jeweils
mit mitteldicker Strichstärke
dargestellt. Die nicht aktiven Wege sind mit dünner Strichstärke gekennzeichnet.
Diese Kennzeichnungen gelten für
alle Ausführungsbeispiele.
Es ist erkennbar, dass Außenluft
Au über
die erste Verschlusseinrichtung 8, den Zuluftfilter 9,
die im Betrieb befindliche Zuluftfördereinrichtung 10,
den Verzweigungsweg 13, die Wärmerückgewinnungseinrichtung 14,
den Verzweigungsweg 19, den Wärmespeicher 22, den
Zuluftschalldämpfer 25 und
den optional vorhandenen Wärmetauscher 26 in
den Raum 2 gelangt. Raumluft Ra wird aus dem Raum 2 herausgefördert und
strömt dabei über den
Abluftschalldämpfer 29,
den Abluftfilter 31, die Wärmerückgewinnungseinrichtung 14,
die im Betrieb befindliche Abluftfördereinrichtung 32 und die
zweite Verschlusseinrichtung 34 als Abluft Ab nach außen. Der
Raum 2 hat Heizbedarf, da beispielsweise davon auszugehen
ist, dass die Außenluft
eine Temperatur von –10°C aufweist,
wobei der Volumen strom der angesaugten Außenluft Au aufgrund der tiefen
Temperatur möglichst
klein ist, jedoch hinreichend groß, um ausreichend Frischluft dem
Raum 2 zur Verfügung
zu stellen. Es wird davon ausgegangen, dass die Temperatur der Raumluft 22°C beträgt, sodass
bei einer Arbeitsweise der Wärmerückgewinnungseinrichtung 14 von
70% die –10°C kalte Außenluft
auf +12,4°C
erwärmt
wird. Dies ergibt sich dadurch, dass eine Erwärmung der Außenluft
Au auf die Temperatur der Raumluft Ra eine 100% Arbeitsweise der
Wärmeübertragungseinrichtung 14 bedeuten
würde,
die jedoch nur 70% beträgt
und demzufolge zu 12,4°C
führt.
Die Umluftfördereinrichtung 36 ist
außer
Betrieb. Mittels des Wärmetauschers 26 kann – sofern
er vorhanden ist – eine Nachheizung
der Außenluft
Au erfolgen. Der Wärmespeicher 22,
der insbesondere als Phasenübergangswärmespeicher 41 ausgebildet
ist, dämpft Temperaturschwankungen
der zugeführten
Außenluft
Au im Tagesgang, das heißt,
er wirkt quasi als Temperaturänderungsdämpfungsglied.
Der Wärmespeicher 22 wird
beispielsweise in der Zeit sehr kalter Außentemperaturen entladen, wobei
derart kalte Außentemperaturen
beispielsweise frühmorgens
vorliegen. Bei den vorstehenden Ausführungen wird davon ausgegangen,
dass der Wärmespeicher 22 einen
bestimmten Ladezustand aufweist, sodass er bei niedrigeren Temperaturen
der zugeführten
Außenluft
erwärmend
wirkt und bei höheren
Temperaturen kühlend,
wobei er dadurch entladen wird.
-
Die 3 zeigt
die Anordnung der 2 im Betriebszustand „Übergangszeit". Im Zuluftweg 5 ist – in Ergänzung zur
Situation in der 2 – in der Verzweigungsstelle 12 die
dort vorhandene Stellklappe 42 derart eingestellt, dass
zum Beispiel 25% der Außenluft
Au durch den ersten Bypass 16 strömen und demzufolge 75% der
Außenluft
Au die Wärmerückgewinnungseinrichtung 14 passieren.
-
Die
Situation im Abluftweg 6 der 3 entspricht
der in der 2. Die aktiven Luftwege im Ausführungsbeispiel
der 3 sind wiederum mit mitteldicker Strichstärke dargestellt.
