DE60109438T2 - Vorrichtung zur thermischen luftbehandlung und zur belüftung in einem gebäude mit mehreren räumen - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Belüftung in einem Gebäude mit mehreren Unterkünften. Der Begriff Unterkunft muss im weiteren Sinne aufgefasst werden und kann sowohl Wohnunterkünfte als auch andere Räumlichkeiten, z. B. zur Nutzung als Büros, betreffen.
- Zur Durchführung der Behandlung der Luftqualität besteht die herkömmlichste Lösung darin, eine gesteuerte mechanische Belüftung mit einfachem Fluss zu verwenden. Eine Belüftungs-Baugruppe, die z. B. auf dem Dach des Gebäudes angebracht wird, bewirkt den Luftabzug in den technischen Räumen, wie z. B. Küchen und Badezimmer, der verschiedenen Unterkünfte, während die Luft in den Aufenthaltsräumen der verschiedenen Unterkünfte über Lufteinlässe hinzugeführt wird, die z. B. in den Türfuttern untergebracht sind. Diese Lufteinlässe können akustische Belästigungen hervorrufen, da sie den von außen kommenden Lärm durchtreten lassen, und können im Winter thermische Unannehmlichkeiten bereiten, weil sie kalte Luft eintreten lassen. Da bei der Lufterneuerung keine Wärmerückgewinnung möglich ist, stellt die Belüftung somit eine wesentliche Quelle thermischer Verluste dar.
- Eine andere bekannte Lösung bezieht sich auf Doppelfluss-Belüftungssysteme. In diesem Fall gibt es eine Belüftungs-Baugruppe, welche außerhalb des Gebäudes Luft in die Aufenthaltsräume (Wohnzimmer, Schlafzimmer, ...) der verschiedenen Unterkünfte bläst, sowie eine Belüftungs-Baugruppe, welche dieselben Kenngrößen wie die Einblas-Baugruppe hat und einen Luftabzug aus den technischen Räumen (Küchen, Badezimmer, ...) der verschiedenen Unterkünfte gewährleistet. Einzelne statische Luft/Luft-Wärmetauscher können bei jeder Unterkunft oder bei Belüftungs-Baugruppen angeordnet sein, um ein Vorheizen der eingeblasenen Luft durch die abgezogene Luft zu bewirken (siehe z. B. FR-A-2778228). Die Wärmebilanz ist somit größer als die einer Einfachfluss-Anlage, da es eine Rückgewinnung der Energie an der abgezogenen Luft gibt. Darüber hinaus werden die Probleme akustischer Belästigungen beseitigt, da es keine Lufteintritte gibt, welche jeden Aufenthaltsraum mit der Außenluft in Verbindung bringen.
- Es stellt sich auch immer häufiger das Problem der thermischen Luftbehandlung während der gesamten Saison.
- Eine erste Lösung besteht aus Einzelsystemen zur Klimatisierung, die jeweils eine äußere Einheit und eine innere Einheit aufweisen, die im Kreislaufbetrieb arbeiten. Ein derartiges System, das von der Belüftung vollständig unabhängig ist, bringt im Hinblick auf seine Installation viele Zwänge mit sich, da man für eine äußere Einheit und ein Kühlfluid-Netz sorgen muss. Neben den hohen Herstellungskosten kann eine derartige Anlage auch akustische Belästigungen mit einer Einheit außerhalb und einem Gebläse im Innern der Unterkunft sowie wegen derselben Gründe ästhetische Störungen hervorrufen.
- Eine andere Lösung besteht darin, eine äußere Sammeleinheit vorzusehen, die entweder mit einer kalten Sammelbatterie verbunden ist, die auf das Belüftungsnetz gestellt ist, oder mit Einzeleinheiten verbunden ist, die in die Unterkünfte gestellt werden und im Kreislaufbetrieb arbeiten. Neben ihrer mangelnden Flexibilität wird diese Lösung heutzutage nicht in Unterkünften für Wohnzwecke verwendet, da sie bei der Rege lung, dem Energiezählen pro Wohnung Probleme sowie Verluste in den Leitungen mit sich bringt.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Belüftung und thermischen Luftbehandlung in einem Gebäude mit mehreren Unterkünften bereitzustellen, die einfach aufgebaut und verstellbar ist.
