Lüftungsvorrichtung für Gebäude und Verfahren zur Bestimmung

einer Sollstellung einer Schließvorrichtung

Hintergrund der Erfindung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lüftungsvorrichtung für Gebäude mit einem mit einer beweglichen Schließvorrichtung versehenen Wanddurchlaß. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Bestimmung einer Sollstellung einer motorisch verstellbaren Schließvorrichtung eines Wanddurchlasses einer Lüftungsvorrichtung mittels einer elektronischen Steuerung.

Aus dem Stand der Technik sind Absaugvorrichtungen bekannt, um Abluft aus Gebäuden zu schaffen. Im Verhältnis zum Luftvolumen, das sich innerhalb des Gebäudes befindet, weisen die für die Abluftanlagen eingesetzten Gebläse häufig eine Förderkapazität auf, mit der in einem Zeitraum theoretisch ein erheblicher Anteil des im Gebäude befindlichen Luftvolumens abgefördert werden kann. Wenn allerdings für die von der Ablufteinrichtung angesogene Abluft keine Ersatzluft in das Gebäude nachströmen kann, schafft das Gebläse nach einer kurzen Anlaufphase nur einen Unterdruckzustand in dem Gebäude, ohne noch ein nennenswertes Volumen an Abluft, die aus dem Gebäude zu befördern wäre, hinauszuschaffen. Der fehlende Zustrom von Frischluft wird auf diese Weise zum leistungsbegrenzenden Faktor für

die Förderkapazität der Ablufteinrichtung, und die störende Abluft kann nicht mehr oder nur unzureichend abgefördert werden.

Es hat sich erwiesen, daß die in einem Gebäude installierte Förderkapazität einer Abluftanlage in vielen Fällen größer ist als die tatsächlich benötigte Förderkapazität, um die anfallenden Abluftmengen im Dauerbetrieb zuverlässig aus dem Gebäude zu schaffen. Auf diese Weise kann es vorkommen, daß bei einer ausreichenden Frischluftzufuhr erheblich mehr Raumluft aus dem Gebäude hinausbefördert wird, als es für den eigentlichen Anwendungsfall zweckdienlich wäre. Eine solch überschüssige Abluftförderung ist insbesondere dann kostenträchtig und umweltbelastend, wenn dabei zuvor aufwendig aufgeheizte Warmluft nach draußen befördert wird, weil dabei die darin enthaltene Wärmeenergie verlorengeht. Auch im umgekehrten Fall ist es bei gekühlter Raumluft nicht sinnvoll, diese in größerem Umfang als erforderlich aus einem Gebäude abzusaugen, wenn die zuströmende Frischluft erneut mit er- heblichem Energieaufwand abgekühlt werden muß.

Die vorstehend beschriebene Problemstellung - Unterdruck im Innenraum des Gebäudes und ein zu großer Luftaustausch - ergibt sich in großer Zahl insbesondere bei der Verwendung leistungsfähiger Dunstabzugshauben in Küchen. Die bei dem Betrieb der Dunstabzugshauben auftretende Zugluft und der sich unter Umständen einstellende Luftunterdruck im Gebäude sind für den Nutzer unangenehm und die durch den Luftaustausch verursachten Energieverluste beeinträchtigen den sinnvollen Gebrauch derartiger Dunstabzugshauben und können für den Nutzer sogar Ge- fahren schaffen. Aber auch in anderen Anwendungsfällen wie beispielsweise ge-

werblichen Anwendungen stellen sich vergleichbare Probleme ein, wobei aus gewerblichen Anwendungen jedoch keine kostensparenden und optisch und räumlich ansprechenden Lösungen bekannt sind, durch die die vorstehend beschriebenen Probleme gelöst werden könnten.

Demgemäß ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lüftungsvorrichtung zu schaffen, mit der die Luftströme und die Druckverhältnisse in einem Gebäude auf eine kostengünstige Weise verbessert werden können, ohne daß dafür allzu groß bauende oder optisch störende Baugruppen erforderlich wären.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe wird für eine gattungsgemäße Lüftungsvorrichtung gelöst, indem die Schließvorrichtung motorisch zwischen einer Offen- und Schließstellung verstellbar ist und die Lüftungsvorrichtung eine elektronische Steuerung aufweist, mit der die Sollstellung der Schließvorrichtung vorgebbar ist.