Es wird davon ausgegangen, dass der Raum 2 einen Kühlbedarf
hat. Es wird mit der Zuluftfördereinrichtung 10 beispielsweise ein
Nennvolumenstrom Außenluft
mit +10°C
gefördert.
Die Temperatur der abgeführten
Raumluft liegt beispielsweise bei 24°C. Bei einer Arbeitsweise der Wärmerückgewinnungseinrichtung 14 mit
70% führt dies
zur Erwärmung
der die Wärmerückgewinnungseinrichtung 14 durchströmenden Außenluft
von 10°C auf
19,8°C.
Die Anordnung ist derart getroffen, dass die Stellklappe 42 stetig
regelnd, also stufenlos arbeitend, die Austrittstemperatur der Außenluft
Au aus der Wärmerückgewinnungseinrichtung 14 regelt. Diese
19,8°C warme
Außenluft
Au trifft mit der nicht erwärmten
Außenluft
Au des ersten Bypasses 10 zusammen, wodurch sich eine Mischlufttemperatur
von 17,4°C
ergibt. Mit dieser Temperatur tritt die Außenluft Au in den Wärmespeicher 22 ein,
der – wie
bei sämtlichen
Ausführungsbeispielen
dieser Patentanmeldung – als
Phasenübergangswärmespeicher 41 ausgebildet
sein kann. Die Umluftfördereinrichtung 36 ist
außer
Betrieb. Eine Nachheizung im Wärmetauscher 26 ist
nicht erforderlich. Der Wärmespeicher 22 dämpft wiederum
die Außenlufttemperaturschwankungen
im Tagesgang, wobei er während
Perioden kalter Außentemperaturen
entladen und bei wärmeren
Außentemperaturen
geladen wird. Das Abführen
von Raumluft Ra aus dem Raum 2 als Abluft Ab ins Freie
erfolgt wie bereits beim Ausführungsbeispiel
der 2 beschrieben.
-
Die 4 zeigt
das Zu- und Abluftgerät 1 im Betriebszustand „Freie
Kühlung", wobei hinsichtlich des
Zuluftwegs 5 auf den Zustand gemäß 3 verwiesen
wird. Unterschiedlich zu diesem Zustand ist lediglich, dass der
Wärmespeicher 22 umgangen wird,
indem im Verzweigungspunkt 18 die Stellklappe 43 den
Verzweigungsweg 19 sperrt und den zweiten Bypass 24 vollständig öffnet. Ansonsten
entsprechen die Verhältnisse
dem Ausführungsbeispiel
der 3. Dies gilt auch für den Abluftweg 6.
Der Betriebszustand „Freie
Kühlung" zeichnet sich demzufolge
dadurch aus, dass die Wärmerückgewinnungseinrichtung 14 teilweise
umgangen wird, das heißt,
der erste Bypass 16 führt
einen Anteil der zugeführten
Außenluft
Au. Der andere Anteil der Außenluft
Au durchströmt
die Wärmerückgewinnungseinrichtung 14. Auch
hier wird beispielsweise von einem Verhältnis von 25/75 ausgegangen,
das heißt,
25% des Volumenstroms durchströmen
den ersten Bypass 16 und 75% die Wärmerückgewinnungseinrichtung 14.
Eine kontinuierliche Regelung mittels Stellklappe 42 ist gewährleistet.
Es wird davon ausgegangen, dass der Raum 2 Kühlbedarf
hat. Der Volumenstrom der angesaugten Außenluft Au entspricht dem Nennvolumenstrom,
wobei die Außenluft
Au beispielsweise eine Temperatur von +10°C aufweist. Die abgeführte Raumluft
hat beispielsweise eine Temperatur von 24°C. Bei einer Arbeitsweise der
Wärmerückgewinnungseinrichtung 14 von
70% ergibt sich eine Außenlufttemperatur
von 19,8°C
stromabwärts
der Wärmerückgewinnungseinrichtung 14,
was im Verzweigungspunkt 18 zu einer Außenlufttemperatur von 17,4°C führt. Die
Außenluft
Au wird mit dieser Temperatur – unter
Umgehung des Wärmespeichers 22 – dem Raum 2 zugeführt, da
keine Nachheizung mittels des Wärmetauschers 26 erfolgen
muss. Die Umluftfördereinrichtung 36 ist
außer
Betrieb. Da insbesondere lange Luftwege im Wärmespeicher 22 aufgrund
des zweiten Bypasses 24 umgangen werden, steht die Außenluft
Au unmittelbar und sehr schnell zur Kühlung des Raumes 2 zur
Verfügung.