- Hierfür wird erfindungsgemäß eine Anlage bereitgestellt, die ein Doppelfluss-Belüftungssystem aufweist mit einer Belüftungs-Baugruppe, welche außerhalb des Gebäudes aufgenommene Luft in die Aufenthaltsräume, wie Wohnzimmer, Schlafzimmer, etc. ..., der verschiedenen Unterkünfte bläst, und einer Belüftungs-Baugruppe, welche dieselben Kenngrößen wie die Einblas-Baugruppe hat und einen Luftabzug aus den technischen Räumen, wie Küchen, Badezimmern, etc. ..., der in die Aufenthaltsräume eingeblasenen Luft gewährleistet, wobei die Zufuhr und der Abzug von Luft bei jeder Unterkunft über Sammelleitungen am Gebäude erfolgen, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage bei dem Anschluss jeder Unterkunft an ein Leitungspaar für das Einblasen bzw. Abziehen von Luft eine individuelle thermodynamische Einheit aufweist, die der betreffenden Unterkunft zugeordnet ist und über welche der Belüftungs-Luftstrom hindurchtritt, wobei der Verdampfer und der Kondensator dieser Baugruppe an dem Einblas-Luftstrom bzw. dem Abzug-Luftstrom angeordnet ist oder umgekehrt.
- Vorzugsweise ist die thermodynamische Einheit in einem Kasten untergebracht, der mindestens zwei Abteile aufweist, die jeweils mit einem Lufteinlass und einem Luftauslass ausgestattet sind und den Verdampfer bzw. den Kondensator der thermodynamischen Einheit enthalten.
- Gemäß einer Ausführung dieser Anlage ist der Verdampfer der thermodynamischen Einheit an dem ins Innere der Unterkunft eingeblasenen Luftstrom angeordnet, und der Kondensator ist an dem von der Unterkunft abgezogenen Luftstrom angeordnet.
- Die erfindungsgemäße Anlage umfasst somit gemeinsame Belüftungs-Baugruppen sowie Leitungen und einzelne thermodynamische Untereinheiten ohne Gebläse. Die einzelnen thermodynamischen Untereinheiten sind an dem Sammel-Luftkreislauf installiert, der die gesteuerte mechanische und gemeinsame Doppelfluss-Belüftungsfunktion des Gebäudes erfüllt.
- Die erfindungsgemäße Anlage ermöglicht somit die Steuerung und Überwachung einer Gesamt-Luftqualität in jeder Unterkunft, indem sie die Regeldurchsätze zur Lufterneuerung und eine Filtration der eingeblasenen Luft gewährleistet. Außer dieser Steuerung und Überwachung der Luftqualität ermöglicht die Anlage eine individualisierte thermische Behandlung durch Kälteerzeugung in der sommerlichen Periode mit Hilfe der durch die Sammel-Belüftung beförderten Luft. Die eingeblasene Luft wird abgekühlt, indem sie über den Verdampfer der thermodynamischen Einheit geleitet wird, und die Kalorien werden durch die von der gesteuerten mechanischen Belüftung abgezogenen Luft entzogen. Um die Leistung des thermodynamischen Systems zu verbessern, weist diese Anlage eine Umgehungsleitung zwischen den den Verdampfer und den Kondensator enthaltenden Abteilen auf, wodurch der Durchtritt eines nicht durch die Unterkunft hindurchtretenden zusätzlichen Luftdurchsatzes über den Kondensator gewährleistet wird. Dies ermöglicht eine Erhöhung der thermodynamischen Leistungsfähigkeit, ohne die Wärmebilanz der betrachteten Unterkunft zu belasten.