Die Aufgabe wird für ein gattungsgemäßes Verfahren gelöst, indem die elektronische Steuerung die aktuellen Werte mehrerer Parameter ermittelt, die Parameter- werte zueinander in Beziehung setzt und daraus den Wert für die Sollstellung der Schließvorrichtung ableitet.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Schließvorrichtung ist es möglich, für die Schließvorrichtung eine Sollstellung zu ermitteln, in der ein vernünftiger Kompromiß zwischen den Anforderungen an eine ausreichende Frischluftzufuhr und/oder

eine ausreichende Abluftmenge erfüllt sind, ohne dabei die übrigen für einen optimierten Betrieb beachtlichen Parameter unberücksichtigt zu lassen. Mit Hilfe der elektronischen Steuerung kann für die Schließvorrichtung eine Sollstellung vorgegeben werden, in der die relevanten Einflußgrößen in einem angemessenen Verhältnis zueinander Berücksichtigung finden.

Durch die Berücksichtigung der aktuellen Werte mehrerer Parameter bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, den Wert für die Sollstellung der Schließvorrichtung an die aktuellen Betriebsbedingungen der Lüftungsvorrichtung anzupas- sen. Wenn von der elektronischen Steuerung ein Wert für die Sollstellung der Schließvorrichtung vorgebbar ist, kann dieser über eine Leitung an die Stellmotoren übermittelt werden, durch die die Schließvorrichtung betätigbar ist. Die Einstellung des Ist-Wertes auf die vorgegebene Sollstellung bereitet technisch keine Probleme.

Mithilfe der Erfindung ist es möglich, einen Wert für die Sollstellung der Schließvorrichtung eines Wanddurchlasses vorzugeben, durch die sowohl Zuluft wie auch Abluft strömen kann. Je nach technischer Auslegung der verwendeten Komponenten ist es auch möglich, einen einzigen Wanddurchlaß wahlweise als Zuluft- oder Abluftöffnung zu betreiben, wobei dann die Schließvorrichtung jeweils auf einen Sollwert einstellbar ist.

Durch die Einstellung der Schließvorrichtung auf einen optimierten Sollwert, der von der elektronischen Steuerung beliebig zwischen einer Schließstellung und einer maximalen Offenstellung vorgebbar ist, kann der Unterdruck in einem Raum während

des Betriebes einer Abluftanlage verringert oder gänzlich vermieden werden. Durch eine Begrenzung des Zustroms an Frischluft oder eine Begrenzung der Auslaßöffnung zur Abgabe von Abluft kann die tatsächliche Förderleistung der Abluftvorrichtung unter ihr theoretisch mögliches Luftfördervolumen abgesenkt werden. Auf diese Weise kann der Energieverlust, der durch die Abgabe der Abluft an die Umwelt eintritt, auf ein für den jeweiligen Lüftungszweck vertretbares Maß verringert werden. Auch ist es möglich, die Förderleistung durch eine Veränderung der Sollstellung der Schließvorrichtung kurzfristig zu erhöhen oder zu verringern, wenn dieses gefordert wird. Um gute Lüftungsresultate zu erzielen, kann die Schließvorrichtung auch in Intervallen zwischen verschiedenen Schließ- und Offenstellungen hin und her geregelt werden.

Weitere Vorteile der Erfindung und bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus der nachfolgenden gegenständlichen Beschreibung, den Merkmalen der Unteran- Sprüche und der Zeichnung.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Zeichnung zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

In der beigefügten Zeichnung ist schematisch ein Gebäude mit einem Fußboden 2 und einer Wand 4 dargestellt. Im Gebäude befindet sich ein Herd 6, über dem eine Dunstabzugsvorrichtung 8 angeordnet ist. Die Dunstabzugsvorrichtung 8 ist über eine Rohrleitung mit einem oberen Wanddurchlaß 10 verbunden, dessen Schließ- Vorrichtung 12 in einer Schließstellung gezeigt ist. In der Schließstellung der Schließvorrichtung 12 können keine von der Dunstabzugsvorrichtung 8 erzeugten Luftströme durch den Wanddurchlaß 10 hindurch nach außen gelangen. Wird die Schließvorrichtung 12 geöffnet, kann die Abluft wie durch die gestrichelten Pfeile angedeutet aus dem Gebäude heraus nach außen gelangen.