-
Die 5 zeigt
das Zu- und Abluftgerät 1 im Betriebszustand „Sommernacht". Es wird auf die Ausführungen
zum Ausführungsbeispiel
der 2 verwiesen. Unterschiedlich ist lediglich, dass
an der Verzweigungsstelle 12 die dort vorhandene Stellklappe 42 derart
eingestellt ist, dass nicht – wie
in 2 – die
Wärmerückgewinnungseinrichtung 14,
sondern nur der erste Bypass 16 von Außenluft Au durchströmt wird.
Insgesamt ergibt sich daraus, dass die in den Raum 2 zugeführte Außenluft
Au nicht mittels der Wärmerückgewinnungseinrichtung 14 erwärmt, sondern
mit ihrer relativ kühlen
Temperatur durch den Wärmespeicher 22 strömt, das
heißt
die Außenluft kühlt die
Speichermasse in der Temperatur herunter, wobei dennoch relativ
kühle Außenluft
in den Raum 2 gelangt. Also erfolgt ein Kühlvorgang
des Wärmespeichers 22,
vorzugsweise Phasenübergangswärmespeichers 41,
und es erfolgt eine Nachtauskühlung
des Raums 2. Die Außenluft
Au wird mit maximalem Volumenstrom bei zum Beispiel einer Temperatur
von +14°C
zugeführt.
Die Abluft, also die Raumluft Ra hat beispielsweise eine Temperatur
von 22°C. Der
erste Bypass 16 der Wärmerückgewinnungseinrichtung 14 ist
aktiv. Die Außenluft
Au tritt mit Außenlufttemperatur
in den Wärmespeicher 22 ein.
Die Umluftfördereinrichtung 36 ist
nicht aktiv. Eine Nachheizung im Wärmetauscher 26 erfolgt
nicht. Sinkt während
der Nacht die Außentemperatur
der Außenluft Au
noch ab, so führt
dies zu einem Entladen des Wärmespeichers 22.
-
Die 6 zeigt
ein Zu- und Abluftgerät 1 im Betriebszustand „Milder
Sommertag". Die – ebenso wie
beim Ausführungsbeispiel
der 5 – mit
mitteldicker Strichstärke
dargestellten aktiven Luftwege entsprechen der Situation in der 5,
sodass auf die zugehörige
Beschreibung verwiesen wird. Es ergibt sich beispielsweise folgende
Situation: Der Raum 2 erfordert eine Kühlung. Der zugeführte Volu menstrom
der Außenluft
Au entspricht dem Nennstrom und weist beispielsweise eine Temperatur
(außen)
von +30°C
auf. Die Abluft (Raumluft Ra) weist zum Beispiel eine Temperatur
von 26°C
auf. Die Wärmerückgewinnungseinrichtung 14 ist
nicht aktiv, da der erste Bypass 16 eingeschaltet ist und
keine Außenluft
Au aufgrund entsprechender Stellung der Stellklappe 42 zur
Wärmerückgewinnungseinrichtung 14 gelangen
kann. Die Außenluft
Au tritt mit der genannten Außenlufttemperatur
von +30°C
in den Wärmespeicher 22 ein,
der vorzugsweise als Phasenübergangswärmespeicher 41 ausgebildet
ist. Die Umluftfördereinrichtung 36 ist
nicht in Betrieb. Gleiches gilt für den Wärmetauscher 26. Die
Folge ist, dass der Wärmespeicher 22 durch
die relativ warme Außenluft
Au geladen wird, mit der Folge, dass sie mit niedrigerer Temperatur
stromabwärts
aus dem Wärmespeicher 22 austritt
und daher in der Lage ist, den Raum 2 zu kühlen. Während der
Nacht liegt die Situation gemäß 5 vor,
das heißt,
die Temperatur der Speichermasse des Wärmespeichers 22 wird wieder
abgesenkt.