- Um das Gleichgewicht der Belüftungssäule nicht zu stören, ist an der Umgehungsleitung ein Register montiert, das in der Öffnungsstellung angeordnet ist, wenn die thermodynamische Einheit in dem Betrieb ist, bei dem der Luftdurchsatz über den Verdampfer eingeblasen wird, und der zu seiner Schließ stellung hin betätigt wird beim Übergang in die Stellung mit maximalem Abzugsdurchsatz in der Küche.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausführung dieser Anlage wird in der winterlichen Periode der Kondensator der thermodynamischen Einheit an dem ins Innere der Unterkunft eingeblasenen Luftstrom angeordnet, und der Verdampfer wird an dem aus der Unterkunft abgezogenen Luftstrom angeordnet. Das thermodynamische System nutzt die Kalorien der abgezogenen Luft zum Aufheizen der eingeblasenen Luft. Das Register der Umgehungsleitung befindet sich dann in der geschlossenen Stellung.
- Die Umgehungsleitung kann auch ein Modul zur Regelung bzw. Einstellung des Durchsatzes enthalten, das stromauf oder stromab von dem Register angebracht ist. Dieses Modul ist dazu bestimmt, einen gleichmäßigen Durchsatz in den verschiedenen Appartements zu gewährleisten, wenn deren Anzahl groß ist.
- Vorteilhafterweise handelt es sich bei der thermodynamischen Einheit um eine reversible Einheit, die es ermöglicht, die Richtung des Kühlfluids umzukehren und die Funktionen des Verdampfers und des Kondensators umzukehren. Diese Anordnung ermöglicht es ohne Änderung des Weges des Luftkreislaufs bei der thermodynamischen Einheit deren Verwendung zum Vorwärmen der Luft im Winter und zum Abkühlen der Luft im Sommer.
- Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist die thermodynamische Einheit mit einer Steuerungstastatur verbunden und wird über einen in der Unterkunft angeordneten Thermostat angesteuert.
- Falls ein weiteres Heizsystem nicht vorhanden ist, kann eine optionale Vorrichtung zur komplementären Heizung an der Belüftung installiert werden. Hierfür werden die Lufteinblas-Kreise in den verschiedenen Aufenthaltsräumen mit einer kom plementären elektrischen Heizvorrichtung für die eingeblasene Luft ausgestattet, die über eine Temperatursonde gesteuert werden kann, die ebenfalls mit der thermodynamischen Einheit verbunden ist. Je nach dem Bedarf der Unterkunft kann diese Vorrichtung entweder nur mit dem Frischluft-Durchsatz betrieben werden, oder sie kann mit einem rückgewonnenen ergänzenden Durchsatz bei dem Einblas-Kreis betrieben werden, falls die notwendige Leistung zu groß ist.
- Man besitzt somit eine raumweise Regelung bzw. Einstellung bei jedem Einblas-Anschluss. Da diese raumweisen Regelungen durch die elektronische Steuerung bzw. Überwachung mit dem thermodynamischen System verbunden sind, kann die Regelung bzw. Einstellung der Gesamtanlage optimiert werden, wobei die einander entgegenwirkenden Betriebsprobleme zwischen dem thermodynamischen System und den ergänzenden elektrischen Heizwiderständen verhindert werden.
- Es lassen sich die folgenden unterschiedlichen Vorteile bezüglich einer derartigen Anlage erwähnen:
- Die Luftqualität wird durch das gesteuerte bzw. kontrollierte mechanische Belüftungssystem mit regelkonformen Durchsätzen gewährleistet, wobei eine Möglichkeit zur Filtrierung der eingeblasenen Luft besteht.
- Thermisch betrachtet wird der Komfort im Sommer durch Abkühlen der Luft durch Wiedergewinnung von Energie an der abgezogenen Luft erzielt, und im Winter durch Vorheizen der eingeblasenen Luft, was zu einer Einsparung beim Heizverbrauch führt. Es handelt sich um eine individuelle Einstellung bzw. Regelung bei jeder thermodynamischen Einheit mit individueller Zählung des Verbrauchs und ohne unnötigem thermischen Verlust in den Leitungen, welche die gemeinsamen Teile des Gebäudes durchqueren.