In der beigefügten Zeichnung sind die jeweiligen Luftströme durch Pfeile angedeutet. In der Zeichnung ist in Bodennähe ein zweiter Wanddurchlaß 10 dargestellt, dessen Schließvorrichtung 12 in einer Offenstellung gezeigt ist. In der Offenstellung der Schließvorrichtung 12 kann nicht nur wie durch die gestrichelten Pfeile für den obe- ren Wanddurchlaß 10 angedeutet Abluft nach außen gelangen, sondern es ist auch möglich, Frischluft von außen durch den Wanddurchlaß 10 hindurch in den Innenraum des Gebäudes einzusaugen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind für die Frischluftansaugung und die ausströmende Luft jeweils separate Wanddurchlässe 10 gezeigt, es ist jedoch auch möglich, eine Lüftungsvorrichtung vorzusehen, die mit nur einem Wanddurchlaß 10 für die Zuluft, Abluft und/oder einen Mischbetrieb vorgesehen ist.

Um die Schließvorrichtung 12 in ihrer räumlichen Lage verändern zu können, ist diese jeweils mit einem Motor 14 verbunden. Im Ausführungsbeispiel ist als Motor ein

Elektromotor vorgesehen, der seine Rotation auf eine Drehspindel überträgt und dadurch die räumliche Lage der Schließvorrichtung 12 verändert. Der Motor 14 ist im Wanddurchlaß 10 angeordnet, da er dort nicht sichtbar ist und nicht optisch auffällt. Für den Motor 14 ist kein gesonderter Bauraum erforderlich, und der Motor 14 be- hindert die durch den Wanddurchlaß 10 hindurch strömende Zu- oder Abluft nur unwesentlich, wenn die Abmessungen des Wanddurchlasses 10 ausreichend dimensioniert sind. Der Motor 14 sollte mit einer Sensorik versehen sein, über die die Ist- Stellung der Schließvorrichtung 12 ermittelbar ist. Die Sensorik kann entweder im Motor 14 vorhanden sein, oder das übertragungsmittel vom Motor 14 zur Schließ- Vorrichtung 12 oder die Schließvorrichtung 12 ist mit einer entsprechenden Sensorik ausgestattet.

Die Motoren 14 sind jeweils über eine Leitung 16 mit einer elektronischen Steuerung 18 verbunden. Bei der Leitung 16 kann es sich um eine Schwachstromleitung han- dein, die für eine Signalübertragung genutzt wird, oder es ist ergänzend oder alternativ eine Normalspannungsleitung vorhanden, mit der der Motor 14 mit der benötigten elektrischen Leistung versorgt wird. Je nach Auslegung des Systems erhält der Motor 14 von der Steuerung 18 also entweder ein Stellsignal, daß von ihm selbsttätig umgesetzt wird, oder die Steuerung 18 steuert den Motor 14 so an, daß sich im Ergebnis die von der Steuerung 18 ermittelte Soll-Stellung der Schließvorrichtung 12 einstellt. Alternativ kann die Steuerung 18 auch über eine Leitung mit der Schließvorrichtung 12 oder einem Meßsensor verbunden sein, mit dem die jeweils aktuelle Position der Schließvorrichtung 12 zum Abfragezeitpunkt ermittelbar ist.

Um einen dauerhaft zuverlässigen Betrieb zu ermöglichen, kann es vorgesehen sein, den Motor 14 und/oder die Schließvorrichtung 12 in zeitlichen Abständen zu kalibrieren.