-
Die 7 zeigt
das Zu- und Abluftgerät 1 im Betriebszustand „Heißer Sommertag". Die aktiven Elemente,
die in mit mitteldicker Strichstärke
verdeutlichten aktiven Luftwegen liegen, entsprechen denen des Ausführungsbeispiels
der 2, sodass auf die dortige Beschreibung verwiesen
wird. Hinzu tritt allerdings, dass die Umluftfördereinrichtung 36,
die vorzugsweise als Umluftventilator 37 ausgebildet ist,
betrieben wird, das heißt,
es wird ein Anteil der Raumluft Ra des Abluftwegs 6 mittels
der Umluftfördereinrichtung 36 in
den Zuluftweg 5 gefördert,
sodass sich diese Raumluft Ra stromaufwärts des Wärmespeichers 22, der
wiederum vorzugsweise als Phasenübergangswärmespeicher 41 ausgebildet
ist, mit der dort eintreffenden Außenluft Au mischt und die so
gebildete Mischluft (Au + Ra) den Wärmespeicher 22 durchströmt und in
den Raum 2 gelangt. Der aktive Umluftweg ist mit ganz dicker
Strichstärke
verdeutlicht. Es ergibt sich beispielsweise folgende Situation: Es
wird davon ausgegangen, dass der Raum 2 eine Kühlung erfordert.
Die Außenluft
betrage +36°C.
Der von der Zuluftfördereinrichtung 10 zugeführte Volumenstrom
der Außenluft
Au betrage den geforderten Frischluftvolumenstrom. Die Abluft Ab
habe eine Temperatur von 26°C.
Der erste Bypass 16 ist nicht aktiv. Die Wärmerückgewinnungseinrichtung 14 ist aktiv
und weist eine Arbeitsweise von 70% auf, sodass die Außenluft
Au die Wärmerückgewinnungseinrichtung 14 mit
29°C verlässt. Stromabwärts der Einmündung 21 liegt
Mischluft vor, die aus Raumluft Ra und über den Verzweigungsweg 19 zugeführte Außenluft
Au besteht. Diese Mischluft tritt in den Wärmespeicher 22 ein,
der vorzugsweise als Phasenübergangswärmespeicher 41 ausgebildet
ist. Aufgrund der Umluft, also der von der Umluftfördereinrichtung 36 geförderten
Raumluft Ra, erhöht
sich der Volumenstrom im entsprechenden Teil des Zuluftwegs 5 und
des Abluftwegs 6 (gekennzeichnet mit ganz dicker Strichstärke). Eine
Nachheizung im Wärmetauscher 26 entfällt. Aufgrund
der zusätzlichen Umluft
wird der Wärmespeicher 22 mit
großem
Luftvolumenstrom geladen. Damit erreicht der Wärmespeicher 22 seine
höchste
Kühlleistung,
sodass entsprechend gekühlte
Mischluft (Ra + Au) in den Raum 2 eintritt.
-
Die 8 zeigt
ein praktisches Ausführungsbeispiel
eines Zu- und Abluftgeräts 1,
das im Deckenbereich 46 des Raumes 2 angeordnet
ist. Der Raum 2 weist zum Beispiel eine raumhoch verglaste
Fassade 45 auf. Im oberen Bereich der Verglasung 45 liegt der
Außenlufteinlass 7 und
der Abluftauslass 35 des Zu- und Abluftgeräts 1.