- Im Hinblick auf die Gestaltung der Anlage muss gesagt werden, dass es nicht obligatorisch ist, alle Unterkünfte mit einer thermodynamischen Einheit auszustatten. Vielmehr können gewisse Unterkünfte mit einer derartigen Einheit ausgestattet werden, und andere Unterkünfte können mit einem statischen Wärmetauscher ausgestattet werden, wobei bei Bedarf die Möglichkeit besteht, den statischen Wärmetauscher durch einen thermodynamischen Wärmetauscher zu ersetzen, wodurch die Investitionen gestreckt werden können.
- Im Hinblick auf die Implementierung muss daran erinnert werden, dass jedes thermodynamische Modul autonom ist, kein zu installierendes Fluidnetz benötigt, keine äußere Einheit am Gebäude aufweist, wie dies bei den bekannten Vorrichtungen zur Klimatisierung der Fall ist, kein inneres Gebläse aufweist, wie dies bei den bekannten Belüftungsvorrichtungen der Fall ist, da der Luftdurchsatz durch die gemeinsame gesteuerte mechanische Belüftung des Gebäudes gewährleistet wird.
- Es ergibt sich ein besseres Verständnis der Erfindung mit Hilfe der nun folgenden Beschreibung anhand der beigefügten schematischen Zeichnung, die anhand eines nicht einschränkend aufzufassenden Beispiels eine Ausführungsform diese Anlage zeigt:
-
1 und2 sind zwei schematische Ansichten einer Anlage für Winterbetrieb bzw. für Sommerbetrieb; -
3 und4 sind zwei Ansichten eines thermodynamischen Moduls zur Ausstattung einer Unterkunft in der Winterstellung bzw. in der Sommerstellung; -
5 ist eine Ansicht eines Kastens, der ein thermodynamisches Modul enthält; und -
6 ist eine sehr schematische Ansicht einer Regelungs-Betriebsart eines thermodynamischen Moduls. -
1 und2 zeigen ein Gebäude, das zwei Unterkünfte2 und3 aufweist. Im oberen Teil des Gebäudes sind eine Lufteinblas-Baugruppe4 und eine Luftabzug-Baugruppe5 angeordnet, die in Abhängigkeit von der Netzauslegung dimensioniert sind. Die Lufteinblas-Baugruppe4 schickt Luft über eine Säule6 zu den verschiedenen Unterkünften, wohingegen die Luft von diesen durch die Baugruppe5 über eine Säule7 abgezogen wird. Das Einblasen von Luft und der Abzug bei jeder Unterkunft wird durch einen Kasten bewirkt, der eine thermodynamische Einheit8 enthält. Die durch die allgemeine Bezugsziffer8 gekennzeichnete thermodynamische Einheit weist einen Kasten auf, der durch eine mittige Wand in zwei Abteile getrennt ist, wobei jedes Abteil eine Lufteinlassöffnung und eine Luftaustrittsöffnung aufweist. -
5 zeigt die Frischluft-Eintrittsöffnung mit der allgemeinen Bezugsziffer10 , die Frischluft-Austrittsöffnung12 zu der Unterkunft, die Öffnung13 zur Wiederaufnahme der Luft in der Unterkunft und die Öffnung14 zum Ausstoßen der Luft nach außen. Die thermodynamische Einheit besitzt in an sich bekannter Weise einen Kompressor15 sowie einen Verdampfer16 und einen Kondensator17 , wobei der Verdampfer16 und der Kondensator17 in zwei gesonderten Abteilen untergebracht sind. Es muss gesagt werden, dass an dem Kühlfluid-Kreislauf ein Vier-Wege-Ventil18 angeordnet ist, welches eine Umkehrung der Zirkulationsrichtung des Fluids ermöglicht. Es ist somit möglich, die durch den Verdampfer und den Kondensator erfüllten Funktionen umzukehren, wobei je nach der Zirkulationsrichtung des Fluids der Verdampfer zum Kondensator wird und umgekehrt. - Wie in