Um eine Soll-Stellung bestimmen zu können, benötigt die Steuerung 18 eine Anzahl von Informationen. Eine Basisinformation kann darin bestehen, ob eine im Gebäude befindliche Ablufteinrichtung ein- oder ausgeschaltet ist und auf welcher Leistungsstufe die Ablufteinrichtung arbeiten soll. Schon aus diesen Basisinformationen können sich unterschiedliche Soll-Stellungen der Schließvorrichtung 12 ergeben. Alter- nativ oder zusätzlich kann die Steuerung 18 auch andere Informationen abfragen. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist die Steuerung 18 über eine Leitung 22 mit einem Außensensor verbunden, über den Informationen über Zustände außerhalb des Gebäudes abrufbar sind. Solche Informationen können beispielsweise die Außentemperatur, der Außenluftdruck oder die Außenluftfeuchtigkeit sein. Auch kann ein Luftgütesensor vorgesehen sein, der beispielsweise die Schadstoff- oder Pollenbelastung der Außenluft mißt und den aktuellen Wert für Auswertezwecke an die Steuerung 18 übermittelt.

Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung 18 auch mit einem Innensensor 24 verbunden sein, der ebenfalls beispielsweise die Temperatur, den Luftdruck und/oder die Luftfeuchtigkeit innerhalb des Gebäudes ermittelt und den aktuellen Wert an die Steuerung 18 weiterleitet. In der beigefügten Zeichnung ist der Innensensor 24 mit einer Funktechnik versehen, über die er mit der Steuerung 18 anstelle

einer kabelgebundenen Leitung verbunden ist. Auch die Leitungen 16 und 22 können anstelle von Kabeln als Funkverbindungen ausgelegt sein.

Als weiteres Beispiel für einen Sensor befindet sich in der Dunstabzugsvorrichtung 8 ein Rauchsensor 26, mit dem die Rauch- und/oder Dampfdichte der angesogenen

Abluft gemessen wird. Wird vom Rauchsensor 26 ein dichterer Rauch gemessen, ist es möglich, die Schließvorrichtung 12 für die Zu- und/oder Abluft weiter zu öffnen, um die Durchsatzleistung der Dunstabzugsvorrichtung 8 zu erhöhen. Andererseits kann das Signal genutzt werden, um die Durchsatzleistung der Dunstabzugsvorrich- tung 8 durch ein Zufahren der Schließvorrichtung 12 zu verringern, wenn vom

Rauchsensor 26 nur eine geringe Rauchdichte gemessen wird.

Die an die Lüftungsvorrichtung anschließbare Dunstabzugsvorrichtung 8 kann sowohl nur mit dem von ihr erzeugten Abluftstrom als auch nur mit einer elektronischen Schnittstelle zu ihrer elektronischen Steuerung und Bedienung an die Lüftungsvorrichtung angeschlossen sein, oder der Anschluß betrifft beides.

Die Innen- und Außensensoren können an jeweils geeigneten Stellen innerhalb oder außerhalb des Gebäudes vorgesehen sein. Besonders unauffällig sind die Senso- ren, wenn sie in Bauteilen der Lüftungsvorrichtung oder einer Dunstabzugsvorrichtung versteckt eingebaut sind. So können Sensoren außen auf oder in der Schließvorrichtung 12, im Wanddurchlaß 10, in einem Luftführungskanal oder dergleichen eingebaut sein. Auch können abweichend von den vorstehend genannten Sensoren

zur Messung anderer Parameter alternativ oder ergänzend vorgesehen sein, die als Auswertesignale brauchbar erscheinen.