Außenlufteinlass 7 und
Abluftauslass 35 führen
nach außen.
In der Nä he
der Fassade 45, jedoch innerhalb des Raumes 2,
ist an dem Zu- und
Abluftgerät 1 der
Raumlufteinlass 28 angeordnet. Das Zu- und Abluftgerät 1 weist
ein im Wesentlichen quaderförmiges,
jedoch mit Schrägwand 47 versehenes
Gehäuseteil 48 sowie
ein großflächiges und
nur eine geringe Höhe
aufweisendes Gehäuseteil 49 auf.
Im Gehäuseteil 49 ist
der Wärmespeicher 22 untergebracht,
der vorzugsweise als Phasenübergangswärmespeicher 41 ausgebildet
ist. Das Gehäuseteil 48 nimmt
die übrigen
Komponenten des Zu- und Abluftgeräts 1 auf. Die 9 bis 11 verdeutlichen
den Aufbau des Wärmespeichers 22, der
als Deckensegel 50 des Raumes 2 ausgebildet ist.
Er weist – gemäß 9 – mehrere,
insbesondere drei Kammern 51 bis 53 auf, in denen
PCM-Speichermaterial als längliche,
mit Abstand zueinander angeordnete Speicherplatten untergebracht
ist. Die Höhe des
Deckensegels 50, das im Kühlfalle des Raums 2 ein
Kühlsegel
bildet, beträgt
beispielsweise nur cirka 100 mm. Der Eingang des Wärmespeichers 22 befindet
sich in der Kammer 51 und ist mit dem Bezugszeichen 54 versehen.
Die dort eintretende Außenluft Au
(oder Mischluft) streicht entlang des plattenförmigen PCM-Speichermaterials
bis in eine Umlenkzone 55, die ein Luftleitblech 56 aufweist,
derart, dass die ankommende Luft in zwei Teilströme unterteilt wird, von denen
der eine eine Teilkammer 57 und der andere eine Teilkammer 58 durchströmt und dabei
jeweils um 180° umgelenkt
wird. Es erfolgt dann ein Durchströmen der Kammer 52,
an deren Ende wiederum eine Umlenkzone 55 – wie vorstehend
beschrieben – angeordnet
ist, sodass die Luft anschließend
die Kammer 53 durchströmt
und in eine Luftverteilkammer 59 gelangt, von der aus sie
aus fassadenfernen Schlitzauslässen 59 (11)
in den Raum 2 austreten kann. Eine Bodenplatte 60,
die in Wärmekontakt
mit den Speicherplatten steht, wirkt im Raum 2 als Kühlsegel.
-
Die 10 verdeutlicht,
wie die PCM-Platten des Wärmespeichers 22 gehalten
werden. Vorzugsweise ist die Bodenplatte 60 und eine Deckenplatte 61 mit
Haltewinkeln 62 versehen, die wechselseitig die Speicherplatten – über ihre
Länge gesehen – abstützen und
daher beabstandet zueinander in Position halten, sodass zwischen
ihnen Luftströmungswege
geschaffen sind.
-
Aufgrund
der Erfindung wird eine dezentrale Wärmerückgewinnungs-Speicher-Einheit
geschaffen, die als dezentrales Zu- und Abluftgerät 1 ausgebildet
ist und eine Wärmerückgewinnung
mit einem Energiespeicher kombiniert, sodass eine optimale Nutzung
von frei verfügbarer
Kühl- und
Heizenergie in Abluft und Außenluft
zur Verfügung
steht. Es treten minimale (bestenfalls keine) Energiekosten für Heizen
und/oder Kühlen
durch optimale Nutzung und Speicherung der Energie in Abluft und
Außenluft
auf. Es ist lediglich die Energie aufzubringen, die für die Ventilatoren
erforderlich ist. Die Betriebsführung kann
so gestaltet sein, dass eine optimale Be- und Entladung des Speichers,
insbesondere Phasenübergangswärmespeichers,
vorliegt.