3 und4 gezeigt, gibt es eine Umgehungsleitung zwischen den beiden Abteilen des Kastens, der die thermodynamische Einheit enthält, wobei diese Umgehungsleitung mit einem Register19 ausgestattet ist, das seine Schließung ermöglicht. In der Winterperiode wird zur Durchführung einer Vorheizung der Luft, und mit dem Register19 in der geschlossenen Stellung, das an dem Kühlfluid-Kreislauf montierte Vier-Wege-Ventil18 derart umgeschaltet, dass das Element in dem Abteil zum Einblasen von Luft in die Unterkunft der Kondensator ist, wie dies in1 und3 gezeigt ist. - Hingegen wird in der Sommerperiode das Ventil
18 derart umgeschaltet, dass das den Verdampfer bildende Element sich in dem Lufteinblas-Teil des Kastens befindet und das den Kondensator bildende Element sich in dem Abzugsteil des Kastens befindet. Das Register19 ist dann in der geöffneten Stellung, wie dies in4 gezeigt ist, um einen unmittelbaren Durchtritt von einem Teil eines gewissen Luftdurchsatzes an dem Kondensator zu ermöglichen, um die Leistungsfähigkeit der thermodynamischen Einheit zu verbessern. - Es ist möglich, dem Register
19 ein Durchsatz-Regelungsmodul bzw. Durchsatz-Einstellmodul21 zuzuordnen, das einen gleichen Durchsatz in den verschiedenen Appartements gewährleistet, wenn deren Anzahl groß ist. -
6 zeigt sehr schematisch die Regelung und Überwachung einer thermodynamischen Einheit. In dieser Figur ist eine Lufteinblas-Mündung20 dargestellt, die mit einem Heizmodul ausgestattet ist, wie z. B. einer elektrischen Heizung. Eine Abzugsmündung in der Küche trägt die Bezugsziffer22 . Diese Figur zeigt auch einen Schalter23 zum Umschalten des Durchsatzes in der Küche von einem normalen Belüftungswert zu einem größeren Belüftungswert, um z. B. den Durchtritt von 45 bis 135 m3 Abzugsluft pro Stunde zu ermöglichen. Es ist auch eine Temperatursonde24 pro Hauptzimmer vorgesehen mit einer Mündung20 sowie einer allgemeinen Steuerungstastatur mit einer inneren Temperatursonde25 . Es ist möglich, die Funktionsweise der thermodynamischen Einheit mit Hilfe der Steuerungstastatur auf Abkühlen oder Vorheizen einzustellen. Darüber hinaus ermöglicht die zugeordnete Temperatursonde die Inbetriebnahme und/oder den Betriebsstopp des thermodynamischen Moduls. Der Schalter23 ermöglicht während der Nutzungsperiode der Einheit zum Abkühlen der Luft das Schließen des Registers19 , wenn man den Wert des aus der Küche abgezogenen Durchsatzes erhöht, um die Belüftungssäule nicht aus dem Gleichgewicht zu bringen. - Die mit dem thermodynamischen Modul verbundene Temperatursonde
24 , die in einem Haupt-Aufenthaltsraum angebracht ist, der bzw. das mit einer Mündung ausgestattet ist, die zu einem zusätzlichen Heizsystem führt, ermöglicht es, die Einstellung bzw. Regelung zu optimieren und einander entgegenwirkende Betriebsprobleme zwischen der thermodynamischen Einheit und dem zusätzlichen Heizsystem zu vermeiden. - Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die alleinige Ausführungsform dieser Anlage begrenzt, die weiter oben beispielhaft beschrieben wurde, sondern sie umfasst sämtliche Abwandlungen. So könnte insbesondere ein und dieselbe Unterkunft je nach ihrer Größe mit mehreren thermodynamischen Einheiten ausgestattet sein, oder die Frischluft-Verteilungsmündungen in den Aufenthaltsräumen bzw. Wohnzimmern bräuchten kein zusätzliches Heizsystem aufweisen, ohne dass man den Rahmen der Erfindung verlässt.