In dem in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Luftströme in das und aus dem Gebäude vom Gebläse 28 bewegt. Das Gebläse 28 ist insbesondere dazu vorgesehen, die Abluft durch den Abluftkanal 32 aus dem Gebäude heraus zu befördern. Bei der im Ausführungsbeispiel dargestellten Dunstabzugsvorrichtung 8 ist es jedoch auch möglich, den Anteil der Abluft, die über den Abluftkanal 32 aus dem Gebäude herausgefördert wird, durch einen Regler 30 zu verändern. Die Dunstabzugsvorrichtung 8 verfügt über eine zusätzliche Auslaßöffnung 34, durch die die ausströmende Abluft nicht aus dem Gebäude herausgeleitet wird, sondern im Gebäude verbleibt und dort zirkuliert. Durch ein zunehmendes Schließen des Reglers 30 wird der Zirkulationsanteil auf bis zu Null begrenzt, während die Dunstabzugsvorrichtung 8 auch bis zu 100% im Zirkulationsbetrieb laufen kann, wenn der Abluftkanal 32 durch die Schließvorrichtung 12 teilweise oder ganz geschlossen wird und die Abluft in vollem Umfang durch den geöffneten Regler 30 hindurch in die Ausblasöffnung 34 strömen kann. Wenn die Ausblasöffnung 34 mit einem Filter, beispielsweise einem Geruchsfilter, versehen ist, kann möglicherweise vollständig darauf verzichtet werden, die Abluft aus dem Gebäude herauszuführen. Da in einem solchen Zirkulationsbetrieb keine zuvor mit Energieaufwand erzeugte Wärme oder Kälte nach außen verloren geht, ist eine solche Betriebsweise sehr umweltfreundlich, insbesondere wenn zwischen der Temperatur im Gebäude und außen eine erhebliche Differenz besteht.

Anstelle eines einzelnen Gebläses 28 können auch mehrere Gebläse 28 vorgesehen sein, es ist auch möglich, ein Gebläse 28 für die Zuluft und ein Gebläse 28 für die Abluft vorzusehen. Das Gebläse 28 einer Dunstabzugsvorrichtung 8 kann auch durch ein separat vorgesehenes weiteres Gebläse 28 ergänzt werden, beispielswei- se um Frischluft mit einem geräuschärmeren Gebläse 28 anzusaugen, ohne die Dunstabzugsvorrichtung 8 in Betrieb zu nehmen.

Anhand einer geeigneten Software ist die Steuerung 18 dazu in der Lage, aus den aktuellen Sensorwerten eine Soll-Stellung für die Schließvorrichtung 12 zu bestim- men. Die Bewertung der jeweiligen aktuellen Sensorwerte kann mit Hilfe eines gespeicherten Kennfeldes erfolgen, oder in der elektronischen Steuerung 18 sind Formeln programmiert, aus denen sich bei dem Einsetzen von aktuellen Sensordaten aus der verwendeten Formel eine konkrete Soll-Stellung der Schließvorrichtung 12 errechnet. Die elektronische Steuerung 18 kann so programmiert sein, daß bestimm- te Sensorwerte priorisiert verarbeitet werden. So ist es vorstellbar, die Lüftungsvorrichtung so zu betreiben, daß ein bestimmter unterer absoluter oder relativer Luftdruck-Schwellwert im Gebäude unter keinen Umständen unterschritten werden soll. Genauso kann eine Zwangsöffnung für die Schließvorrichtungen 12 vorgesehen sein, wenn die Raumluft einen unteren Schwellwert des Sauerstoffgehalts in der Raumluft unterschreitet. Auch ist es möglich, die Lüftungsvorrichtung geschlossen zu halten, wenn zwischen Innen- und Außentemperatur eine Differenz von beispielsweise mehr als 20 ⁰ C herrscht, wobei die Differenztemperatur wahlweise auch einstellbar sein kann.

So kann vorgesehen sein, daß die Steuerung 18 in einer ersten Betriebsstufe nur den Abluft-Wanddurchlaß 10 öffnet oder schließt oder auf einen Zwischenwert einstellt. Erst in der zweiten Betriebsstufe wird der Zuluft-Wanddurchlaß 10 in die Regelungsvorgänge integriert und ein eventuell vorhandenes weiteres Gebläse 28 zuge- schaltet. Bei der Steuerung kann ein Winter- oder Sommerbetrieb vorwählbar sein: im Winterbetrieb wird die Schließvorrichtung 12 erst beispielsweise in der maximalen Stufe des Gebläses 28 oder einer wahlweise vorgegebenen Stufe geöffnet, während im Sommerbetrieb die Schließvorrichtung in allen Stufen öffnet.