Claims (10)
- Anlage zur Belüftung und thermischen Luftbehandlung in einem Gebäude mit mehreren Unterkünften, wobei die Anlage ein Doppelfluss-Belüftungssystem aufweist mit einer Belüftungs-Baugruppe, welche außerhalb des Gebäudes aufgenommene Luft in die Aufenthaltsräume, wie Wohnzimmer, Schlafzimmer, etc. ... der unterschiedlichen Unterkünfte bläst, und einer Belüftungs-Baugruppe (
5 ), welche dieselben Kenngrößen wie die Einblas-Baugruppe hat und einen Luftabzug aus den technischen Räumen, wie Küchen, Badezimmern, etc. ... der in die Aufenthaltsräume eingeblasenen Luft gewährleistet, wobei die Zufuhr und der Abzug von Luft bei jeder Unterkunft über Sammelleitungen am Gebäude erfolgen, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage bei dem Anschluss jeder Unterkunft an ein Leitungspaar (6 ,7 ) für das Einblasen bzw. Abziehen von Luft eine individuelle thermodynamische Einheit (8 ) aufweist, die der betreffenden Unterkunft zugeordnet ist und über welche der Belüftungs-Luftstrom hindurchtritt, wobei der Verdampfer und der Kondensator dieser Baugruppe an dem Einblas-Luftstrom bzw. dem Abzug-Luftstrom angeordnet ist oder umgekehrt. - Anlage zur Belüftung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die thermodynamische Einheit (
8 ) in einem Kasten untergebracht ist, der mindestens zwei Abteile aufweist, die jeweils mit einem Lufteinlass (10 ,13 ) und einem Luftauslass (12 ,14 ) ausgestattet sind und den Verdampfer (16 ) bzw. den Kondensator (17 ) der thermodynamischen Einheit enthalten. - Anlage zur Belüftung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (
16 ) der thermodynamischen Einheit (8 ) an dem ins Innere der Unterkunft eingeblasenen Luftstrom angeordnet ist und der Kondensator (17 ) an dem von der Unterkunft abgezogenen Luftstrom angeordnet ist. - Anlage zur Belüftung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Umgehungsleitung zwischen den den Verdampfer und den Kondensator enthaltenden Abteilen aufweist, die den Durchtritt eines nicht durch die Unterkunft hindurchtretenden zusätzlichen Luftdurchsatzes über den Kondensator (
17 ) gewährleistet. - Anlage zur Belüftung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Umgehungsleitung ein Register (
19 ) montiert ist, das in der Öffnungsstellung angeordnet ist, wenn die thermodynamische Einheit in dem Betrieb ist, bei dem der Luftdurchsatz über den Verdampfer eingeblasen wird, und der zu seiner Schließstellung hin betätigt wird beim Übergang in die Stellung mit maximalem Abzugsdurchsatz in der Küche. - Anlage nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgehungsleitung mit einem Durchsatz-Regelungsmodul (
21 ) ausgestattet ist. - Anlage zur Belüftung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (
17 ) der thermodynamischen Einheit an dem ins Innere der Unterkunft eingeblasenen Luftstrom angeordnet ist und der Verdampfer (16 ) an dem aus der Unterkunft abgezogenen Luftstrom angeordnet ist. - Anlage zur Belüftung nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die thermodynamische Einheit (
8 ) reversi bel ist und es ermöglicht, die Richtung des Kühlfluids umzukehren und die Funktionen des Verdampfers und des Kondensators umzukehren. - Anlage zur Belüftung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die thermodynamische Einheit (
8 ) mit einer Steuerungstastatur (25 ) verbunden ist und über einen in der Unterkunft angeordneten Thermostat angesteuert wird. - Anlage zur Belüftung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteinblas-Mündungen (
20 ) in den unterschiedlichen Aufenthaltsräumen mit einer ergänzenden elektrischen Heizvorrichtung für die eingeblasene Luft ausgestattet sind, welche durch eine Temperatursonde (24 ) gesteuert wird, die ebenfalls mit der thermodynamischen Einheit (8 ) verbunden ist.
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