Die Steuerung 18 kann Bestandteil einer Dunstabzugsvorrichtung 8 sein, oder die Steuerung 18 ist ein separates Bauteil, daß an verschiedene Dunstabzugsvorrichtungen 8 anschließbar ist. Um an unterschiedliche Gerätetypen und Fabrikate anschließbar zu sein, ist es vorteilhaft, eine Kommunikationsschnittstelle vorzusehen, über die betriebsrelevante Informationen über den Betriebsstatus der jeweiligen Ab- lufteinrichtung an die Steuerung 18 übermittelbar sind. Die Steuerung 18 kann jedoch auch zusammen mit den Motoren 14 für die Einstellung der Schließvorrichtungen 12 ein System bilden, das unabhängig von Ablufteinrichtungen installierbar und betreibbar ist.

Es können auch Regelkreise in der Steuerung 18 vorhanden sein, durch die sich die Gewichtung der Werte einzelner Parameter durch die Steuerung 18 automatisch ändert, oder die veränderte Gewichtung wird durch Tastenbefehle über das Bedienfeld vorgegeben. So kann beispielsweise eine automatische oder per Tastenbefehl aufrufbare Energiespar-Funktion vorgesehen sein, die die nach außen förderbare

Luftmenge auf ein notwendiges Maß als einziges oder als wesentliches Optimierungskriterium reduziert.

Das Gehäuse für die Steuerung 18 kann mit einer Anzahl von Eingängen versehen sein, an die eine Vielzahl von Sensoren anschließbar sind, ohne daß jedoch alle Eingänge auch belegt sein müssen. Die Software der Steuerung 18 kann so ausgelegt sein, daß bei fehlender Belegung spezieller Dateneingänge die Software aus den übrigen verfügbaren belegten Dateneingängen die Werte für die Sollstellung der Schließvorrichtung 12 ermittelt. Auf diese Weise ist es möglich, eine einheitliche Steuerung 18 als Grundmodul zu nutzen, an die je nach Anforderungslevel in einer Anwendung unterschiedlich viele Sensoren 20, 22 für einen individuellen Einsatzzweck anschließbar und konfigurierbar sind.

Die Steuerung 18 kann über ein eigenes Bedienfeld verfügen, oder sie ist über das Bedienfeld 36 der Dunstabzugsvorrichtung 8 bedienbar. über das Bedienfeld 36 können Ein- und Ausschaltbefehle gegeben werden, oder die Steuerung 18 wird auf bestimmte Betriebsmodi eingestellt. Hier ist es vorstellbar, eine Auswahl zwischen einem Sommer- und Winterbetrieb zu ermöglichen, wobei im Winterbetrieb ein erhöhter Umluftanteil für die Abluft von der Steuerung 18 vorzusehen ist. über das Bedienfeld 36 können auch manuelle übersteuerungen über automatischen Regelfunktionen vorgenommen werden, wie beispielsweise, die Schließvorrichtungen 12 komplett zu öffnen, wenn dies von der Steuerung 18 nicht oder nur teilweise vorgesehen ist. Die Steuerung 18 kann mit dem Bedienfeld 36 wiederum über eine Leitung 38 oder über eine Funkverbindung verbunden sein.

Im Ausführungsbeispiel ist weiter ein Display 40 gezeigt, das über eine Leitung 42 mit der Steuerung 18 verbunden ist. Im Display 40 sind verschiedene Betriebszu- stände der Lüftungsvorrichtung anzeigbar. Im Display 40 können zudem aktuelle Sensorwerte, die Steuerung 18 übermittelt wurden, angezeigt werden, wie bei- spielsweise Druckwerte, Druckdifferenzen oder Temperaturen. über das Display können auch weiterverarbeitete Informationen anzeigbar sein, wie beispielsweise aktuelle Luftdurchsatzmengen, die in das Gebäude hinein oder aus dem Gebäude herausströmen, oder Energieverluste, die sich aus der aus dem Gebäude herausgeblasenen Abluft ergeben.

Die vorstehende gegenständliche Beschreibung der Erfindung dient nur Erläuterungszwecken. Die Erfindung ist keinesfalls auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann von einem Fachmann auf eine ihm zweckmäßig erscheinende Weise an individuelle Betriebsanforderungen angepaßt sein, die mögli- cherweise von beschriebenen Betriebsbedingungen abweichen.